DE69007790T2

DE69007790T2 - Verfahren zur herstellung geschäumter gegenstände mit bereichen verschiedener härte.

Info

Publication number: DE69007790T2
Application number: DE69007790T
Authority: DE
Inventors: Michael Brown; Werner Lidy
Original assignee: Polyol International BV
Current assignee: Polyol International BV
Priority date: 1989-05-18
Filing date: 1990-05-09
Publication date: 1994-07-07
Anticipated expiration: 2010-05-10
Also published as: WO1990014215A1; JPH04505295A; US5273695A; EP0472574A1; ES2051015T3; EP0472574B1; CA2016361A1; DE69007790D1; GB8911457D0; BR9007368A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung von Polyurethanschaum-Gegenständen mit Bereichen verschiedener Härte durch das Gießen unterschiedlicher Schaumformulierungen in eine Form. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Seitenwülsten für Sitze, die einen innerhalb eines weichen Polyurethanschaums eingeschlossenen harten Polyurethanschaum enthalten.
Die Herstellung von Schäumen mit verschiedenen Härten, die u.a. von einem Weichschaum eingeschlossene Bereiche aus Hartschaum enthalten, wird in EP-A-0 068 820 beschrieben. Dieses Patent beschreibt das Verfahren zur Herstellung solcher Materialien, indem zuerst eine Weichschaumformulierung in eine Form eingebracht und danach eine Hartschaumformulierung der schäumenden weichen Formulierung zugesetzt wird. Die Hartschaumformulierung wird somit zugegeben, nachdem die Weichschaumformulierung eine Gelegenheit zur Ausdehnung hatte.
Ein Problem entsteht bei der in diesem Patent beschriebenen Technik während der Herstellung von Seitenwülsten für einen Automobilsitz. In den Seitenwulstvertiefungen von Automobilsitzformen besteht eine Tendenz, daß die flüssige Hartschaumformulierung die expandierende Weichschaumformulierung vollständig durchdringt, insbesondere am Punkt des Gießens, was in den ausgehärteten Schaumgegenständen zu Bereichen führt, wo der Hartschaum nicht im Weichschaum eingeschlossen ist. Eine Methode zur Lösung dieses Problems besteht darin, die Hartschaumformulierung, wie in EP-A-0 251 803, beschrieben teilweise aufzuschäumen.
Eine andere Methode zur Herstellung von Sitzen mit verschiedenen Schichten oder verschiedenen Härten ist in EP-A-0 251 659 beschrieben. Dieses Patent beschreibt ein Verfahren, welches das aufeinanderfolgende Gießen von zwei oder mehr Schaumformulierungen, die zur Erzeugung von zwei oder mehr Schäumen mit unterschiedlichen Härten vorgesehen sind, auf einen gegebenen Punkt in der Bodenhälfte einer Sitzform und das anschließende Ermöglichen einer Expansion und einer Aushärtung umfaßt. Die Sitzform ist leicht zur Horizontalen (vorzugsweise 5 bis 12 Grad) geneigt und der Gießpunkt befindet sich an oder nahe der Oberseite der geneigten Bodenfläche der Form. Es ist ein Merkmal des beschriebenen Verfahrens, daß die Formulierungen aufeinanderfolgend ohne Wartezeit dazwischen gegossen werden, so daß im Zeitmaßstab, in dem das Gießen erfolgt, kein Schäumen von einer der Formulierungen stattfindet. Obwohl es gemäß der Patentinhaberin zu erwarten gewesen wäre, daß unter solchen Bedingungen sich die Formulierungen vermischen, tritt dies jedoch nicht ein und nach der Aushärtung wird ein Schaumstoffsitz erzeugt, der getrennte Schichten der verschiedenen Schäume umfaßt. Man findet, daß die getrennten Schichten aneinander gebunden sind. Es ist anzumerken, daß dieses Patent nicht offenbart, was passiert, wenn diese Technologie auf die Seitenwulstvertiefungen von Automobilsitzformen angewendet wird. Aus der Lehre von EP-A-0 251 659 wäre zu erwarten, daß sich immer zwei Schaumschichten, z.B. eine harte und weiche, bilden und daß es keinen Unterschied zwischen dem Mittelteil der Form und den Seitenwulstvertiefungen gibt. Weiterhin beschreibt das Patent explizit nur die Herstellung von schichtenweisen Schaumstoffkissen mit separaten harten Seitenwülsten.
