DE2652102A1 - Polyurethan-polstermaterial und verfahren zur herstellung desselben - Google Patents

Polyurethan-polstermaterial und verfahren zur herstellung desselben

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DE2652102A1 DE19762652102 DE2652102A DE2652102A1 DE 2652102 A1 DE2652102 A1 DE 2652102A1 DE 19762652102 DE19762652102 DE 19762652102 DE 2652102 A DE2652102 A DE 2652102A DE 2652102 A1 DE2652102 A1 DE 2652102A1
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Description

Polyurethan-Polstermaterial und Verfahren zur Herstellung
desselben
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Polstermaterial aus Polyurethan und betrifft zugleich die Herstellung dieses Materialsο Das neue Polstermaterial ist dadurch gekennzeichnet, daß es ein Fasergarn von hoher Denierzahl in geschäumtes Polyurethan eingearbeitet enthalte Polyurethanschaum ist weit verbreitet als Polstermaterial für Betten, Sitze in Fahrzeugen, wie Automobilen und Zügen, Stühle, Sofas u. dergl0, so daß ein großer Bedarf an diesem Material besteht„
Die bisher verwendeten Polyurethane haben jedoch einige lach-
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teile: Sie weisen eine geringe Dauerstandsfestigkeit und damit eine schlechte !Formbeständigkeit auf; sie haben eine schlechte Dauerelastizität und kehren deshalb bei lange anhaltender Belastung und bei längerem Gebrauch nicht in ihre ursprüngliche Gestalt zurück«, Dadurch wird kein ausreichender Polstereffekt erzielt, und ihre Anwendung über lange Zeiträume ist unmögliche TJm diese Schwächen zu beseitigen, sind schon Federn und andere Hilfsmittel eingebaut worden, jedoch ist die Herstellung solcher Produkte kompliziert und ihr Anwendungsgebiet beengte Auch wenn Füllstoffe in Polyurethane eingearbeitet werden, werden die vorstehend beschriebenen ITachteile nicht beseitigte
Ziel der vorliegenden Erfindung ist daher ein verbessertes Polyurethan-Polstermaterial mit guter Dauerstandsfestigkeit, hoher Dauerelastizität und guter Polsterwirkung, das auch bei längerem Gebrauch keine permanente Verformung erleidet«,
Dieses Ziel wird gemäß der vorliegenden Erfindung mit einem Polyurethan-Polstermaterial erreicht, das aus geschäumtem Polyurethan besteht, in welches ein Pasergarn mit hoher Denierzahl eingearbeitet worden ist„ Das erfindungsgemäße Polyurethan-Polstermaterial kann hergestellt werden, indem ein lasergarn mit hoher Denierzahl gekräuselt, durch Erwärmen gehärtet und daraus eine Stapelfaser gemacht wird, die erforderlichenfalls festgelegt oder genadelt wird, worauf diese Stapelfaser mit einem Polyurethan gefüllt und dieses verschäumt und unter vollkommener Polykondensation ausge—
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härtet wirdo
Bei Versuchen, die Dauerstandsfestigkeit und Rückstoßelastizität von Polyurethan-Polstermaterial zu verbessern, wurde gefunden, daß ganz überlegene Wirkungen dadurch erzielt werden können, daß ein Fasergarn mit hoher Denierzahl in verschäumtes Polyurethan eingearbeitet wird0 Typische geeignete Fasern sind synthetische Fasern aus Z0B0 Polyester, Polyamid, Polyacrylnitril, Polypropylen, Polyvinylidenchlorid, Vinylon und natürliche Fasern«, Vorzugsweise werden synthetische Fasern und insbesondere Polyesterfasern verwendete Polyesterfasern liefern bessere Ergebnisse in Bezug auf Formbeständigkeit und Dauerelastizität als andere synthetische Fasern; sie zeigen darüber hinaus gute Haftung an Polyurethan und eine gute Verarbeitbarkeit, da sie leicht und gleichmäßig mit Polyurethan gefüllt werden können, wenn sie als genadeltes oder anderweitig festgelegtes Material vorliegen» Das erfindungsgemäß zu verwendende Garn hat vorzugsweise eine Denierzahl von 50 bis 1 000, insbesondere von 100 bis 600o
