DE2558291A1

DE2558291A1 - Material und verfahren zur herstellung starrer teile aus polyurethanschaum

Info

Publication number: DE2558291A1
Application number: DE19752558291
Authority: DE
Inventors: Dann Taylor Deaver
Original assignee: Tecnik International Corp
Current assignee: Tecnik International Corp
Priority date: 1974-12-24
Filing date: 1975-12-23
Publication date: 1976-07-08
Also published as: JPS5189597A; FR2295829A1; CA1069266A; GB1530150A; US4005035A; IT1051941B

Description

22. Dezember 1975 Anwaltsakte M-3768

Material und Verfahren zur Herstellung starrer Teile aus Polyurethanschaum

Die Erfindung betrifft ein Material zur Herstellung starrer Teile hoher Dichte aus mit Verstärkungsmaterialien und Füllstoffen versehenem Polyurethanschaum. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung derartiger Teile.

Es ist bekannt, daß bei der Herstellung von Produkten aus geschäumtem Polyurethan mit Zellstruktur mittels der Reaktion zwischen einem Isocyanat und einer aktive Hydroxylgruppen enthaltenden Polyolverbindung die gegossenen Produkte mit Zellstruktur so gegossen werden können, daß sie eine durchlaufende, nicht durchbrochene angeformte Haut aufweisen. Der Vorteil des Verfahrens der Herstellung einer angeformten durchgehenden Haut beim Schaumformen liegt in seiner Einfachheit. Das Teil kann in einem einzigen Arbeitsgang unter Verwendung eines Vorpolymers und eines Polyols dadurch hergestellt werden, daß die miteinander reagierenden flüssigen Stoffe miteinander vermischt und in eine Form

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gegossen werden, deren Kontur und Oberflächenstruktur der Gestalt und dem Oberflächenfinish entsprechen, die beim fertigen geformten Teil gewünscht werden.

Es ist auch bekannt, daß die physikalischen Eigenschaften des erhaltenen Produktes dadurch verbessert werden können, daß verstärkende Faserstoffe in das Material eingeschlossen werden. Ferner ist bekannt, daß die Belastungsfähigkeit und die Dichte von Produkten aus Polyurethanschaum dadurch erhöht werden kann, daß ein aus Partikeln bestehender Füllstoff zugegeben wird.

In der vorliegenden Erfindung wird offenbart, daß die Kombination eines verstärkenden Fasermaterials (wie Glasfasern) und eines festen Füllstoffes (wie z.B. Quarzsand) bei Einbau in Polyurethanhartschaum, der selbst eine Haut bildet, zu einem Produkt führen, das bessere Gebrauchseigenschaften aufweist als ein Produkt, das aus einem nicht mit Füllstoffen und nicht mit Verstärkungsmaterial versehenen Polyurethanmaterial· gefertigt ist. In der Tat erhält man bei Verwendung sowohl des eine Vielzahl von Partikeln aufweisenden Füllstoffes als auch eines verstärkenden Fasermateriales bei einem Polyurethanhartschaummaterial ein Produkt mit besseren Gebrauchseigenschaften als denen, die beim Einbau des Füllstoffes oder des Faserstoffes allein erhalten werden. Darüber hinaus bringt das Urethan/Faser/Füllstoffmaterial Vorteile im Hinblick auf die Kosten und die Verarbeitung.

Zu den besseren Gebrauchseigenschaften, die durch Verwendung

- 3 609828/Ό86$

des verstärkenden Fasermateriales erhalten werden, gehört eine verbesserte Biegefestigkeit (erhöhter Biegeraodul), eine Erhöhung der Temperatur, bei der eine Verformung durch Hitzeeinwirkung eintritt, und eine Verbesserung des Typs der Schäden bei■Schlagbeanspruchung, nämlich ein lokalisierter Schaden ohne Fortpflanzung von Rissen bei den verstärkten Proben gegenüber glasähnlichen Schäden, wie sie bei nicht verstärkten, selbst eine Haut bildenden harten Urethanmaterialien auftreten.

Bei Flammprüfungen haben die glasfaserverstärkten Proben eine größere Widerstandsfähigkeit gegen Verkohlung und neigen weniger zu explosiver Rißbildung, zum Schrumpfen und zum Freigeben kleiner brennender Partikel als dies die nicht verstärkten Proben tun. Die in der Masse verteilten Glasfasern halten die Masse intakt, ohne daß sie beim Verzehren des Urethanpolymers in der Flamme in vollem Ausmaß dazu beitragen.

Ein Problem ist jedoch, daß die einzelnen Glasfasern dazu neigen, Agglomerate zu bilden und sich in nicht gleichförmiger Weise zu verteilen, wobei sie zugleich große Mengen eingeschlossener Luft mit sich führen. Ein solches Einschließen von Luft führt ', zu Produkten, die im Volumen eine ungleichförmige Zellstruktur aufweisen und an der Oberfläche Luftblasen haben. Dies ist bei Produkten nicht tragbar, von denen ein ansprechendes Äußeres erwartet wird.

Neben der schlechten Homogenität der Masse ergeben sich weitere

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Probleme aus der Tatsache, daß die Glasfasern dazu neigen, sich in der Masse abzusetzen. Dies ist eine Folge der normalerweise geringen Viskosität, wie sie bei den gemischten Materialien beobachtet wird, und hierdurch wird eine ungleiche Verteilung der Glasfasern im geformten Produkt hervorgerufen.

Es sind schon einige Versuche mit Verfahren unternommen worden, bei denen zerschnittene Glasfasern entweder im Isocyanat-Ausgangsmaterial, im Polyolausgangsmaterial oder in beiden Ausgangsmaterialien des Zweikomponentensystems dispergiert wurden. Derartige Versuche haben sich jedoch als für die Praxis nicht geeignet erwiesen, da den Geräten zum Ausbringen des Materiales, d.h. den Dispensern, Grenzen gesetzt sind. Bei diesen Verfahren werden auch Produkte erhalten, bei denen das Glasfasermaterial das Isocyanat oder das Polyol in solchem Ausmaß absorbiert oder isoliert, daß ein richtiges Mischen nicht möglich ist. Damit kann auch das in den Glasfaserbündeln enthaltene Polyol oder Isocyanat nicht richtig reagieren. Dies führt dann zu einem Produkt, das nach ^: dem Aushärten immer noch nicht umgesetztes Isocyanat oder Polyol

enthält. In der Regel zeigt sich auch, daß die an und für sich durch den Einbau eines verstärkenden Fasermateriales erhaltbare ! vergrößerte Festigkeit dadurch vermindert wird, daß das erforder- : liehe Benetzen der einzelnen Fasern des Glasfasermateriales durch \ die miteinander reagierenden Schaumkomponenten vor dem Gelieren ι verhindert wird. i

Dann besteht das Problem, die Glasfasern in den Materialien der- !

- 5 609828/0868

• artig gleichförmig zu verteilen, daß auch im Endprodukt eine gleichförmige Verteilung derselben erhalten wird. Ein noch größeres Problem ist das, daß die Möglichkeit, Glasfasermaterial in empfindliche, selbst eine Haut bildende Polyurethanverbindungen gut einzubauen, dadurch begrenzt ist, wieweit Lufteinschlüsse vermieden werden können oder zumindest die Auswirkungen der
durch Zugabe des Glasfaserstoffes eingeschlossenen Luft klein gehalten werden können.

Es ist auch bekannt, daß man die Dichte des Produktes dadurch

man

erhöhen kann, daß/Füllstoffe in Partikelform, z.B. fein gemahlener Quarzsand, Cab-O-Sil und dergleichen in dispergierter Form in ein Polyurethanhartschaummaterial einbaut. Wegen der verglichen mit den Polyurethanschaummaterialien geringen Kosten des Füllstoffes wird hierdurch auch der Preis pro kg des fertigen Formteiles vermindert.

Werden Füllstoffe in Partikelform, wie z.B. Quarz, zugesetzt, so war bisher das Problem die Erreichung hoher Dichten. Während durch Zugabe des Füllstoffes die Dichte und die Steifheit erhöht werden, verliert andererseits das Produkt an Streckfähigkeiten und das Biegeverhalten ist verschlechtert; das Produkt verhält sich auch bei Belastung spröder. Formteile mit einem
, hohen Füllstoffgehalt sind daher nur wenig auf Biegung und Schlag

beanspruchbar, was ihre Verwendung für Anwendungsfälle mit dy- ^! namischer Belastung begrenzt. Dennoch ist ein zu einer hohen
! Dichte führender Füllstoffgehalt wünschenswert, da pro kg des

— 6 ~"

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Produktes ganz erhebliche Kostenersparnisse erhalten werden können. Darüber hinaus sind die höhere Dichte aufweisenden Produkte für viele Anwendungsfälle besser geeignet, bei denen das Gewicht einen wesentlichen Faktor darstellt, z.B. bei Teilen von Möbeln, bei von Architekten verwendbaren Produkten und dgl. Durch den zusätzlichen Einbau anorganischer Füllstoffe wie z.B. Quarzsand in herkömmliche Hartschaummaterialien hoher Dichte, die keine Widerstandsfähigkeit gegen Entflammung aufweisen, wird ferner eine Masse erhalten, die hohe Wüerstandsfähigkeit gegen Entflammung aufweist.