Es wurde jetzt gefunden, daß durch Neigung der Bodenfläche der Form, so daß der Boden der Seitenwulstvertiefung geneigt ist, und durch Zugabe einer zweiten Schaumformulierung zur ersten innerhalb einer spezifizierten Zeit nach Zugabe der ersten, das Problem der Hartschaumdurchdringung überwunden oder zumindest verringert werden kann. Weiterhin wurde gefunden, daß durch Verwendung des Verfahrens gemäß vorliegender Erfindung der Grad der Verkapselung des zweiten Schaums im ersten Schaum gesteuert werden kann.
Gemäß vorliegender Erfindung wird daher ein Verfahren zur Herstellung eines geschäumten Sitzes, insbesondere eines Automobilsitzes, mit verschiedenen Härten bereitgestellt, der Seitenwülste aufweist, die einen oder mehrere Bereiche eines in einem ersten Polyurethanschaum verkapselten zweiten Polyurethanschaums umfassen, durch Schäumen und Aushärten einer ersten Polyurethanschaumformulierung und einer zweiten Polyurethanschaumformulierung in einer Seitenwulstvertiefung der Sitzform, umfassend die Schritte:
(a) Anordnen der Automobilsitzform derart, daß die Seitenwulstvertiefung in einer Richtung parallel zu ihrer Längsseite geneigt ist,
(b) Einbringen einer ersten flüssigen Schaumformulierung in die Seitenwulstvertiefung,
(c) anschließendes Einbringen einer zweiten flüssigen Schaumformulierung innerhalb eines Zeitintervalls, das 0,01 t bis 1,5 t, vorzugsweise 0,05 t bis 1,5 t, am meisten bevorzugt 0,2 t bis 1,5 t entspricht, wobei t die Cremebildungszeit der ersten Schaumformulierung ist.
Die vorliegende Erfindung löst das oben definierte Problem durch Einbringen der Formulierungen in eine Seitenwulstvertiefung, die in einer zu ihrer Längsseite parallelen Richtung geneigt ist. Die Schaumformulierungen werden vorzugsweise an oder nahe dem oberen Ende der Neigung eingebracht, so daß die Seitenwulstvertiefung durch den Strom der Formulierung die Neigung hinab gefüllt wird. Unter Verwendung dieser Anordnung und durch Einbringen der zweiten Schaumformulierung auf die erste Schaumformulierung innerhalb des definierten Zeitintervalls kann eine gute Verkapselung mit geringem oder gar keinem "Durchbrechen" des zweiten Schaums erreicht werden.
In der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, daß Schaumformulierungen in die Seitenwulstvertiefung am gleichen Punkt, der sich an oder nahe dem oberen Ende der Neigung befindet, eingebracht werden. Dies ist jedoch kein kritisches Merkmal der vorliegenden Erfindung und Schaumformulierungen können in die Seitenwulstvertiefung an jedem geeigneten Punkt eingebracht werden, sei es der gleiche oder ein verschiedener Punkt, solange die Hartschaumformulierung auf die Weichschaumformulierung aufgebracht wird. Sofern gewünscht, können Schaumformulierungen auch streifenweise entlang der Längsseite der Seitenwulstvertiefung in die Seitenwulstvertiefung eingebracht werden.