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert, in welcher
Figur 1 ein Blockdiagramm ist, welches das Verfahren zur Herstellung von Polyurethan-Polstermaterial gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt,
Figur 2 eine graphische Darstellung ist, welche die Abhängigkeit der Formänderungsarbeit von der Druckbelastung wiedergibt,
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Figur 3 eine perspektivische Ansicht eines gekräuselten G-arnstücks ist,'
Figur 4 eine Draufsicht auf ein Stück eines dreifach ausgerichteten Garns ist, und
Figuren 5 bis 7 Querschnitte durch Polyurethan-Polstermaterialien gemäß der Erfindung sindo Nachstehend wird ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Polyurethan-Polstermaterials unter Bezugnahme auf Figur 1 erläutert, wobei Polyäthylenterephthalat (nachstehend als "Polyester" bezeichnet) als Fasergarn verwendet werden soll:
Zunächst wird 50-1 000 Denier Polyestergarn gekräuselt, thermisch gehärtet, zu einer Stapelfaser verarbeitet und zu einer Masse verformt, die in eine geeignete Form eingefüllt werden kann, oder mittels eines Klebstoffs oder durch Nadeln so festgelegt, daß ein zweifach oder dreifach ausgerichtetes, loses oder festgelegtes Material erhalten wirde Es sind zahlreiche Methoden zum Kräuseln des Garns bekannt, und dreifach ausgerichtetes Garn kann ζαΒβ mittels der in dem Japanischen Gebrauchsmuster 40402/74 beschriebenen Methode und Vorrichtung erhalten werden,. Die thermische Härtung kann bei einer Temperatur von 90 bis 150° C (Feuchterwärmung) oder von 150 bis 170° 0 (Trockenerwärmung), vorzugsweise bei 95 bis 120° C unter Feuchterwärmung für die Dauer von 1 bis 5 Minuten und insbesondere 1,5 bis 3 Minuten durchgeführt werden,, Zwar kann sowohl zweifach orientiertes als auch dreifach orientiertes Material in losem
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— Sr —
oder festgelegtem Zustand verwendet werden, jedoch liefert dreifach ausgerichtetes bessere Ergebnisse in Bezug auf ]?ormb e s tändigke it <,
Dann wird "von Hand, durch Gießen oder kontinuierlich in eine Verschäumungsform eine geringe Menge eines flüssigen Polyurethans gegeben, das das darin enthaltene, lose oder festgelegte Material ausfüllt, und unter Normaldruck bei einer Temperatur von 30 bis 50° C, vorzugsweise 40 "bis 45° 0, verschäumto Die Menge der zugeführten Polyurethanflüssigkeit beträgt vorzugsweise etwa 3 bis etwa 10 g, insbesondere etwa 4 his etwa 6 g auf 100 ml Formvolumen0 Danach wird das verschäumte Polyurethan durch Polykondensation vollkommen ausgehärtete Das Nachhärten kann bei einer Temperatur von 150 bis 200° G, vorzugsweise 180 bis 200° C für die Dauer von 10 bis 30 Minuten, vorzugsweise 20 Ms 30 Minuten für Heißhärtungstypen, und bei 50 bis 90° 0, vorzugsweise etwa 80° 0 während 5 bis 15 Minuten, vorzugsweise etwa 10 Minuten für Kalthärtungstypen durchgeführt werden« Das gebildete Schaummaterial wird aus der Form genommen und als Polyurethan-Polstermaterial verwendete Das erfindungsgemäß zu verwendende Polyurethan kann ein beliebiges, herkömmliches und verschäumbares Material sein, das durch Umsetzung einer Polyhydroxyverbindung, wie ζβΒβ eines Polyesters, eines Polyäthers u„ dergl. mit einem Isocyanat erhalten wird«. Das Verschäumen kann in einem einstufigen Verfahren (one-shot) oder über Präpolymere erfolgen« Es können somit Einzeiflüssigkeits-Typen oder Zweifachflüe-