Gemäß der vorliegenden Erfindung können hohe Füllstoffgehalte eines Materials und zugleich der zusätzliche Einbau von Verstärkungsmaterialien wie Glasfaserstoffen erhalten werden. Die Auswirkungen eingeschlossener Luft werden sehr klein gehalten, und das Glasfasermaterial ist gleichförmig über das fertige Produkt verteilt. Während höhere Füllstoffgehalte das Produkt spröder machen, verbessert das Glasfasermaterial das Biegeverhalten und die Elastizität des Produktes. Damit wird ein Produkt erhalten, das gleichzeitig die gewünschte Dichte, die gewünschte Steifheit und die gewünschte Elastizität aufweist.

Durch die vorliegende Erfindung soll daher ein starres Produkt

: aus Polyurethanschaum angegeben werden, bei dem ein verstärkendes

I

: Glasfasermaterial gleichförmig in der Masse verteilt ist und ι

; das einen recht hohen Gehalt eines Füllstoffes wie Quarz auf- I

! i weist.

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Bei Polyurethanhartschaummassen, bei denen Polyester oder Polyäther verwendet werden, liegt die Viskosität bei der normalen Verarbeitung bei 23,3°C (74°F) im Bereich von 35o cps - 7oo cps. Bei diesen Viskositäten ist ein gleichförmiges Zufügen von Glasfasern schwierig, da die Fasern dazu neigen, sich in der Zeit zwischen dem Vermischen des Fasermateriales mit den Polyurethanmaterialien und dem Gelieren des reagierenden Materiales abzusetzen. Das Hinzufügen der Glasfasern führt zwar zu einer Erhöhung der Viskosität, das Einbringen von Quarzsand in die Mischung führt jedoch ebenfalls zu einer Erhöhung der Viskosität. Bei erhöhter Viskosität bleiben die Glasfasern (und der Quarzsand) eher in Abstand voneinander, wie dies eigentlich beim Mischen erhalten wird; damit wird eine gleichförmige Verteilung im Endprodukt sichergestellt. Eine Erhöhung der Viskosität ist zwar wünschenswert, bei Zufügen sehr großer Mengen wird jedoch die Viskosität soweit erhöht, daß die Fließeigenschaften der Masse verschlechtert werden; dies führt dann zu Problemen bei der gleichförmigen Verteilung der Mischung in der Form. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die Materialien daher auf eine Temperatur bei 46°C (115 F) aufgewärmt, so daß eine Viskosität von 12oo cps - 36oo cps erhallten wird. Bei dieser Viskosität fließen die Materialien immer |noch ohne weiteres in die Form, wobei trotzdem die Glasfasern ''■

in der Masse gleich verteilt gehalten werden. Durch die vorlie-

i j

jgende Erfindung soll daher auch ein Verfahren zur Herstellung ■

starrer Teile aus Polyurethan angegeben werden, die mit Glas- j

fasermaterial verstärkt sind und einen Füllstoffgehalt an Quarz-sand aufweisen, bei dem die Viskosität der zusammengemischten

- 8 609828/0888

Materialien dadurch in den Bereich von etwa 12oo cps - 36oo cps gebracht wird, daß die Mischung auf eine Temperatur von etwa 46°C erwärmt wird.

Bei der vorliegenden Erfindung finden Blähmittel Verwendung, wie die unter der Handelsbezeichnung "Freon" von der Firma Dupont in den Handel gebrachten Blähmittel. Bei Erhöhung der Verarbeitungstemperatur auf etwa 46 C sind jedoch nieder siedende Blähmittel wie Freon 11, Trichlormonofluormethan mit einem Siedepunkt von 24 C nicht geeignet, da sie verdampfen, bevor die Verarbeitung wirklich begonnen werden kann. Bei der vorliegenden Erfindung hat sich ein Blähmittel mit hohem Siedepunkt, z.B. Freon 113, Trichlortrifluoroctan mit einem Siedepunkt von 48°C (117,6°F) als geeignet erwiesen. Durch die vorliegende Erfindung soll daher ferner ein Verfahren der oben beschriebenen Art angegeben werden, bei dem das Blähmittel einen Siedepunkt hat, der oberhalb der Vorverarbextungstemperatur oder der Mischtemperatur der Ausgangsmaterialien liegt. Natürlich liegt der Siedepunkt erheblich unter den beim Verarbeiten erreichten Temperaturen, wie sie bei der exothermen Reaktion der Materialien erhalten werden.

!Das Zumischen eines Füllstoffes wie z.B. Quarzsand ist zwar vor- ; ι teilhaft, es eignen sich jedoch zusammen mit Glasfasern nicht alle Materialien. Die Glasfasern enthalten erhebliche Mengen ein-

geschlossener Luft. Wird die Luft nicht gleichmäßig dispergiert, '

j ;

[oder ausgetrieben, so erhält man ein Produkt mit nicht gleichför- i jmigem Aufbau, mit Oberflächenfehirn und dgl. Dies könnte eine j

i. ■ . . I

809828/0868 " ⁹ "

'erhebliche Beschränkung der Menge der zugegebenen Glasfasern darstellen. Es wurde herausgefunden, daß bei Zugabe eines Füllstoffes mit Partikeln, deren Größe innerhalb eines vorgegebenen Bereiches liegt (vorgegebene Siebgröße), die Auswirkungen von Lufteinschlüssen ganz ausgeräumt werden oder zumindest ganz erheblich auf ein Minimum herabgesetzt werden können, so daß Glasfasern in erheblicher Menge zugegeben werden können. Wird ein Füllstoff zugegeben, bei dem die Größe der Teilchen erheblich unterhalb der angegebenen Siebgröße liegt, so werden die Auswirkungen von Lufteinschlüssen nicht wirksam begrenzt. Es wurde gefunden, daß die Zugabe von im Handel erhältlichem Quarzsand mit Teilchengrößen entsprechend den US-Siebgrößen 3o - 2oo zu den gewünschten Ergebnissen führen und die Auswirkungen von Lufteinschlüssen gut begrenzen. Durch die vorliegende Erfindung soll daher ferner ein

zur Herstellung
neues Verfahren/von Teilen aus Polyurethanhartschaummaterialien, die Glasfasermaterial aufweisen, angegeben werden, bei dem ein in Partikelform vorliegender Füllstoff verwendet wird, z.B. im Handel erhältlicher Quarzsand mit einer Korngröße entsprechend US-Siebgröße 3o - 2oo. Die Verwendung von Füllmaterialien mit der oben angegebenen Teilchengröße ist auch deshalb vorteilhaft, da höhere Füllstoffgehalte erhalten werden können, ohne daß die Viskosität der Mischung unerwünscht hohe Werte erreicht. Die Verwendung fein zermahlener Teilchen mit einer Teilchengröße von z.B. 2/U oder weniger löst somit nicht nur das Problem der Lufteinschlüsse nicht, sondern sie begrenzt wegen des Einflusses auf 'die Viskosität zugleich stark die Menge, die zugesetzt werden

- Io 609828/0868

- Io -

Durch die Erfindung wird somit ein Material zur Herstellung verstärkter Teile hoher Dichte aus Polyurethanhartschaum angegeben, welches herkömmliche Polyurethanhartschaummaterialien, als Füllstoff Qaarzsand in Mengen von Io bis 75 Gew.-% und als Verstärkungsmaterial zerschnittene Glasfasern in einer Menge von 3 bis 25 Gew.-% aufweist. Die vorliegende Erfindung offenbart ferner ein Verfahren zur Herstellung derartiger Teile, wobei die fertigen Teile eine Dichte von etwa Io bis 8o Ib/ft aufweisen.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Wie schon ausgeführt, betrifft die vorliegende Erfindung PoIyurethanhartschaumteile, und es können hierzu die dem Fachmann zur Herstellung von Polyurethanhartschaumtexlen bekannten herkömmlichen Verbindungen verwendet werden. Bei der Herstellung von Polyurethanhartschaumtexlen kann somit irgendeines einer großen Vielfalt von Polyolen mit endständigen Hydroxylgruppen verwendet werden, das mit einem organischen Isocyanat umgesetzt wird und in Gegenwart eines geeigneten, gelösten Blähmittels (z.B. Freon 113, einender oben angeführten Freon-Materialien) das gewünschte geschäumte Teil erzeugt.

Zur Herstellung des Polyurethanhartschaumes sollte ein hoch verzweigtes Polyol verwendet oder ausgesucht werden, das ein MoIeikulargewicht, d.h. ein mittleres Molekulargewicht pro Zweig von

j etwa 3oo - 8oo aufweist. Beispiele für derartige geeignete Polyol-

- 11 6 0 9 8 28/0868

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- li -

materialien sind die folgenden:

Pluracol 565 (BASF Wyandotte Chemical)

'- eine Mischling aus Polyolen des Propylenoxidderivates von Toluoldiaminglycerin und Propylenglycol - mit einem Hydroxylbereich von
319 - 339.

Plurocol PEP55o (BASF Wyandotte Chemical)

- ein Polyoxypropylenderivat von Pentaerythritol - mit einem
Hydroxylbereich von 54o - 57o.

Isonal 14o

- ein hochvernetzter propoxilierter Polyäther auf Aminbasis
mit Funktionalität (functionality) 4.