Das Verfahren gemäß vorliegender Erfindung ist insbesondere für typische Automobilsitzformen anwendbar, die ein Paar Seitenwulstvertiefungen umfassen, die jeweils an den Seiten eines zentralen Sitzbereichs angeordnet sind. Das Verfahren gemäß vorliegender Erfindung kann auch zur Herstellung von Sitzrückseiten mit härteren Seitenteilen verwendet werden, um eine Seitenunterstützung durch Verkapseln von härterem Schaum in weicherem Schaum in den Seitenstützteilen von Rückseiten für Sitze bereitzustellen. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das oben beschriebene Verfahren in jeder Seitenwulstvertiefung in Verbindung mit dem Verfahren gemäß EP-A-0 068 870 oder U.S.-Patent Nr. 4,190,697 im zentralen Sitzbereich ausgeführt, um beispielsweise einen Sitz mit verkapselten Seitenwülsten und einem schichtenweisen Hart/Weichschaum-Sitzbereich zu erzeugen. In dieser bevorzugten Form erzeugt die erste Schaumformulierung Weichschaum und die zweite erzeugt Hartschaum.
Die Hart- und Weichschaumformulierungen werden in die Seitenwulstvertiefungen durch ein oder mehrere Abgabemittel eingebracht. Vorzugsweise sind die Abgabemittel Mischköpfe, die auf einem Roboterarm angebracht sind, der zur Abgabe der Formulierungen an einem definierten Punkt über der Form gesteuert werden kann. In der bevorzugten Ausführungsform wird die Hartschaumformulierung während des Zeitintervalls von 0,01 t bis 1,5 t, vorzugsweise von 0,05 t bis 1,5 t, am meisten bevorzugt von 0,2 t bis 1,5 t zugegeben, wobei t die Cremebildungszeit der Weichschaumformulierung ist. Für typischerweise in solchen Anwendungsformen verwendete Weichschaumformulierungen (Cremebildungszeit 3 bis 10 Sek.) kann die Hartschaumformulierung 0,6 bis 15 Sek. nach Einbringen der Weichschaumformulierung in die Form gegeben werden. Der genaue Wert hängt klarerweise von den spezifischen Eigenschaften der Formulierung und dem erforderlichen Verkapselungsgrad ab, der durch die Dicke des Weichschaums um den harten herum gemessen wird. Eine gute Faustregel ist, daß der Unterschied zwischen den Dichten der Formulierungen bei Zugabe der Hartschaumformulierung für eine gute Verkapselung 10 % nicht übersteigen sollte.
Das Verfahren gemäß vorliegender Erfindung wird vorzugsweise so durchgeführt, daß die Seitenwulstvertiefungen zwischen 0,1 bis 40 Grad zur horizontalen Ebene geneigt sind. Dies kann erreicht werden, indem die Form entsprechend gekippt wird oder indem eine Form verwendet wird, die mit geneigten Seitenwulstvertiefungen hergestellt worden ist. Tatsächlich ist für die gebräuchlichsten Automobilsitzformen die Neigung in der Form, die von der Vorderseite zur Rückseite des Sitzes verläuft, für die Zwecke dieser Erfindung ausreichend. Vorzugsweise ist der Neigungswinkel 4 bis 20 Grad, am meisten bevorzugt von 5 bis 12 Grad.
Nach Durchführung des Verfahrens gemäß vorliegender Erfindung und einer möglichen zusätzlichen Dosierung von Schaumformulierungen in andere Teile der Form wird die Form geschlossen und es wird eine Expansion und Aushärtung des Inhalts erlaubt. Nach der Aushärtung wird der geformte Gegenstand auf übliche Weise aus der Form genommen.
Die in der vorliegenden Erfindung zu verwendenden Schaumformulierungen sind günstigerweise Polyurethanschaumformulierungen, obwohl beabsichtigt ist, daß die Technik auf andere Polymerschaumsysteme anwendbar sein kann. Polyurethanschäume sind in der Technik wohlbekannt und umfassen das durch Vermischen eines polyfunktionellen Isocyanats mit einer polyfunktionellen, aktiven Wasserstoff enthaltenden Verbindung (z.B. einem Polyetherpolyol) in Gegenwart eines Treibmittels erhaltene Produkt.