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sigkeitstypen verwendet werden» Typische Polyester für die Herstellung des Polyurethans sind Desmophen 2200, Multon R-68, Daltocel SF, Fomrez 50, Desmophen 2100 uswoe Typische PoIyäther sind Desmophen 3300, 3400, 3500, 3600, 3700 und 3800, Garadol 5001, 4000 und 3000, Propylen 3,4 und 305, Biax Triol LG 56, LM 52 und LP 70, Niax Diol und PPG 2025, Yoranol P 2000, GP 3000, CP 4000, CP 5000, CP 3001 und CP 3500, Pluracol TP 4040 und TPE 4542 usw.. Typische Isocyanate sind 2,4-Tolylendiisocyanat (T-100), 65/35 Tolylendiisocyanat (T-65), 80/20 Tolylendiisocyanat (T-80), Mondur TD, Dismodur T-80 usw0 0 Das festgelegte oder lose Material kann in einer Menge von im allgemeinen 10 his 50 Gew, $, vorzugsweise 15 "bis 40 Gew» fo und insbesondere 20 bis 30 Gew„ fo, bezogen auf das Gesamtgewicht des Polstermaterials verwendet werden,, Das Polyurethan wird derart verschäumt, daß der Polyurethansehaum eine Dichte von 0,01 bis 0,05 g/om , vorzugsweise von 0,03 bis 0,04 g/cm aufweistβ Polyurethane, die Heißhärtungstypen sind, werden bevorzugte
Das erfindungsgemäß erhaltene Polyurethan-Polstermaterial zeigt im Diagramm von Figur 2 für die Abhängigkeit der Formänderungsarbeit (compression stress) von der Druckbelastung (strain) eine annähernd proportional gekrümmte Linie (Linie A), die einer idealen, geraden Linie B ähnelt; das Material hat somit eine gute Formbeständigkeit,, Im Gegensatz hierzu zeigt ein herkömmliches Material eine Linie, die im Mittelabschnitt ein horizontales Teilstück aufweist (Linie C), und weist somit eine
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schlechte Formbeständigkeit auf„ Außerdem hat die Rückstoßelastizität des erfindungsgemäßen Materials erheblich zugenommen. Während herkömmliches verschäumtes Polyurethan bleibende Verformung zeigt und eine schlechte Formbeständigkeit aufweist, wenn es für längere Zeiträume verwendet wird, zeigt das erfindungsgemäße Polyurethan-Polstermaterial überhaupt keine bleibende Verformung und nur geringe Veränderung der Formbeständigkeitο
Die Erfindung wird durch die nachstehenden Beispiele näher erläuterte Bei den Untersuchungen zur Bestimmung der physikalischen Eigenschaften wurden Proben mit den Abmessungen 200 χ 200 χ 100 mm verwendet. Die Ergebnisse dieser Versuche sind in Tabelle 1 zusammengefaßt: I.L.D. 25 i° ist die Spannung in kg, die erhalten wird, wenn die Probe mittels einer Scheibe von 150 mm Durchmesser von ihrer Oberseite aus mit einer Kompressionsgeschwindigkeit von 100 mm/Sekunde zusammengepreßt wird, das Zusammenpressen gestoppt wird, sobald die Probe zu 25 $ zusammengepreßt worden ist, und nach 20 Sekunden gemessen wird, und I.LoD«. 65 fo ist die Spannung in kg, wenn die Probe zu 65 i° zusammengepreßt wirdo Das heißt, der IoloDo-Wert gibt die Stärke der Rückstoßelastizität wieder, während der
I.L.Do 65 1°
Absack-Faktor s s— das Ausmaß der Formbeständig-
I.L,D0 25 fi
keit wiedergibtο Im allgemeinen liegt der Absack-Faktor vorzugsweise bei einem Wert von I0L.D0 65 $/l°L.D0 25 $ = 2,6O
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Außerdem wurden die Werte [0Jo) für die. bleibende Verformung bei wiederholter Druckbelastung bestimmt, indem die Dicke der Proben gemessen wurde, wenn diese zwischen zwei parallelen Platten gehalten, 60 mal pro Minute und insgesamt 80 mal auf 50 fo ihrer Dicke zusammengepreßt und herausgenommen wurden und ihre Dicke nach 30 Minuten gemessen wurde» Die bleibende Verformung bei wiederholter Druckbelastung wurde nach der nachstehenden Gleichung berechnet» In der unteren der beiden parallelen Platten befinden sich Löcher mit 6,3 mm Durchmesser in einem Abstand von 20 mmo