Das Isocyanat kann eines der nachstehend aufgeführten geeigneten
Materialien sein:

TDI: Toluoldiisocyanat (ToIylenediisocyanate), wobei die Isomer-

: Stellungen 2 und 4 sind, falls im Text nicht anders vermerkt

MDI: 4, 4'-Diphenylraethandiisocyanat

'HDI: 1, 6 - Hexamethylendiisocyanat

NDI: 1, 5 - Naphtalindiisocyanat

jDADI: 3, 3¹ Dimethoxy - 4_r 4¹ - Biphenyldiisocyanat >

j ("Dianisidindiisocyanat")

!TODI: 3, 3¹ - Dimethyl -4, 4¹ - Biphenyldiisocyanat j

("Tolidindiisocyanat") j

PDI: Phenylendiisocyanat (Isomerstellen im Text bezeichnet) I

- 12 - ^l

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XDI: 4, 4¹ - Biphenyldiisocyanat ("Xenylendilsocyanat") .

In der Praxis werden jedoch im Handel erhältliche Präpolymere der
oben angegebenen Isocyanate verwendet. Bei der vorliegenden Erfindung können die folgenden Isocyanatpräpolymere verwendet Werdens

Isonat 58o

Polymethylenpolyphenylisocyanat (mit einer Funktionalität 2,7,

ein rein polymeres Isocyanat) PAPI Io5

Polymethylenpolyphenylisocyanat ( mit einer Funktionalität 2,7).

Es ist dem Fachmann bekannt, einen weiteren, "surfactant" genannten Zusatzstoff bzw. einen kernbildungsfördernden Stoff zu verwenden,
der als Stabilisator bei der Blasenbildung arbeitet. Dieser Zusatz-istoff kann aus bekannten Materialien ausgewählt werden und zum
Beispiel Silikonöl sein.

Es ist ferner bekannt, Katalysatoren auf der Basis tertiärer Amine: zu verwenden. Ein derartiger geeigneter Katalysator ist Dimethyl-
_;aminäthanol. Andere Katalysatoren sind Katalysatoren auf Zinnbasis, z.B. Zinn (Il)-Octoat.

!Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Temperatur der Aus- !

jgangsmaterialien erhöht, um die Gesamtviskosität herabzusetzen.

Es sollte daher ein Blähmittel gewählt werden, das einen Siedepunkt

L-. . - 13 -

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j hat, der höher liegt als die Temperaturen, auf die die Materialien !bei der Vorbehandlung erwärmt werden. Fluorierte, halogenierte

!gesättigte aliphatische Kohlenwasserstoffe können als Blähmittel j
verwendet werden. Wie oben schon ausgeführt, ist ein geeignetes Blähmittel Trichlortrifluoräthan mit einem Siedepunkt von 48°C (Freon 113) .

Die oben angeführte Liste geeigneter Materialien ist nur als Beispiel angegeben und soll keineswegs als Begrenzung verstanden sein, da die vorliegende Anmeldung nicht neue Zusammensetzungen von Polyurethanschaummaterialien betrifft, vielmehr bekannte Ausgangsmaterialien verwendet, wie sie normalerweise vom Fachmann zur Herstellung von Teilen aus Polyurethanhartschaum verwendet werden. Die vorliegende Erfindung besteht darin, daß Glasfasern od. dgl. als Verstärkungsmaterial und Quarzsand od. dgl. als Füllstoff zugegeben werden, so daß Teile mit für den Handel annehmbaren Eigenschaften hergestellt werden können.

Wie schon ausgeführt worden ist, wird durch das Vermischen der Sandkomponente mit der Glasfaser- und Polyurethankomponente das Problem von Lüfteinschlüssen klein gehalten. Werden die Komponenten Sand, Glasfaser und Polyurethan vermischt, so wirkt der Sand ; auf eine Verteilung der Luft, d.h. auf ein Zerlegen der Luftein- ; Schlüsse hin. Hierdurch wird ein mit Füllstoff und Verstärkungsmaterial versehenes Schaumstoffmaterial erhalten, das eine gleich-t ι i

förmigere Porenstruktur aufweist und bei dem die Anzahl von Ober- ί I flächenfehlern und deren Größe so klein wie möglich gehalten wird.;

ί !

- 14 - ' 809828/0868

da derartige Oberflächenfehler vom Standpunkt eines ansprechenden Aussehens selbst eine Haut bildender HartschaumteiIe her gesehen

nicht erwünscht sind. Es wurde gefunden, daß durch die genannte Mischung eine gleichförmigere Mischungsbeschaffenheit erhalten wird, als dies bei Verwendung von Glasfasern und Polyurethan allein möglich ist, und daß die gleichförmigere Mischung rascher erhalten werden kann, wenn Quarzsand zugemischt wird. Vermutlich ist dies darauf zurückzuführen, daß bei Verwendung der richtigen Teilchengröße für den Füllstoff der beim Mischen bewegte Füllstoff das Mischen unterstützt und Lufteinschlüsse mit guter Wirksamkeit aufbricht, die durch das Einführen des Glasfasermateriales mit in die Masse eingeschleppt worden sind. Es wurde herausgefunden, daß mit zufriedenstellenden Ergebnissen arbeitende Teilchengrößen des Quarzsandes im Bereich der US-Siebgrößen3o - 2oo liegen. Wird ein fein zermahlener Quarzsand mit erheblich kleinerer Teilchengröße, z.B. 2,u verwendet, so verschlechtern sich die vorteilhaften Eigenschaften, nämlich die Reduzierung der Auswirkungen von Lufteinschlüssen auf ein Minimum. Darüber hinaus wird bei nennenswerten Zugaben die Viskosität der Ausgangsmischung stark erhöht, was die zugebbare Menge und die in der Praxis erreichbaren Dichten des Produktes begrenzt. Bei erheblich gröberen Teilchen ^!sind die mechanischen Eigenschaften und das Oberflächenfinish weniger gut.

,Im Handel erhältlicher Quarzsand der Ottawa Silica Products ist zur j

!Durchführung der Erfindung gut geeignet. Von Ottawa Silica Products werden drei Sorten Quarzsand hergestellt, die bei dem hier

- 15 60 9 8 28/086 8

beschriebenen Verfahren gleichermaßen gut zu arbeiten scheinen:

Sorte No. l-"Mine Run"; mittlere Korngröße

61,5 (American Foundry Standard)

Sorte No. 2 - grob Mittlere Korngröße 55,4

Sorte No. 3 - fein Mittlere Korngröße 72,5

US--Siebgröße % auf dem Sieb

3o

4o	2,2
5o	19,8
7o	3o,8
loo	32,5
14o	13,5
2oo	o,9
3o	O
4o	4,2
5o	3o,7
7o	32,8
loo	23,3
14o	8,4
2oo	o,5
3o	O
4o	o,5
5o	5,2
7o	2o,4
loo	47,2
14o	24,1
2oo	2,1

- 16

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Füllstoffgehalte des oben angegebenen Quarzsandes von Io - 75 Gew.-% des Endproduktes wurden verwendet, wobei der bevorzugte Bereich zwischen 2o - 60 Gew.-% liegt.

.Um den gewünschten hohen Gehalt an Glasfasermaterial und Füllstoff zu-erhalten und trotzdem beim Verarbeiten die gewünschten Fließeigenschaften des Materiales aufrecht zu erhalten, ist es notwendig, in den zur Erzeugung der Polyurethanmasse verwendeten Polyol-Isocyanatmassen eine niedere Viskosität einzustellen. Offensichtlich verhindert der Einbau von Quarzsand als Füllstoff auch das Zusammenfließen des Fluorkohlenstoffblähmittels bei den erhöhten Material- und Werkzeugtemperaturen, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden.

Bei den Oberflächen der meisten Produkte sind Verwachsungen oder Dendritenbildungen, wie sie dem Fachmann bekannt sind, - aus ! ästhetischen und konstruktiven Gründen - nicht tolerierbar. Im !allgemeinen zeigen sie, wenn in eine Form herkömmliche, flüssige

!reagierende ürethanmassen zum Formen eingebracht werden, eine jauf zu hoher Temperatur befindliche Formoberfläche an. Es scheint ;

j
so, daß bei Einbau von Quarzsand als Füllstoff im Bereich der , in der vorliegenden Erfindung verwendeten Gew.-% der Quarzsand j

Wärme
jnahe bei der Formoberfläche/absorbiert und zugleich den Fluor-

,kohlenstoff gleichförmig dispergiert hält, so daß diskrete

[stellen zur Blasenbildung geschaffen werden und somit eine gleichförmige Porenstruktur erhalten wird.