Beim verfahren gemäß vorliegender Erfindung werden solche Mischungen im Mischkopf erzeugt und dann durch den Ausgang in die Form gegossen, bevor die Mischung zu expandieren begonnen hat, d.h. während die Schaumformulierung noch in einem im wesentlichen flüssigen Zustand ist.
Das Verfahren gemäß vorliegender Erfindung kann mit jedem Typ von Polyurethanschaumformulierung verwendet werden, einschließlich sowohl "heißaushärtende " als auch "kaltaushärtende" Formulierungen. Vorzugsweise sind die verwendeten Formulierungen der "kaltaushärtende" Typ.
Im allgemeinen kann die polyfunktionelle, aktiven Wasserstoff enthaltende Verbindung eine beliebige aus Polyetherpolyolen, Polyesterpolyolen, Polycarbonaten, Polycaprolactonen, Poly-THF, gesättigten Polybutadienen und dgl. sein. Vorzugsweise ist die polyfunktionelle, Wasserstoff enthaltende Verbindung ein Polyetherpolyol, worin die aktiven Wasserstoffatome diejenigen an primären und/oder sekundären Hydroxylgruppen sind. Diese Verbindungen sind in der Technik im allgemeinen als Polyole bekannt, heißaushärtende Schäume unter Verwendung von Polyolen weisen mehr sekundäre als primäre Hydroxylgruppen auf und kaltaushärtende Schäume unter Verwendung von Polyolen besitzen mehr primäre als sekundäre.
Die bevorzugten, in der vorliegenden Erfindung zu verwendenden Polyurethanschaumformulierungen sind jedoch diejenigen, die einen flexiblen Schaum, am meisten bevorzugt flexible HR (hochelastische) Schäume, erzeugen. In einem solchen Fall werden zwei Ströme zum Mischkopf geführt, wobei einer ein formuliertes Polyol umfaßt, d.h. einen Teil oder die Gesamtheit von Polyolen, Polymerpolyolen, Treibmittel, Katalysatoren, oberflächenaktiven Silikonen und anderen Additiven, und der andere das Polyisocyanat umfaßt.
Beispiele bevorzugter Polyole für HR-Schäume sind diejenigen Polyole mit den folgenden weiteren Merkmalen:
(a) ein mittlerer primärer Hydroxylgehalt von mindestens 40 Mol-% (oder nicht mehr als 60 Mol-% der weniger reaktiven sekundären Hydroxylgruppen) und
(b) ein durchschnittliches Molekulargewicht von etwa 2000 bis etwa 12000.
Vorzugsweise enthalten solche Polyetherpolyole zur Verwendung als Komponenten von HR-Schaumformulierungen von etwa 60 bis etwa 90 Mol-% primäre Hydroxylgruppen und haben ein durchschnittliches Molekulargewicht von etwa 4000 bis etwa 7000.
Im Einklang mit ihrer Polyfunktionalität und der zuvor genannten jeweiligen Bereiche von Molekulargewichten besitzen solche Polyetherpolyole Hydroxylzahlen von 84 bis 21, vorzugsweise von 42 bis 24. Diese hochreaktiven Polyetherpolyole werden durch Oxyalkylierung eines polyfunktionellen Alkoholstarters, wie etwa Glycerinsorbitol und dgl., mit Propylenoxid und Ethylenoxid bereitgestellt. Üblicherweise ist der gesamte Ethylenoxidgehalt des Polyetherpolyols zwischen etwa 7 und etwa 20 Gew.-%, ausgedrückt auf der Basis der gesamten Alkylenoxidzufuhr während der oxyalkylierungsreaktion. Der hohe primäre Hydroxylgehalt wird durch Überdecken der Enden der Polyoxyalkylenketten mit mindestens einem Teil der gesamten Ethylenoxidzufuhr erzeugt.
