DE2804489A1

DE2804489A1 - Verfahren zur herstellung von verschleissfestem biegsamen folienmaterial

Info

Publication number: DE2804489A1
Application number: DE19782804489
Authority: DE
Inventors: Neville Maurice Sheldon; Alfred Stern
Original assignee: General Foam Products Ltd
Current assignee: General Foam Products Ltd
Priority date: 1977-02-02
Filing date: 1978-02-02
Publication date: 1978-08-03
Also published as: IT1111443B; US4241189A; AU3291178A; FR2379368A1; CA1102065A; GB1595223A; IT7867189A0

Description

Verfahren zur Herstellung von verschleißfestem
biegsamen Folienmaterial

Die vorliegende Erfindung betrifft ein biegsames, aus geschäumtem Polyurethan hergestelltes Folienmaterial, das
eine gute Verschleißfestigkeit aufweist, die es für solche Zwecke, wie z.B. Laufsohlen für Fußbekleidung, geeignet
macht.

Wiederaufgebaute Schaummaterialien, in welchen zerkleinerter Schaum mittels eines schäumfähigen Bindemittels verbunden ist, sind schon seit längerer Zeit bekannt und ein Verfahren zu ihrer Herstellung wurde in der britischen Patentschrift 976 260 beschrieben. Diese wiederaufgebauten Mate-

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rialien sind beispielsweise in der Verpackung und Polsterung brauchbar.

In neuerer Zeit wurden Materialien mit höherer Dichte hergestellt, wie sie in der britischen Patentschrift 1 337 413 beschrieben worden sind, in welchen ein großer Teil des zellartigen Charakters des zerkleinerten Schaums durch die Zurückführung bis auf eine kleine Teilchengröße verlorenging, und in welchen das Bindemittel infolge des Drucks, bei dem das Produkt verformt worden war, eine geringe oder überhaupt keine Expansion zeigt. Derartige dichtere Materialien werden beispielsweise für Brandsohlen in der Fußbekleidungsindustrie verwendet.

Es wurde nun gefunden, daß sich ein relativ dichtes, wiederaufgebautes Schaummaterial, das vollständig oder überwiegend aus Polyurethan besteht, insbesondere ein Material mit einer Dichte von über 0,2403 g/cm' (15 lb/ft ) unter Einwirkung von Druck bei einer Temperatur von über 150° C, und unter völliger oder nahezu völliger Abwesenheit von Luft zu einem biegsamen Folienmaterial mit einer Verschleißfestigkeit, die signifikant größer als diejenige des ursprünglichen, wiederaufgebauten Materials ist, weiter verdichten und verformen läßt. Auf diese Weise ist es möglich, ein dichtes, aber doch flexibles und rückprallelastisches Material zu

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gewinnen, das für eine Verwendung als Laufsohlen geeignet ist und bei einer derartigen Verwendung eine lange Lebensdauer zeigt.

Es wurde früher angenommen, daß ein Hitzeverformen von Polyurethan-Materialien bei Temperaturen von oberhalb etwa 16O° C zur Zersetzung der Polyurethan-Struktur führt und keine brauchbaren Ergebnisse liefert, jedoch wurde im Gegensatz zu dieser Auffassung überraschenderweise festgestellt, daß ein Verformen in der Hitze von dichten, wiederaufgebauten Schaummaterialien bei völliger oder nahezu völliger Abwesenheit von Luft möglich ist. Es ist nicht in allen Fällen erforderlich, das heiß zu verformende Material vollständig einzuschließen; ein Verpressen des Folienmaterials zwischen festen Heizplatten wird oftmals ausreichen. Die Platten verhindern den Zutritt von Luft zu der Masse mit Ausnahme der peripheren Kanten der Folie, wobei die hohe Dichte des Ausgangsmaterials bedeutet, daß innerhalb des Materials nur wenig Luft vorhanden ist. Wesentliche Mengen an eingeschlossener Luft können den Wärmeübergang behindern und eine Versprödung des Produkts durch oxidative Zersetzung bewirken.

Während des Verpressens geht das granuläre Aussehen des Materials verloren und eine beliebige Oberflächenprägung der

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erhitzten Druckflächen drückt sich in das Material ein und liefert ein permanentes Kennzeichen des Produkts. Ein Anstieg in der Dichte kann ebenfalls beobachtet werden.

Typische Temperatur- und Druckbedingungen sind etwa 210° C beziehungsweise 8,27 x 10^ Pa (120 psi; 1 psi = 6,89467 χ ICK Pa). Die erforderliche Zeit beträgt größenordnungsmäßig einige wenige Minuten, variiert jedoch mit der Dicke und Dichte des Ausgangsmaterials.

Ganz allgemein liegt der bevorzugte Temperaturbereich, bei dem das wiederaufgebaute Schaummaterial verpreßt werden soll, im Bereich von 150° bis 250° C. Es wurde als vorteilhaft gefunden, das Material vor dem Vorpressen vorzuwärmen, da dies einen größeren Durchsatz in der Preßstufe möglich macht. Bevorzugte Vorwärm-Bedingungen sind 1 bis 5 Minuten zwischen Infrarot-Radiatoren auf einer Temperatur im Bereich von 150° bis 250° C, und insbesondere auf Temperaturen im Bereich von 175° bis 210° C.