- 17 -

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Änderungen der Viskosität und der Ergebnisse können sich einstel-ι len, wenn gleiche Gewichtsanteile unterschiedlicher Arten zer- ' schnittener Glasfasern verwendet werden. So führen z.B. Io Gew.-% : der Gesamtmasse in Form zerhackter Glasfasern mit einer Länge von 1/4 Zoll und 5oo Fasern mit einem Durchmesser von o,ooo52 Zoll pro Bündel zusammen mit einer Leimung aus o,4 % Silan (Siliciumhydrid), z.B. PPG (Pittsburgh Plate Glass 4 339o)zu einer geringeren Viskositätszunahme der Masse als Io Gew.-% zerhackter Glasfasern mit einer Länge von 1/4 Zoll und 2oo Fasern mit einem Durchmesser von o,ooo52 Zoll pro Bündel mit einer 1,5 % Silanverleimung (z.B. PPG # 3198). Beim Verarbeiten vermischen sich die 5oo Fasern aufweisenden Glasfaserbündel rascher mit dem Urethan und dem Sand und führen zu weniger Lufteinschlüssen als Glasfaserbündel mit 2oo Fasern. Die physikalischen Eigenschaften sind aber bei mit durch Bündel mit 5oo Fasern verstärkten Produkten schlechter, und vermutlich ist dies darauf zurückzuführen, daß von den Fasern der durch 5oo Fasern gebildeten Bündel weniger benetzt werden als von den Fasern der 2oo Fasern aufweisenden Bündel. Die Volumendichte des Glasfasermateriales mit 5oo Fasern pro Bündel ist im nicht zusammengedrückten Zustand bei einer Länge von 1/4 Zoll 5o,19 lb/ft³, während die Volumendichte von 1/4 Zoll

; Glasfasermaterial mit 2oo Fasern pro Bündel 41,32 lb/ft ist (ASTH ι Prüfnorm D1895, Meßmethode A). j

Viskositätsänderungen werden auch dann erhalten, wenn eine jede ! einer Vielzahl von Faserlängen verwendet wird. Im allgemeinen ]

lassen sich Fasern mit höherer Volumendichte in höheren Prozent- j

- 18 - *

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j - 18 - i

zahlen in das Urethanmaterial einbringen und führen in geringerem Maße zu einer Erhöhung der Viskosität der Masse, als dies Fasern : mit niederer Volumendichte tun. Z.B. führen 1/8 Zoll Glasfaserbündel bei Verwendung gleicher Gew.-% zu einer kleineren Erhöhung der Viskosität als dies 1/4 Zoll Glasfaserbündel desselben Typs - tun. Im allgemeinen gilt, daß die Volumendichte um so höher ist, und die Erhöhung der Viskosität der Masse umso kleiner ist, je kürzer die Fasern sind.

Es ist vorteilhaft, zerhackte Fasern im Bereich von 3-25 Gew.-% des fertigen Produktes zu verwenden. Die Glasfasern haben eine Länge im Bereich von 1/32 Zoll - 1 Zoll. Die besten Ergebnisse werden mit zerschnittenen Glasfasern erhalten, die in einer Menge von 5-15 Gew.-% des fertigen Produktes verwendet werden und vorzugsweise in 1/4 Zoll langen Abschnitten des 2oo Fasern pro Bündel aufweisenden, oben angeführten Materiales vorliegen. Wer-' den Fasern mit einer Länge von weniger als 1/32 Zoll verwendet, ; so werden die konstruktiven Vorteile schlechter; andererseits ; erhöhen Fasern mit einer Länge von mehr als 1 Zoll die Viskosij tat der Ausgangsmaterialien unerwünscht stark.

Durch die vorliegende Erfindung sollen Konstruktionsteile geschäft

3 i

fen werden, die eine Dichte von Io - 8o lb/ft aufweisen. Vor- j zugsweise haben die Schaumprodukte eine Dichte von 15-45 lb/ftj. Die oben beschriebenen Konstruktionsteile sind nicht übermäßig j spröde und können hervorragende Biegeeigenschaften und Elastizität und zugleich sehr gut aussehende Oberflächen aufweisen.

- 19 609828/0868

Die Teile haben im wesentlichen gleichförmige Zusammensetzung,

j d.h. sie sind frei von unzulässig großen Lunkern und Fehlern.

j Da die pro kg des Produktes benötigte Menge an Urethanmaterialien

herabgesetzt ist, sind auch die Kosten zum Herstellen derartiger Produkte erheblich vermindert. Darüber hinaus ist die Viskosität der Arbeitsmischung ausreichend klein, so daß die Herstellung von Teilen mit den angegebenen hohen Dichten stark unterstützt wird.

: Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden das Polyolausgangsmaterial und das Isocyanatausgangsmaterial zunächst auf 46 C erwärmt. Das Polyol- und das Isocyanatausgangsmaterial werden dann während ungefähr 5 see. gut vermischt. Bevor sich eine Creme bildet und während der Anfangsphase des Rührens werden das Glasfibermaterial und der Quarzsand zugemischt. Die zusammengemischten Stoffe haben dann eine Viskosität von etwa 12oo cps - ; 36oo cps. Diese Mischung wird dann in einer Hohlform verteilt.

j Die Formtemperatur ist vorzugsweise 54 - 6o°C. Die Form wird ge- ;

j :

schlossen, und das Schäumen des Materials läuft ab, wobei das

j gewünschte Teil geformt wird. Die nachstehenden Beispiele geben als weitere Erläuterung verschiedene Kombinationen von Füllstoffen und Verstärkungsmaterialien an, mit denen Produkte mit den gewünschten Gebrauchseigenschaften erhalten werden.

Beispiel I

Komponente A bestehend aus Io5 Gewichtsteilen polymeren Isocyanates

■ . I

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- 2ο -

(z.B. Upjohn Isonat 58o) mit einem Isocyanatäquivalent von 14o und einer Viskosität von 65o cps bei 25°C.

Komponente B bestehend aus 5o Teilen Polyol (z.B. Pluracol PEP 55o, BASF Wyandotte) ein Polyoxipropylenderivat von Pentaerythritol mit . einer Viskosität von 13oo cps bei 25°C und einer HydroxyIzahl von 54o sowie einem Molekulargewicht von 5oo. 5o Teile Polyol (z.B. Pluracol 565 BASF Wyandotte) mit einer Viskosität von 28oo cps bei 25°C und einer Hydroxylzahl von 329, 2 Teile "surfactant" (z.B. DC.193 Dow Corning), o,o75 Teile Katalysator (z.B. Dabco 33LV Air Products), o,35 Teile Dimethylaminathanolkatalysator (DMAE - Pennwalt), o,15 Teile Wasser und 25 Teile Trichlortrifluoräthan (z.B. Freon 113, Dupont) als Blähmittel.

Komponente C bestehend aus 25 Teilen 1/4 Zoll langer zerhackter Glasfasern (z.B. PPG f 3198). '·

Komponente D bestehend aus 258 Teilen Quarzsand (Sorte No. 1 ', "Mine Run"). '

Die Komponenten A und B werden bei atmosphärischem Druck auf 46 Ci erwärmt; dann wird die Komponente A während 5 see. kräftig mit ;

t I

j der Komponente B vermischt. Unmittelbar nach dem Vermischen der Komponenten A und B und vor dem Cremigwerden der Mischung werden gleichzeitig die Komponenten C und D zu der die Komponenten A und B enthaltenden Mischung zugegeben, während zugleich die gesamte Masse für 5 see. gerührt wird.

- 21 -

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Der gesamte Mischvorgang angefangen von der zuerst erfolgenden !Vermischung der Komponenten A und B bis zum Vermischen der Masse A/B/C/D sollte nicht langer als Io see. dauern. Die vermischten Komponenten mit einer Viskosität von etwa 185o cps werden dann in eine Hohlform eingebracht, die vorzugsweise aus Aluminium gefertigt ist. Die Form wird dann vorzugsweise mit einem Aluminiumdeckel bedeckt. Die hohle Form und der Deckel sollten beide zusammengeklemmt werden und Drucken von 2,1 kg/cm (3o psi) standhalten können. Die Formtemperatur liegt vorzugsweise bei 54 - 6o°C. Nach dem Abkühlen von Form und Teil kann das Teil in Io - 15 min. entnommen werden. In dem der Form entnommenen Produkt sind der Quarzsand und das Glasfasermaterial gleichförmig dispergiert, wobei eine sowohl Sand als auch Glasfasern enthaltende dichte Haut einen Sand und Glasfasermaterial aufweisenden Kern niederer Dichte umgibt. Bei diesem Beispiel sind 5o Gew.-% Quarzsand und 5 Gew.-% zerhacktes Glasfasermaterial.

Beispiel II

!Komponente A wie in Beispiel I Komponente B wie in Beispiel I.

!Komponente C bestehend aus 53 Teilen 1/4 Zoll langer zerhackter

t
Glasfasern (z.B. PPG No. 3198) .

I Komponente D bestehend aus 71 Teilen Quarzsand (Sorte No. 1, ge- I

ι - 22■-"

809 828/0868

siebt) .

■Die Komponenten A und B werden bei atmosphärischem Druck auf 46 C
erwärmt; dann wird die Komponente A mit der Komponente B vermischt, und es wird für 5 see. kräftig gerührt. Unmittelbar nach dem Mischen und vor dem Cremigwerden der Mischung werden gleichzeitig
die Komponenten C und D zu der Mischung aus den Komponenten A und
B zugegeben, während die Gesamtmasse für 5 see. gerührt wird.

Der Arbeitsablauf beim Formen des Teiles ist wie beim Beispiel I.

Bei diesem Beispiel sind 2o Gew.-% Quarzsand und 15 Gew.-% zerhackΊ-

ί tes Glasfasermaterial.

Beispiel III

Komponente A wie in Beispiel I.

Komponente B wie in Beispiel I.

Komponente C bestehend aus 41 Teilen 1/4 Zoll langer zerhackter ' Glasfasern (z.B. PPG No. 3198).