Bleibende Verformung bei wiederholter Druckbelastung =
t - t X· 100
wobei t die Dicke der Proben vor dem Test und t die Dicke nach dem Test ist0
Für Automobilsitze ist eine bleibende Verformung bei wiederholter Druckbelastung von weniger als 3 °ß> erforderliche
Beispiel 1
10 bis 20 Wickel (jeder Wickel bestand aus 100 bis 120 Lagen aus 300 Denier Polyestergarn; G-esamttiter 300 000 bis 700 Denier) wurden gekräuselt, indem sie einmal und danach noch einmal in der gleichen Richtung verdrillt wurden, wobei sie den in Figur 3 dargestellten, zweifach gekrimpften Zustand einnahmen» Dann wurden sie gehärtet durch feuchtes Erwärmen auf 110° C für 2 Minuten» Danach wurde der doppelt gekrimpfte
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ΛΛ
Zopf gelockert und zu Längen von etwa 76 mm geschnitten und mit einem Öffner geöffnet, wobei das in Figur 4 dargestellte, dreifach orientierte Garn erhalten wurde» Das Garn wurde zu einer Masse von der gewünschten Gestalt und Größe geformt, indem ein Polyacrylnitril-Kleber (Plymal E 934 der Firma Sanyo Boeki Kabushiki Kaisha) darauf gesprüht wurde» Zwei Flüssigtyp-Polyurethanmonomeren, bestehend aus TDI 80 (34,7 g), G-300 (140 g), DABCO (0,2 g), T-9 (0,3 g), L 540 (92,0 g), R-11 (10 g) und Wasser (3,5 g) (von der Firma Mitsubishi Kasei Kabushiki Kaisha) wurden in eine Form gegeben, und das festgelegte Material wurde ebenfalls in die Form gegeben, worauf das Polyurethan bei einer Temperatur von 20° C bei Normaldruck verschäumt wurde. Der entstandene Schaum wurde für 30 Minuten auf 200° C erhitzt, wobei ein Polyurethan-Polyestermaterial erhalten wurde, das im Schnitt das in Figur 5 dargestellte Bild zeigte«, Das Verhältnis von Polyurethan 1 zu festgelegtem Material 2 betrug 7,2 :. 1 (bezogen auf das Gewicht).
Beispiel 2
Das Verfahren wurde in ähnlicher Weise durchgeführt wie in Beispiel 1, jedoch wurde ein 200 Denier Polyestergarn anstelle eines 300 Denier Garns verwendet; bs wurde ein Polyurethan-Polstermaterial erhalten, wie es im Schnitt in Figur 6 gezeigt isto Das Verhältnis von Polyurethan 1 zu festgelegtem Material 2 betrug 3,8 : 1 (Gewicht)β
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Be.i spiel 3
Ein ähnliches Verfahren wie in Beispiel 1 wurde durchgeführt, jedoch wurde das in Beispiel 1 erhaltene, festgelegte Material in die ganze Form gefüllt, wobei ein Polyurethan-Polstermaterial erhalten wurde, das im Schnitt das in Figur 7 dargestellte Bild zeigte· Das Verhältnis von Polyurethan 1 zu festgelegtem Material 2 betrug 3,1 : 1 (Gewicht)„
Beispiel 4
Das Verfahren wurde in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 mit der Abweichung durchgeführt, daß ein loses (nicht-festgelegtes) Material verwendet wurde, welches unter Verwendung von 200 Denier Polyestergarn ohne Verkleben erhalten worden war„ Das Material wurde gleichmäßig in die gesamte Form gefüllt, und es wurde ein Polyurethan-Polstermaterial mit dem in Figo 7 dargestellten Querschnitt erhaltene Das Verhältnis von Polyurethan 1 zu losem Material 2 betrug 3 s 1 (Gewicht)0
Beispiel 5
Ein loses Material wurde nach einem ähnliehen Verfahren wie in Beispiel 1 gebildet, indem das Garn nicht mit einem Kleber festgelegt wurde„ Das lose Material wurde gleichmäßig in eine Form gefüllt, und es wurde ein Polyurethan-Polstermaterial erhalten, das im Querschnitt das in Figur 7 dargestellte Bild zeigteβ Das Verhältnis von Polyurethan 1 zu losem Material 2 betrug 3 t 1 (Gewicht).