Die in der Preßstufe bevorzugt angewandten Drucke liegen im Bereich von 5,47 bis 32,81 kg/cm² (5 bis 30 tons/ft²), und insbesondere im Bereich von 10,94 bis 27,34 kg/cm (10 bis 25 tons/ft²). Die Verweilzeit des Schaummaterials in der Presse hängt von der Dicke des Ausgangsmaterials und

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von dem Typ der erforderlichen Einprägung ab. Längere Zeiten werden für tiefgeprägte Oberflächen im Vergleich zu glatten Oberflächen benötigt.

Beispielsweise sind nachfolgend typische Preßzeiten für

verschiedene Poliendicken angegeben: Für eine tiefe Prägung:

2,5 nun Dicke 2 Minuten

2 j 8 mm Dicke 2,5 Minuten

3,0 mm Dicke 3 Minuten

3,5 mm Dicke 3.»5 Minuten

i| ,0 mm Dicke 4 Minuten

Für eine polierte Oberfläche:

2,5 mm Dicke 1 Minute

3,0 mm Dicke 2 Minuten

Das erfindungsgemäße Verfahren wird bevorzugt zur Herstellung von Produkten mit einer endgültigen Foliendicke im Bereich von 1,2 mm bis 18 mm angewandt, obzwar diese Bereiche nicht von entscheidender Bedeutung sind. Der besonders bevorzugte Bereich der Produktdicke liegt im Bereich von 1,8 bis 8 mm.

Das Verfahren kann auf irgendein beliebiges, wiederaufgebautes Schaummaterial aus vorwiegend Polyurethan der erfor·

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derlichen Dichte, und zwar sowohl vom Polyäther- oder Polyester-Typ, angewandt werden. Die erzielte Wirkung ist besonders überraschend bei Verwendung des Polyäther-Typs, da dieser Polyurethan-Typ stets als im wesentlichen nichtthermoplastisch und als unfähig, sich in irgendeiner Art und Weise in der Wärme verformen zu lassen, angesehen wurde.

Das Verfahren hängt nicht von der Verwendung irgendeiner besonderen Art von Polyurethan-Bindemittel bei der Herstellung des wiederaufgebauten Ausgangsmaterials ab. Kalthärtende ToIylendiisocyanat-Systerne, Tolylendiisocyanat-Präpolymerisat-Systeme und Methylendiisocyanat-Systeme wurden alle mit Erfolg verwendet.

Es können eine Vielzahl von Zusätzen in das Ausgangsmaterial aus wiederaufgebautem Schaum zur Modifizierung seiner Eigenschaften und daher der Eigenschaften des verpreßten Produkts, inkorporiert werden. Derartige Zusätze schließen feuerhemmende Mittel, Farbstoffe, Desodorantien, Fungicide und Weichmacher ein. Diese Zusätze können den Anwendungsbereich des Produktes vergrößern und sein Verhalten verbessern.

Die Erfindung schafft ferner auch aus dem oben definierten, flexiblen Folienmaterial geformte oder in Formen verpreßte

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Schuhsohlen. Derartige Sohlen können mit geprägten Mustern versehen werden, indem man gravierte oder sonstwie gemusterte Platten verwendet, und es können auch Färbungen oder Oberflächenlacke aufgebracht werden.

Das auf diese Weise hergestellte Sohlenmaterial zeigt beim Tragen eine erhöhte Verschleißfestigkeit, gute Flexibilität und hohe Rutschsicherheit.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung werden in den nachstehenden Beispielen bevorzugte Ausfuhrungsformen beschrieben, wobei alle Mengen in Gewichtsteilen angegeben sind, es sei denn, daß ausdrücklich etwas anderes gesagt wird.

Beispiel 1 1. Herstellung der Primärfolie

Ein Polyurethanschaum auf Polyätherbasis wurde bis auf eine Teilchengröße von weniger als 2 mm gemahlen und dann mit einem Bindemittel zur nachfolgenden Formulierung vermischt:

Gemahlenes Polyurethan 78,2 Teile

Präpolymerisat-Formulierung 10,2 Teile

Äthylacetat 1,4 Teile

Aktivator-Lösung 10,2 Teile

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Die Präpolymerisat-Formulierung wird typischerweise wie folgt hergestellt:

Polyätherpolyol, Molekulargewicht 5000 100,0 Teile

Amin-Katalysator (N,N-Dimethylphen-

äthylamin) 0,3 Teile

Tolylendiisocyanat (80/20) 40,6 Teile

Eine Aktivator-Lösung kann wie folgt hergestellt werden:

Wasser 100 Teile

Amin-Katalysator (wie vorstehend) 1 Teil

Die erhaltene Mischung wurde in eine Preßform eingebracht und unter Druck gehärtet, wobei man ein Material mit einer Dichte von 0,9612 g/cm^ (60 lb/ft^) erhielt. Es wurden dann aus diesem Material Folien mit einer geeigneten Dicke geschnitten.