Das Vermischen von Komponente A und B erfolgt wie bei den Bei- !

spielen I und II. Unmittelbar nach dem Mischen und vor dem Cremig-!

'werden der Mischung wird die Komponente C zu der Mischung aus A j und B zugesetzt, während die gesamte Masse 5 see. durchgemischt

wird.

609828/0888

Die Arbeitsschritte beim Formen selbst erfolgen wie bei den Beispielen I und II. Bei diesem Beispiel besteht das fertige Teil zu 85 % aus poröser Polyurethanmasse und zu 15 % aus zerhacktem Glasifasermaterial.

Beispiel IV

Komponente A wie in den Beispielen I - III.

^Komponente B wie in den Beispielen I - III.

Komponente C bestehend aus 41 Teilen Quarzsand (Sorte 1, gesiebt).

Das Mischen der Komponenten A und B erfolgt wie bei den Beispielen I - III. Unmittelbar nach dem Vermischen und vor dem Cremigwerden ι der Mischung wird die Komponente C zur Mischung aus den Komponenteh A und B zugegeben, während die gesamte Masse für 5 see. durchge- | s rührt wird.

j Die Arbeitsschritte beim Formen laufen wie bei den Beispielen I - j

! i

III ab. Ein gemäß diesem Beispiel hergestelltes Teil besteht zu i

85 % aus porösem Polyurethanmaterial und zu 15 % aus Quarzsand. Beispiel V

Komponente A bestehend aus Io5 Teilen polymeren Isocyanates (z.B. Isonate 58o) mit einem Isocyanatäquivalent von 14o und einer Vis-

60 9828/0868

; kosität von 65o cps bei 25 C,

Komponente B bestehend aus 5o Teilen Polyol ( z.B. Plurocol PEP-55O-BASF Wyandotte) ein Polyoxypropylenderivat von Pentaerythritol mit einer Viskosität von 13oo cps bei 25°C und einer Hydroxylzahl von 45o sowie einem Molekulargewicht von 5oo. 5o Teile Polyol (z.B. Plurocol 565-BASF Wyandotte) mit einer Hydroxylzahl von 329, 2 Teile "surfactant" (z.B. DC-193 Dow Corning). o,o75 Teile Katalysator (z.B. Dabco 33LV Air Products), o,35 Teile Dimethylaminäthanolkatalysator (DMAE,Pennwalt), 15 Teile Wasser und 2o Teile Trichlormonofluormethan (z.B. Freon 11, Dupont)als Blähmittel. Die Komponente B sollte gut durchgemischt werden, bevor sie mit der Komponente A vermischt wird, etwa unter Verwendung eines Jiffy Rührgerätes 3o see. lang bei 15oo - 2ooo U/min.

Bei diesem Beispiel finden Komponenten C und D nicht Verwendung, da das Teil weder Füllstoff noch Verstärkungsmaterial aufweisen soll.

j Die Komponenten A und B werden unter atmosphärischem Druck auf

75 F erhitzt; dann wird die Komponente A mit der Komponente B vermischt und es wird kräftig 7 see. lang durchgerührt. Die ver- · mischten Komponenten mit einer Viskosität von etwa 5oo cps werden dann in eine Hohlform eingefüllt, wie auch bei den Beispielen I-IV Das Ausformen kann wie bei den Beispielen I-IV vorgenommen werden.

- 25 -

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Diese Probe dient als Beispiel für eine typische, kein Verstärkungs-

jmaterial aufweisendes und keinen Füllstoff aufweisendes, selbst

!eine Haut bildendes ürethanhartschauramaterial.

Beispiel VI

Komponente A wie in Beispiel I.

Komponente B wie in Beispiel I.

Komponente C bestehend aus 8 Teilen 1/4 Zoll langer zerhackter Glasfasern (z.B. PPG No. 3198).

Komponente D bestehend aus 27 Teilen Quarzsand (Sorte 1, "Mine Run")

Die Arbeitsschritte zum Herstellen des Formteiles werden wie im Beispiel I durchgeführt. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind Io % Quarzsand und 3 % zerhacktes Glasfasermaterial in dem Endprodukt enthalten.

jDer gesamte Mischvorgang von dem zuerst erfolgenden Vermischen der Komponenten A und B ist zum Durchmischen der Masse A/B/C/D und sollte nicht länger als Io see. dauern. Die vermischten Komponenten !haben eine Viskosität von etwa 85o cps. Sie werden dann in eine ■Hohlform eingebracht, die vorzugsweise aus Aluminium gefertigt istj.

- 26 -

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Beispiel VII

Komponente A wie in Beispiel I. Komponente B wie in Beispiel I.

Komponente C bestehend aus I06 Teilen 1/4 Zoll langer zerhackter Glasfasern ( z.B. PPG No. 3198).

Komponente D bestehend aus 85 Teilen Quarzsand (Sorte 1, "Mine Run")

Die Arbeitsschritte zum Herstellen des Formteiles laufen wie beim Beispiel I ab. Bei diesem Ausführungsbeispiel besteht das Endprodukt zu 2o % aus Quarzsand und zu 25 % aus zerhackten Glasfasern.

Beispiel VIII !

Komponente A wie in Beispiel I-Komponente B wie in Beispiel I.Komponente C bestehend aus 29 Teilen 1/32 Zoll langer zerhackter j !Glasfasern (z.B. PPG No. 3198). !

j Komponente D bestehend aus 29 Teilen Quarzsand (Sorte 1 "Mine Run" Die Arbeitsschritte zum Herstellen des Formteiles werden wie beim

609828/0868 " ²⁷ "

Beispiel.I durchgeführt. Bei diesem Ausführungsbeispiel besteht jdas Endprodukt zu Io % aus Quarzsand und zu Io % aus zerhacktem jGlasf asermaterial.

Beispiel IX

Komponente A wie in Beispiel I.

Komponente B wie in Beispiel I.

Komponente C bestehend aus 33 Teilen 1 Zoll langer zerhackter Glasfasern (z.B. PPGNo. 3198).

Komponente D bestehend aus 67 Teilen Quarzsand (Sorte 1, "Mine Run'¹)

Die Arbeitsschritte zum Herstellen des Formteiles werden wie beim ■ Beispiel I durchgeführt. Bei diesem Ausführungsbeispiel besteht

(das Endprodukt zu 2o % aus Quarzsand und zu Io % aus zerhacktem Glasfasermaterial.

Beispiel X

!Komponente A wie in Beispiel I. Komponente B wie in Beispiel I.

Komponente C bestehend aus 47 Teilen 1/4 Zoll langer, zerhackter

- 28 -

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Glasfasern (z.B. PPG No. 3198).

! Komponente D bestehend aus 652 Teilen Quarzsand (Sorte 1, "Mine Run") ' Die Arbeitsschritte zum Herstellen des Formteiles werden wie beim Beispiel I durchgeführt. Bei diesem Ausführungsbeispiel besteht
das Formteil zu 7o % aus Quarzsand und zu 5 % aus zerhacktem Glasfasermaterial.

Beispiel XI

Komponente A wie in Beispiel I.

Komponente B wie in Beispiel I.

; Componente C bestehend aus 14 Teilen 1/4 Zoll langer zerhackter ;

Glasfasern (z.B. PPG No. 3198).

Componente D bestehend aus 27 Teilen Quarzsand ( Sorte 1, "Mine

Run"). I

! Die Arbeitsschritte zum Herstellen des Formteiles werden wie beim Beispiel I durchgeführt. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind Io %

! des Endproduktes Quarzsand und 5 % zerhacktes Glasfasermaterial.

Mit den nach den oben angegebenen Beispielen hergestellten Proben wurden die in der nachstehenden Tabelle A aufgeführten Eigenschafften erhalten:

- 29 -

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	Beispiel	Tabelle A	Beispiel III	Beispiel	IV	VD	255829
Z us ainmense tζ ung	45 % 5o % 5 &	I Beispiel II	85 % 15 %	85 % 15 %
Polyurethan Quarzsand Glasfaser	35	65 % 2o % 15 %	35	35
Dichte des Formteile ( # /ft^J)	185o	35	167o	29o
Viskosität der verar beiteten Masse (eps)	12	18 2o	15	4
Schlagfestigkeit	2o5.ooo	14	2I0.000	155.000
Biegemodul (psi) (zur Hautoberfläche)	18 3°F	245.ooo	17 2°F	16 3°F
Verformung der Wärme 264 PSI	sehr gut	18 o°F	schlecht	sehr gut
Oberflächengüte	sehr gut	sehr gut	schlecht	sehr gut
Gleichförmigkeit der Poren		sehr gut
U) D

Tabe1le A (Fortsetzung)

CD

PO OO

O OO

Zusammensetzung

Polyurethan Quarzsand Glasfaser

Dichte des Formteils ( # /ft³)

Viskosität der verarbeiteten Masse (cps)

Schlagfestigkeit

Biegemodul (psi) (Zur Hautoberfläche) Verformung der Wärme 264 PSI 142 F Oberflächengüte