Die Polyetherpolyole können sowohl für heißaushärtende als auch für kaltaushärtende Schäume in Kombination mit anderen Polyolen verwendet werden, um den Grad von Weichheit oder Härte des Schaums zu steuern und die Belastbarkeitseigenschaften zu variieren.
Insbesondere kann das formulierte Polyol Polymerpolyole enthalten, die wiederum feindispergiertes oder gepfropftes organisches oder anorganisches Material enthalten, um für verbesserte Belastbarkeitseigenschaften zu sorgen. Beispiele solcher Polymerpolyole sind Pfropfpolymerpolyole, die durch Polymerisation von ethylenisch ungesättigten Monomeren, z.B. Acrylnitril und/oder Styrol in einem Polyetherpolyol hergestellt werden, oder die sogenannten PHD- oder PIPA-Dispersionspolymerpolyole. Das Polyetherpolyol, in dem die Polymerisation stattfindet, hat vorzugsweise die oben im Falle von Polyolen für HR-Schaum angegebenen Merkmale.
Wasser oder andere gebräuchliche Treibmittel können in der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Die verwendeten Katalysatoren sind an sich bekannt, z.B. tertiäre Amine wie etwa Triethylamin, Tributylamin, N-Methylmorpholin, N-Ethylmorpholin, N,N,N',N'-Tetramethylethylendiamin, 1,4-Diazabicyclo-(2,2,2)-octan, N-Methyl-N'-Dimethylaminoethylpiperazin, N,N-Dimethylbenzylamin, Bis-(N,N-diethylaminoethyl)adipat, N,N-Diethylbenzylamin, Pentamethyldiethylentriamin, N,N-Dimethylcyclohexylamin, N,N,N',N'-Dimethylphenylethylamin,1,2-Dimethylimidazol und 2-Methylimidazol, Triethylendiamin, Bis-(2-dimethylaminoethyl)ether.
Tertiäre Amine, die zur Reaktion mit Isocyanatgruppen fähige Wasserstoffatome enthalten, können ebenfalls verwendet werden, z.B. Triethanolamin, Triisopropanolamin, N-Methyldiethanolamin, N-Ethyldiethanolamin, N,N-Dimethylethanolamin oder ihre Reaktionsprodukte mit Alkylenoxiden wie etwa Propylenoxid und/oder Ethylenoxid.
Organische Metallverbindungen können ebenfalls als erfindungsgemäße Katalysatoren verwendet werden, insbesondere organische Zinnverbindungen. Die verwendeten organischen Zinnverbindungen sind vorzugsweise Zinn-(II)-Salze von Carbonsäuren wie etwa Zinn-(II)-Acetat, Zin-(II)-Octoat, Zinn-(II)-Ethylhexanoat und Zinn-(II)-Laurat und die Dialkylzinnsalze von Carbonsäuren wie etwa Dibutylzinndiacetat, Dibutylzinndilaurat, Dibutylzinnmaleat oder Dioctylzinndiacetat.
Die Katalysatoren werden im allgemeinen in einer Menge zwischen 0,002 und 10 Gew.-% auf Basis der Gesamtmenge von Polyol verwendet.