2. Wärmebehandlung der Folie

Eine Folie eines Materials, geschnitten aus einem Stück von wiederaufgebauten Material, das wie unter (1) beschrieben hergestellt worden war, und eine Dicke von 3,5 mm besaß, wurde in eine Presse zwischen geprägte, erhitzte Platten eingelegt und einem Druck von 8,27 x IO-³ Pa (120 psi) unterworfen.

Die Temperatur der Platten war 210° C und der Druck wurde 809831/1025 ₉

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2 Minuten lang aufrechterhalten.

Nach dieser Zeit wurde die Folie entfernt und abgekühlt. Sie hatte nun ihre granuläre Natur verloren und ihre Dichte erhöht, sowie eine permanente Prägung durch das Prägerauster erhalten.

Beispiel 2

Nachfolgend eine Formulierung, die Farbe und Weichmacher einschließt, und die an die Stelle der Formulierung in Beispiel 1 treten kann und zur Herstellung eines wiederaufgebauten Schaums verwendet wird, der anschließend unter Bildung eines verdichteten Produkts, wie in dem Beispiel beschrieben, verpreßt werden kann.

Gemahlener Polyurethanschaum 76,1 Teile

Pigmentierte Präpolymerisat-Zubereitung 9,8 Teile

Lösungsmittel 6,5 Teile

Weichmacher (Diisodecylphthalat) .... 7,6 Teile

Beispiel 3

Nachstehend werden Versuchsergebnisse von einem typischen erfindungsgemäßen Produkt wiedergegeben, das nach einem Verfahren hergestellt worden war, das im wesentlichen identisch mit den Verfahren der Beispiele 1 und 2 ist.

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1. Biegetest

Die Widerstandsfähigkeit des Produktes gegenüber einer Beschädigung durch Biegen wird nach dem Ross-Plex-Test in Übereinstimmung mit der Standard SATRA-Test-Method PM60 (Shoe & Allied Trades Research Association) durchgeführt.

Der Test wird bei -5° C durchgeführt und ein Material, das ihn besteht, muß eine Schnittvergrößerung eines Standard-Schnittes zeigen, die 4,5 mm nicht übersteigt.

Die erfindungsgemäßen Produkte von einem Bereich von 2,5 bis 3 mm Dicke zeigten Schnittvergrößerungswerte von lediglich 1,5 bis 2,5 mm.

2. Verschiedenartige Eigenschaften

Andere physikalische Eigenschaften für ein Material von 2,5 mm Dicke waren:

Dichte 0,9131 g/cm³ (57 lb/ft³)

Zugfestigkeit 4000 kPa

Dehnung 70 %

Einreißfestigkeit 3 kg/cm

Härte (Shore A) 60 bis 80

Abriebbeständigkeit

(Gewichtsverlust nach 1000

Zyklen in Taber-H22-Test) .. 2 bis 2,5 % Kaltbiegen bei -35° C _K . (nach I8stündiger Einwirkung)

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Claims

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2 ö υ L, n ö 9

Patentansprüche

ΐΛ Verfahren zur Herstellung von verschleißfestem bieg-

samen Folienmaterial, dadurch gekennzeichnet, daß man ein dichtes, wiederaufgebautes Schaummaterial, das vollständig oder überwiegend aus Polyurethan besteht, einem Druck bei einer Temperatur von über I5O⁰ C in völliger oder nahezu völliger Abwesenheit von Luft unterwirft.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Folie des wiederaufgebauten Schaummaterials zwischen erhitzten Platten verpreßt wird.
3. Verfahren nach einem oder beiden der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das wiederaufgebaute Schaummaterial eine Dichte von über 0,2403 g/cm³ (15 Ib/ft3) besitzt.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß das wiederaufgebaute Schaummaterial bei einer Temperatur im Bereich von I5O⁰ bis 250° C, vorzugsweise in einem Bereich von 175° bis 210° C, verpreßt wird.

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ORJGINAL INSPECTED

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5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das wiederaufgebaute Schaummaterial vor dem Verpressen auf die genannte Temperatur während eines Zeitraums von 1 bis 5 Minuten erwärmt wird.
6. Verfahren nach einem oder nach beiden der Ansprüche

4 und 5j dadurch gekennzeichnet, daß

der angewandte Druck im Bereich von 5»47 bis 32,81 kg/cm

(5 bis 30 tons/ft ), vorzugsweise im Bereich von 10,94 bis 27,34 kg/cm² (10 bis 25 tons/ft²) liegt.
7· Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Material bei einer Temperatur von etwa 210° C unter

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einem Druck von etwa 8,44 kg/cm (120 lb/inch ) verpreßt
8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7j dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des verpreßten Produkts im Bereich von 1,2 bis 18 mm, vorzugsweise im Bereich von 1,8 bis 8 mm, liegt.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck während eines Zeitraums im Bereich von 1 bis 4

809831/102S ~¹³~

Minuten angewandt wird.
10. Schuhsohle, bestehend aus dem Produkt, das gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 9 erhalten wird.

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