Gleichförmigkeit der Poren

Beispiel V	Beispiel VI	Beispiel VII	Beispiel VIII
loo %	87 % Io % 3 %	55 % 2o % 25 %	8o % Io % Io %
35	35	35	35
52o	37o	321o	47o
Io	Io	17	Io
12Ο.ΟΟΟ	155.ooo	31Ο.ΟΟΟ	I80.000
142°F	155°F	19o°F	156 ⁰F
sehr gut	gut	mäßig	sehr gut
sehr gut	gut	mäßig	sehr gut

cn cn

OO CO

Tabelle A (Fortsetzung)

οο
κ>
οο

ο
οο
σ>
οο

Zusammensetzung

Polyurethan
Quarzsand
Glasfaser

Dichte des Formteils
( # /ft³)

Viskosität der verarbeiteten Masse (cps)

Schlagfestigkeit

Biegemodul (psi)
(zur Hautoberfläche)

Verformung der Wärme 264 PSI Oberflächengüte

Gleichförmigkeit der
Poren

Beispiel IX

7o % 2o %

Io %

35 286o

15 2I0.000

186°F

mäßig mäßig

Beispiel X	Beispiel XI	OJ ■
25 % 7o % 5 %	85 % Io % 5 %	I
35	35
3o8o	4 00
11	12
225.000	16 5.000
187°F	158°F	cn
sehr gut	gut
sehr gut	gut

Die Glasfasern waren stets PPG No. 3198-Glasfasern und hatten eine Länge von 1/4 Zoll, falls nicht

anderweitig angegeben. Die Verarbeitung erfolgte bei allen Beispielen bei 46 C (115 F), mit AusnahmaSj des Beispieles V, wo die Verarbeitung bei 24°C (75°F) erfolgte. Der Quarzsand war in allem Fällen -^

-der_g^eo_anjg.egsbene^Quarζsand Sorte Nq....1 "Mine Run".

Die Schlagfestigkeit wurde mit einem spitzen 1/2 Zoll Fallhammer bestimmt; der angegebene Wert ist in foot-pounds und gibt an, ' wann an der abgelegenen Seite eine Schadstelle auftrat. Der Biegemodul wurde unter Verwendung der ASTM-Prüfnorm D79o bestimmt. Die Verformung unter Hitzeeinwirkung wurde bestimmt, indem die Proben mit einer Geschwindigkeit von 7,2 F pro Min. aufgewärmt wurden.

Wie aus der Tabelle A ersichtlich ist, führen die Materialzusammensetzungen gemäß der vorliegenden Erfindung zu einer verbesserten Widerstandsfähigkeit gegen Verformung unter Wärmeeinwirkung verglichen mit der, die bei Polyurethan allein erhalten wird. Die Schlagfestigkeit ist mindestens gleich der, die bei Polyurethan allein erhalten wird, sie kann jedoch auch erheblich über dieser liegen. Der Biegemodul ist erheblich größer. Verglichen mit der nur Polyurethan und Quarzsand aufweisenden Materialzusammensetzung ist die Schlagfestigkeit bei den erfindungsgemäßen Materialzusammensetzungen stark verbessert, und in den meisten Fällen ist der Biegemodul erheblich verbessert.

; Bei den letzten der Materialzusammensetzungen bewegen sich die Ergebnisse bezüglich der Oberflächenqualität und der Gleichförmigkeit der Poren zwischen mäßig und gut. Die Materialzusammen-

j setzung im Einzelfall hängt damit von der in Aussicht genommenen

j Anwendung ab. Wie ersichtlich, werden jedoch höchst beachtliche

j Ergebnisse erhalten. Die bezüglich der Kostenverminderung erhaltene Verbesserung ist sogar noch bedeutsamer, insbesondere bei Materialien mit den höheren Gehalten an Quarzsand.

609828/086 8

Claims

1.J Verfahren zum Herstellen von Produkten aus Polyurethanhart-

■ >—' 3

schaum in einer Form, die eine Dichte von Io - 8o Ib/ft haben,

wobei der Schaum durch Reaktion eines Isocyanatausgangsmateriales und eines Polyolausgangsmateriales hergestellt wird, das ein hochverzweigtes Polyol mit einem Molekulargewicht von 3oo 8oo pro Zweig aufweist, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: Aufwärmen den Polyolausgangsmateriales und des Isocyanatausgangsmateriales, Vermischen des vorgewärmten Polyolausgangsmateriales und Isocyanatausgangsmateriales, Zumischen von Quarzsand und zerschnittenen Glasfasern, wobei die Viskosität der vermischten Komponenten im Bereich von etwa 12oo cps 36oo cps liegt, wobei die Menge der zugesetzten, zerhackten Glasfasern im Bereich von 3-25 Gew.-% des geschäumten Teiles beträgt und die Menge des Quarzsandes im Bereich von Io - 75 ! Gew.-% .des geschäumten Teiles beträgt, wobei die Menge des PoIy- ^: urethans nicht weniger als 2o Gew.-% des geschäumten Produktes ι beträgt, wobei der Quarzsand eine Teilchengröße im Bereich von ! US-Siebgrösse 3o - 2oo hat und wobei die zerhackten Glasfasern ' eine Länge von 1/32 - 1 Zoll aufweisen und Bündel des Glasfaserr materiales jeweils durch eine Mehrzahl einzelner Glasfasern j ι gebildet sind; Aufwärmen der Form auf eine Temperatur, die

etwa bei oder oberhalb der Temperatur der vorgewärmten Mate- j I rialien liegt; und Gießen der vermischten Komponenten in die \

Form zum Schäumen. i

- 34 - J

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2. Verfahren zum Herstellen von Teilen aus Polyurethanhartschaum in einer Form, die eine Dichte von Io - 8o lb/ft aufweisen, ^: wobei der Schaum aus der Reaktion eines Isocyanatausgangsmateriales und eines Polyolausgangsmateriales erhalten wird, das ein hochverzweigtes Polyol mit einem Molekulargewicht von etwa 3oo - 8oo pro Zweig aufweist, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: Zumischen eines fluorierten, halogenierten gesättigten aliphatischen Kohlenwasserstofflösungsmittels als Blähmittel im Polyolausgangsmaterial, wobei das Blähmittel einen Siedepunkt von mehr als etwa 46°C aufweist; Aufwärmen des Polyolausgangsmateriales und des Isocyanatausgangsmateriales auf eine Temperatur bei etwa 46°C; Vermischen des vorgewärmten Polyolausgangsmateriales und Isocyanatmateriales; Zumischen von Quarzsand und zerhackten Glasfasern, derart, daß die Viskosität der vermischten Komponenten im Bereich von etwa 12oo ' cps - 36oo cps liegt, wobei die Menge der zerhackten Glasfasern! im Bereich von 3-25 Gew.-% des geschäumten Produktes liegt und die Menge des Quarzsandes im Bereich von Io - 75 Gew.-% des geschäumten Produktes liegt, wobei die Menge des Polyurethanes nicht weniger als 2o Gew.-% des geschäumten Produktes beträgt, wobei der Quarzsand eine Teilchengröße von US-Siebgröße 3o - 2oo aufweist und wobei die zerhackten Glasfasern ] eine Länge von 1/32 Zoll - 1 Zoll aufweisen und das Glasfaser- ] material aus Bündeln mit jeweils einer Mehrzahl von Glasfasern , besteht; Aufheizen der Form auf eine Temperatur, die in etwa ■

bei oder oberhalb der Temperatur der vorgewärmten Materialien | liegt; und Gießen der vermischten Komponenten in die Form zum ι Schäumen.

6098 28/0868 -35-

3. Verfahren zum Herstellen von Teilen aus Polyurethanhartschaum ! in einer Form, die eine Dichte von Io - 8o lb/ft aufweisen, wobei der Schaum aus der Reaktion eines Isocyanatausgangsmateriales und eines Polyolausgangsmateriales erhalten wird, das ein hochverzweigtes Polyol mit einem Molekulargewicht von etwa 3oo - 8oo pro Zweig aufweist, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: Aufwärmen des Polyolausgangsmateriales und des Isocyanatausgangsmateriales; Vermischen des vorgewärmten Polyolausgangsmateriales und Isocyanatausgangsmateriales; Zumischen von Quarzsand und von zerhackten Glasfasern derart, daß die vermischten Komponenten eine Viskosität im Bereich von etwa 12oo cps - 36oo cps haben, wobei die Menge der zerhackten Glasfasern im Bereich von 5-15 Gew.-% des geschäumten Produktes liegt, die Menge des Quarzsandes im Bereich von 2o 6o Gew.-% des geschäumten Produktes liegt und die Menge des ' Polyurethans nicht weniger als 2o Gew.-% des geschäumten Produktes beträgt, wobei der Quarzsand eine Teilchengröße von US-Siebgröße 3o - 2oo aufweist und wobei die zerhackten Glasfasern eine Länge von 1/32 Zoll - 1 Zoll aufweisen und das Glasfaserraaterial aus Bündeln mit jeweils einer Vielzahl von Glasfasern besteht; Aufheizen der Form auf eine in etwa bei ; oder oberhalb der Temperatur der vorgewärmten Materialien lie- j

genden Temperatur; und Gießen der vermischten Komponenten in j

! die Form zum Schäumen. j

4. Verfahren zum Herstellen von Teilen aus Polyurethanhartschaum

in einer Form, die eine Dichte von Io - 8o lb/ft haben, wobei der

- 36 609828/0868

Schaum aus der Reaktion eines Isocyanatausgangsmateriales und eines Polyolausgangsmateriales erhalten wird, das ein hochverzweigtes Polyol mit einem Molekulargewicht von etwa 3oo - 800 pro Zweig aufweist, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: Aufwärmen des Polyolausgangsmateriales und des Isocyanatausgangsmateriales; Vermischen des vorgewärmten Polyolausgangsmateriales und Isocyanatausgangsmateriales; Zumischen von Quarzsand und zerhacktem Glasfasermaterial, wobei die Menge des zerhackten Glasfasermateriales im Bereich von 5-15 Gew.-% des geschäumten Produktes liegt, die Menge des Quarzsandes im Bereich von 2o - 60 Gew.-% des geschäumten Produktes liegt, wobei die Körner des Quarzsandes erheblich größere Abmessungen aufweisen als fein zermahlener Quarzsand und eine Größe von US-Siebgröße 3o - 2oo haben, und wobei das zerhackte Glasfasermaterial eine Länge von 1/32 Zoll bis 1 Zoll aufweist und durch Bündel gebildet ist, die jeweils eine Vielzahl von einzelnen Glasfasern aufweisen; und Gießen der vermischten Komponenten in die Form zum Schäumen.