Beispiel
Ein ähnliches Verfahren wie in Beispiel 1 wurde durchgeführt, indem das in Beispiel 2 erhaltene, festgelegte Material in die gesamte Form gefüllt wurde, wobei ein Polyurethan-Polstermaterial mit dem in Figur 7 dargestellten Querschnittsbild erhalten wurde. Das Verhältnis von Polyurethan 1 zu festgelegtem Material 2 betrug 3 : 1 (bezogen auf das Gewicht )o
Vergleich
Verschäumtes Polyurethan wurde hergestellt, indem nur das
Polyurethan von Beispiel 1 verwendet wurdeo
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CD
OO
N>
IfO
Beispiel
1 2 3
4 5 6 Vergleich
Dichte(x
4o458 5 ο 5o143
5.147 5»61 5o82 4o532
TABELLE 1
I0L.D0 25$(kg) .1.L0D0 65$(kg) Absack-Faktor Dauerverformung bei
wiederholter Druckbelastung
12oO
15O8
20o9
21o9
21p7
26O3
9o8
27.5 37»5 47oO 47o4 49o9 63»1 20o1
2o29
2.37
2O25
2O17
2030
2o40
2o05
max o 1
max. 1
max o 1
max o 1
max. 1
max o 1
max. 3
Wie klar aus Tabelle 1 hervorgeht, hatten alle mit dem losen oder festgelegten Material aus Polyestergarn gefüllten Proben beträchtlich höhere I.LoDo-Werte als herkömmliche Polstermaterialien und hatten insbesondere eine mehr als doppelt so hohe Dauerelastizität. Außerdem war der Absaek-Faktor, der ein Maß für die Formbeständigkeit ist, um 10 # oder mehr gegenüber herkömmlichen Materialien verbesserte Schließlich war auch die Dauerverformung nach wiederholter Druckbelastung gegenüber den herkömmlichen Produkten stark verbesserte
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Leerseite

Claims (1)

  1. Patentansprüche
    1. Polstermaterial aus verschäumtem Polyurethan:, dadurch gekennzeichnet, daß es Fasergarn mit hoher' Denierzahl
    eingearbeitet enthält«,
    Polstermaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Fasergarn mit einer Denierzahl von 50 bis 1 000 enthalte
    3. Polstermaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es als Fasergarn zweifach oder dreifach orientierte, gekrimpfte Faser enthalte
    Polstermaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß es ein festgelegtes Garn (Stapelfaser) enthalte
    Polstermaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß es ein loses Garnmaterial enthalte
    6ο Polstermaterial nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es 10 bis 50 Gewo i» Fasergarn, bezogen auf das Gesamtgewicht enthalte
    Polstermaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es gleichmäßig verteilt im gesamten Polyurethan-Polstermaterial enthalten ist.
    8. Polstermaterial nach Anspruoh 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einer Schicht aus verschäumtem Polyurethan und einer Misehschicht aus verschäumtem Polyurethan und Fasergarn besteht0
    ORIGINAL IMSPECTED
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    9ο Polstermaterial nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß es aus alternierenden Schichten aus verschäumtem Polyurethan und Mischschichten "besteht,,
    1Oo Polstermaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Pasergarn aus einer synthetischen Faser besteht«,
    ο Polstermaterial nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Faser eine Polyesterfaser ist0
    12O Verfahren zur Herstellung eines Polyurethan-Polstermaterials, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Pasergarn mit hoher Denierzahl krimpft, unter Erwärmen härtet, eine Stapelfaser daraus "bildet, diese Stapelfaser zusammen mit einem Polyurethan in eine Form füllt, das Polyurethan verschäumt und aushärtete
    13ο Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Fasergarn gemäß den Ansprüchen 2 bis 11 verwendet,
    14ο Verfahren nach Anspruch 12 oder 13» dadurch gekennzeichnet, daß man das Fasergarn einmal verdrillt und danach noch einmal in der gleichen Richtung verdrillt, wärmehärtet, den doppelt gekrimpften Zopf löst, schneidet, die aufgeschnittene Faser öffnet und zu einer Masse formto
    15o Verfahren nach Anspruch 12, 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß man das Wärmehärten des gekrimpften Fasergarns bei 90 bis 150° C für 1 bis 5 Minuten unter feuchten Bedingungen durchführto
    BAD ORiGiNAL 709822/0710
DE19762652102 1975-11-18 1976-11-16 Polyurethan-polstermaterial und verfahren zur herstellung desselben Granted DE2652102A1 (de)

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DE2652102A1 true DE2652102A1 (de) 1977-06-02
DE2652102C2 DE2652102C2 (de) 1987-05-07

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