5. Verfahren zum Herstellen von Teilen aus Polyurethanhartschaum mit einer Dichte von Io - 80 lb/ft , wobei der Schaum aus der Reaktion eines Isocyanatausgangsmateriales und eines Polyolaus-j gangsmateriales erhalten wird, das ein hochverzweigtes Polyol

mit einem Molekulargewicht von etwa 3oo - 800 pro Zweig aufweist, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: Vermischen von Polyolausgangsmaterial und Isocyanatausgangsmate-¹ rial, Zumischen von Quarzsand und zerhackten Glasfasern derart,

609828/08 6 8

daß die Viskosität der vermischten Komponenten einen vorgegebenen Wert hat, der ausreicht, um die Glasfasern in gleichförmiger j Verteilung zu halten, wobei die zerhackten Glasfasern in einer Menge im Bereich von 3-25 Gew.-% des geschäumten Produktes verwendet werden, der Quarzsand in einer vorgegebenen Menge verwendet wird, durch welche zumindest der vorgegebene Wert der Viskosität sichergestellt wird und der dazu ausreicht, daß die Auswirkungen von Lufteinschlüssen im Glasfasermaterial ausgeräumt werden, wobei die Körner des Quarzsandes erheblich größere Abmessungen aufweisen als fein zermahlener Quarzsand und eine Teilchengröße von US-Siebgröße 3o - 2oo aufweisen, und wobei das zerhackte Glasfasermaterial eine Länge von 1/32 Zoll - 1 Zoll aufweist und aus Bündeln besteht, die jeweils durch eine Vielzahl von einzelnen Glasfasern gebildet sind.

6. Verfahren zur Herstellung von Teilen aus Polyurethanschaum mit einer Dichte von Io - 8o lb/ft , wobei der Schaum aus der Reaktion eines Isocyanatausgangsmateriales und eines Polyolausgangsmateriales erhalten wird, das ein hochverzweigtes Polyol mit einem Molekulargewicht von etwa 3oo - 8oo pro Zweig aufweist, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: Mischen von Polyolausgangsmaterial und Isocyanatausgangsmaterial; Zumischen von Quarzsand und zerhacktem Glasfasermaterial derart, _: daß die Viskosität der vermischten Komponenten einen vorgegebenen Wert hat, wobei der Quarzsand in einer Menge im Bereich I von Io - 75 Gew.-% des geschäumten Produktes verwendet wird, j wobei das Glasfasermaterial in einer Menge verwendet wird, die j

- 38 -

609828/0868

dazu ausreicht, den Biegemodul und die Schlagfestigkeit um min— j destens 25 % gegenüber dem Biegemodul und der Schlagfestigkeit ^; des gleichen Teiles zu erhöhen, das keine Glasfasern aufweist und dieselbe Dichte hat, wobei der Quarzsand eine Teilchengröße von US-Siebgröße 3o - 2oo hat und wobei das zerhackte Glasfasermaterial eine Länge von 1/32 Zoll bis 1 Zoll aufweist und aus
Bündeln besteht, die jeweils durch eine Vielzahl von einzelnen Glasfasern gebildet sind.

7. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das
zerhackte Glasfasermaterial eine Länge von etwa 1/4 Zoll hat.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das
zerhackte Glasfasermaterial pro Bündel 2oo einzelne Fasern
mit einem Durchmesser von o,ooo52 Zoll aufweist.

9. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das
zerhackte Glasfasermaterial eine Länge von etwa 1/4 Zoll hat.

10. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das

zerhackte Glasfasermaterial eine Länge von etwa 1/4 Zoll auf-ι weist. ;

11. Polyurethanhartschaumteil, das in einer Form hergestellt ist

ο j

und eine Dichte von Io - 8o lb/ft aufweist, wobei das Teil !

■

i

j aus der Reaktion eines Isocyanatausgangsmaterxales und eines j

j Polyolausgangsmateriales hergestellt ist, das ein hochverzweigtjes

- 39 -

609828/0868

Polypi mit einem Molekulargewicht von etwa 3oo - 800 pro Zweig aufweist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Aufwärmen des Polyolausgangsmateriales und des Isocyanatausgangsmateriales; Vermischen des vorgewärmten Polyolausgangsmateriales und des Isocyanatausgangsmateriales; Zumischen von Quarzsand und zerhacktem Glasfasermaterial derart, daß die Viskosität der vermischten Komponenten im Bereich von etwa 12oo cps - 36oo cps liegt, wobei die Menge der verwendeten Glasfasern im Bereich von 3-25 Gew.-% des geschäumten Produktes liegt, wobei die Menge des verwendeten Quarzsandes im Bereich von Io - 75 Gew.-% des geschäumten Produktes liegt, wobei die Menge des verwendeten Polyurethans nicht weniger als 2o Gew.-% des geschäumten Produktes beträgt, wobei der Quarzsand eine Teilchengröße von US-Siebgröße 3o - 2oo aufweist und wobei das zerhackte Glasfasermaterial eine Länge von 1/32 Zoll bis 1 Zoll aufweist und aus Bündeln besteht, ^! die jeweils durch eine Vielzahl von einzelnen Glasfasern gebildet sind; Aufheizen der Form auf eine Temperatur, die _; in etwa bei oder oberhalb der Temperatur der vorgewärmten Materialien liegt; und Gießen der vermischten Komponenten ; in die Form zum Schäumen, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Biegemodul und eine Schlagfestigkeit aufweist, die min- j destens 25 % höher als die eines ähnlichen Teiles sind, das nur aus Polyurethan oder einer Masse aus Polyurethan und Quarzsand hergestellt ist; und daß das zerhackte Glasfasermaterial im Teil überall gleichförmig verteilt ist, wobei beim Verarbeiten keine nennenswerte Auswirkungen eingeschlos- j sener Luft auftreten.

609828/0868 - 4o -

12. Polyurethanhartschaumteil mit einer Dichte von Io - 8o Ib/ft , das in einer Form nach einem Verfahren hergestellt ist, bei dem der Schaum aus der Reaktion eines Isocyanatausgangsmateriales und eines Polyolausgangsmateriales erhalten wird, das ein hochverzweigtes Polyol mit einem Molekulargewicht von etwa 3oo - 8oo aufweist, wobei dieses Verfahren folgende Verfahrensschritte aufweist: Vermischen eines fluorierten, halogenierten gesättigten aliphatischen Kohlenwasserstofflösungsmittels als Blähmittel im Polyolausgangsmaterial, wobei das Blähmittel einen Siedepunkt von mehr als 46 C aufweist, Aufwärmen des Polyolausgangsmateriales und des Isocyanatausgangsmateriales auf eine Temperatur von etwa 46 C, Vermischen des vorgewärmten Polyolausgangsmateriales und Isocyanatausgangsmateriales, Zumischen von Quarzsand und zerhacktem Glasfasermaterial derart, daß die Viskosität der vermischten Komponenten im Bereich von etwa 12oo cps bis 36oo cps liegt, wobei die Menge des verwendeten Glasfasermateriales im Bereich von 3-25 Gew.-% des geschäumten Produktes liegt, die Menge des verwendeten Quarzsandes im Bereich von Io - 75 Gew.-% des geschäumten Produktes liegt und die Menge des verwendeten Polyurethans nicht weniger als 2o Gew.-% des geschäumten Produktes beträgt, wobei der Quarzsand eine Teilchengröße von US-Siebgröße 3o - 2oo aufweist, und wobei das zerhackte Glasfasermaterial eine Länge von 1/32 Zoll bis 1 Zoll aufweist und durch Bündel gebildet ist, die ja/eils eine Vielzahl von einzelnen Glasfasern aufweisen. Aufheizen der Form auf eine Tem-

- 41 609828/0868

peratur, die etwa bei oder oberhalb der Temperatur der vorgeheizten Materialien liegt, und Gießen der vermischten Komponenten in die Form zum Schäumen, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Biegemodul aufweist, der mindestens 25 % größer ist als der eines ähnlichen Teiles, das nur aus Polyurethan hergestellt ist; und daß die zerhackten Glasfasern über das ganze Teil hinweg gleichförmig verteilt sind, wobei beim Verarbeiten kein spürbarer Effekt eingeschlossener Luft beobachtet wird.

13. Polyurethanhartschaumteil mit einer Dichte von Io - 8o Ib/ft , das in einer Form nach einem Herstellungsverfahren hergestellt ist, bei dem der Schaum aus der Reaktion eines Isocyanatausgangsmateriales und eines Polyolausgangsmaterxales erhalten wird, wobei letzteres ein hochverzweigtes Polyol mit einem Molekulargewicht von etwa 3oo - 8oo pro Zweig aufweist, welches Verfahren folgende Schritte aufweist: Aufwärmen des Polyolausgangsmateriales und des Isocyanatausgangsmateriales, Vermischen des vorgewärmten Polyolausgangsmateriales und Isocyanatausgangsraateriales, Zumischen von Quarzsand und zerhacktem Glasfasermaterial derart, daß die Viskosität der vermischten Komponenten im Bereich von etwa 12oo cps bis 36oo cps liegt, wobei die Menge des verwendeten zerhackten Glasfasermateriales im Bereich von etwa 5-15 Gew.-% des geschäumten Produktes liegt, wobei die Menge des verwendeten Quarzsandes im Bereich von 2o - 6ο Gew-% des geschäumten Produktes liegt und wobei die Menge des verwendeten Polyurethans nicht weniger als 2o Gew.-% des ge^- schäumten Teiles beträgt, wobei der Quarzsand eine Teilchen-

- 42 609828/0868

größe von US-Siebgröße 3o - 2oo hat, und wobei das zerhackte Glasfasermaterial eine Länge von 1/32 Zoll - 1 Zoll aufweist, und durch Bündel gebildet ist, die jeweils eine Vielzahl von einzelnen Glasfasern aufweisen, Aufheizen der Form auf eine Temperatur, die in etwa bei oder unterhalb der Temperatur der vorgewärmten Materialien liegt und Gießen der vermischten Komponenten in die Form zum Schäumen, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Biegemodul und eine Schlagfestigkeit aufweist, die mindestens 2o % größer als die eines ähnlichen Produktes ist, das aus Polyurethan allein gefertigt ist, und mindestens die doppelte Schlagfestigkeit eines Teils aus Polyurethan und Quarzsand aufweist, und daß die zerhackten Glasfasern über das ganze Teil hinweg gleichförmig verteilt sind, wobei keine sichtbaren Spuren bei der Verarbeitung eingeschlossener Luft vorliegen.

14. Polyurethanhartschaumteil mit einer Dichte von Io - 8o lb/ft , das nach einem Herstellungsverfahren hergestellt ist, bei dem der Schaum aus der Reaktion eines Isocyanatausgangsmateriales und eines Polyolausgangsmateriales erhalten wird, wobei letzteres ein hochverzweigtes Polyol mit einem Molekulargewicht von etwa 3oo - 8oo pro Zweig aufweist, welches Verfahren folgende Verfahrensschritte aufweist: Aufwärmen des Polyolausgangs materiales und Isocyanatausgangsmateriales, Mischen de» vorgewärmten Polyolausgangsmateriales und Isocyanatausgangeaateriales, Zumischen von Quarzsand und zerhacktem Glasfasermaterial, wobei die Menge des zerhackten Glasfasermateriales im Bereich

- 43 -

609828/0868

von 5-15 Gew.-% des geschäumten Produktes liegt, wobei die Menge des verwendeten Quarzsandes im Bereich von 2o - 6o Gew.-%

ι des geschäumten Produktes liegt, wobei die Körner des Quarzsandes erheblich größere Abmessungen aufweisen als fein zermahlener Quarzsand und eine Teilchengröße von US-Siebgröße
3o - 2oo haben, und wobei das zerhackte Glasfasermaterial eine Länge von 1/32 Zoll - 1 Zoll aufweist und aus Bündeln besteht, die jeweils durch eine Vielzahl von einzelnen Glasfasern gebildet sind, und Gießen der vermischten Komponenten in die
Form zum Schäumen, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Biegemodul und eine Schlagfestigkeit aufweist, die mindestens 2o % größer sind als die eines ähnlichen Teiles, das nur aus Polyurethan gefertigt ist, und mindestens die doppelte Schlagfestigkeit eines Teiles aufweist, das aus Polyurethan und Quarzsand hergestellt ist, und daß die zerhackten Glasfasern im
gesamten Teil gleichförmig verteilt sind, und allenfalls geringfügige wahrnehmbare Auswirkungen von beim Verfahren aufgetretenen Lufteinschlüssen vorliegen.

15. Polyurethanhartschaumteil mit einer Dichte von Io - 8o lb/ft , das nach einem Verfahren zur Herstellung solcher Teile in
einer Form hergestellt ist, bei dem der Schaum aus der Reaktion eines Isocyanatausgangsmateriales und eines Polyolausgangsmateriales erhalten wird, wobei letzteres ein hochverzweiges Polyol mit einem Molekulargewicht von etwa 3oo - 8oo pro Zweig aufweist, welches Verfahren folgende Schritte aufweist: Vermischen des Polyolausgangsraateriales und Isocyanatausgangsmateriales

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Zumischen von Quarzsand und zerhacktem Glasfasermaterial derart, daß die Viskosität der vermischten Komponenten einen vorgegebenen Wert erreicht, der so hoch ist, daß er ausreicht, die Glasfasern in gleichförmiger Verteilung zu halten, "wobei die Menge der verwendeten Glasfasern im Bereich von 3-25 Gew.-% des geschäumten Produktes liegt, die Menge des verwendeten Quarzsandes so groß ist, daß sie zumindest ausreicht, die Viskosität vorgegebener Größe einzustellen und dazu&usreicht, Auswirkungen im Glasfasermaterial eingeschlossener Luft auszuräumen, wobei die Körner des Quarzsandes eine Teilchengröße haben, die wesentlich größer ist als die bei fein zermahlenem Quarzsand und der US-Siebgröße 3o - 2oo entspricht, wobei das zerhackte Glasfasermaterial eine Lange von 1/32 Zoll- 1 Zoll aufweist und durch Bündel gebildet ist, die jeweils eine Vielzahl einzelner Glasfasern aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß das Teil einen Biegemodul und eine Schlagfestigkeit aufweist, die mindestens 2o % größer ist als die eines ähnlichen Teiles, das nur aus Polyurethan hergestellt ist, und eine Schlagfestigkeit aufweist, die mindestens doppelt so groß ist wie die eines Teiles, das aus Polyurethan und Quarzsand hergestellt ist; und daß die zerhackten Glas- ; fasern im Teil überall gleichförmig verteilt sind, wobei nur wenig bemerkbare Auswirkungen von bei der Verarbeitung eingeschlossener Luft beobachtbar sind.

!l6. Polyurethanhartschaumteil mit einer Dichte von Io - 8o Ib/ft , das in einer Form nach einem Verfahren zur Herstellung von ' ,

! Polyurethanhartschaumteilen hergestellt ist, bei dem der Schaujn

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aus der Reaktion eines Isocyanatausgangsmateriales und eines Polyolausgangsmateria3.es erhalten wird, wobei letzteres ein hochverzweigtes Polyol mit einem Molekulargewicht von etwa 3oo - 800 pro Zweig aufweist , welches Verfahren folgende Verfahrensschritte aufweist: Vermischen des Polyolausgangsmateriales und des Isocyanatausgangsmateriales, Zumischen von Quarzsand und zerhacktem Glasfasermaterial derart, daß die Viskosität der vermischten Komponenten einen vorgegebenen Wert annimmt, wobei die Menge des verwendeten Quarzsandes im Bereich von Io - 75 Gew.-% des geschäumten Teiles liegt, wobei die Menge des verwendeten Glasfasermateriales dazu ausreicht, den Biegemodul und die Schlagfestigkeit um mindestens 2o % gegenüber dem Biegemodul desselben Teiles ohne Glasfasern und derselben Dichte zu erhöhen, wobei der Quarzsand eine Teilchengröße von US-Siebgröße 3o - 2oo aufweist, wobei das zerhackte Glasfasermaterial eine Länge von 1/32 - 1 Zoll aufweist und durch Bündel gebildet ist, die jeweils eine Vielzahl einzelner Glasfasern aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß das Teil einen Biegemodul und eine Schlagfestigkeit aufweisen, die mindestens 2o % höher sind als die eines ähnlichen, ausschließlich aus Polyurethan gefertigten Teiles, und eine Schlagfestigkeit hat, die mindestens doppelt so groß ist wie die eines Teiles, das aus Polyurethan und Quarzsand hergestellt ist, und daß in dem Teil die zerhackten Glasfasern überall gleichförmig verteilt sind, wobei nur geringe Auswirkungen beim Herstellungsverfahren eingeschlossener Luft beobachtbar sind.

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17. Polyurethanhartschaumteil nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die zerhackten Glasfasern eine Länge von etwa 1/4 Zoll aufweisen.

18. Polyurethanhartschaumteil nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das zerhackte Glasfasermaterial Bündel mit
2oo Glasfasern von o,ooo52 Zoll Durchmesser aufweist.

19. Polyurethanhartschaumteil nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das zerhackte Glasfasermaterial eine Länge von etwa 1/4 Zoll aufweist.

20. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das zerhackte Glasfasermaterial eine Länge von etwa 1/4 Zoll
aufweist.

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