Bei der Herstellung von flexiblem Polyurethanschaum nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann auch eine geringere Menge eines oberflächenaktiven 0rganosilikons als zusätzliche Komponente der Polyurethan-bildenden Reaktionsmischung vorhanden sein. Wenn sie verwendet werden, sind solche oberflächenaktive Mittel typischerweise in Mengen bis zu etwa 5 Gewichtsteilen auf 100 Gewichtsteile von gesamtem Polyolreaktanten vorhanden. Geeignete Klassen von oberflächenaktiven Silikonen sind Poly- (dimethylsiloxan)-Öle und die Polysiloxan-Polyoxyalkylen- Blockcopolymere, worin die jeweiligen Blöcke durch Silicium- Kohlenstoff- oder Silicium-Sauerstoff-Kohlenstoff-Bindungen verknüpft sind und die jeweiligen Polyoxyalkylenblöcke an unterschiedliche Siliciumatome des Polysiloxanrückgrats gebunden sind, um eine kammartige oder verzweigte Struktur zu bilden. Üblicherweise sind die Polysiloxanblöcke Trialkylsiloxy-end- blockiert. Neben den Siloxyeinheiten, an die die Polyoxyalkylenseitenketten gebunden sind, wird das Polysiloxanrückgrat aus bifunktionellen Siloxyeinheiten gebildet, worin die jeweiligen zwei verbleibenden Valenzen von Silicium durch Bindungen an organische Reste abgesättigt sind. Beispielhaft für solche organischen Reste sind die Kohlenwasserstoffgruppen mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, einschließlich Alkyl, Aryl, Aralkyl, Bicycloheptyl, und Halogen-substituierte Derivate solcher Gruppen. Die Polyoxyalkylenblöcke werden üblicherweise aus Oxyethyleneinheiten, Oxypropyleneinheiten oder einer Kombination solcher Einheiten gebildet, und die Polyoxyalkylenketten sind Hydroxyl-terminiert oder an den Enden mit einer monovalenten organischen Gruppe wie etwa Alkyl, Aryl, Aralkyl, Acyl, Carbamyl und dgl. überdeckt.
Die Organosilikonkomponente ist vorzugsweise in Formulierungen in einer Menge zwischen etwa 0,025 und etwa 2 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile pro gesamtem Polyol vorhanden.
Im allgemeinen wird das Treibmittel in einer Menge von etwa 1 bis etwa 15 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile Polyol verwendet, wobei das jeweilige Treibmittel und dessen Menge von der Art des gewünschten Schaumstoffprodukts abhängen. Flexible Schaumformulierungen enthalten üblicherweise nicht mehr als etwa 6 pphp Wasser. Die Auswahl und Menge des Treibmittels in einer bestimmten Schaumformulierung gehört zum Wissen eines Fachmanns auf dem Polyurethanschaumgebiet. Geeignete organische Treibmittel sind halogenierte Alkane wie etwa Methylenchlorid, Chloroform, Ethylidenchlorid, Vinylidenchlorid, Monofluortrichlormethan, Chlorfluormethan oder Dichlordifluormethan, Kohlendioxid oder andere Inertgase. Eine Treibwirkung kann auch erhalten werden, indem Verbindungen zugesetzt werden, die sich bei Temperaturen über der Raumtemperatur unter Freisetzung von Gasen zersetzen, z.B. Azoverbindungen, wie etwa Azoisobuttersäurenitril, die Stickstoff freisetzen.
Andere Bestandteile können ebenfalls fakultativ vorhanden sein. Sie umfassen Kettenverlängerer, Quervernetzer, Färbemittel, Füllstoffe, Feuerhemmstoffe und dgl..
Kettenverlängerer sind bifunktionelle Verbindungen, die aktiven Wasserstoff enthalten (d.h. Wasserstoff, der mit Isocyanatgruppen unter den bei der Schäumung verwendeten Bedingungen reagiert). Beispiele geeigneter Verbindungen, die aktiven Wasserstoff enthalten, sind Verbindungen, die Hydroxyl- oder Amingruppen enthalten. Quervernetzer sind Verbindungen, die mehr als zwei aktive Wasserstoffatome pro Molekül, vorzugsweise mehr als drei enthalten. Beispiele solcher Quervernetzer sind Diethanolamin, Triethanolamin, N,N,N'N'-Tetrakis-(2-hydroxypropyl)ethylendiamin und Phenol/Formaldehyd/Anilin-Kondensationsprodukte.
Der aktive Wasserstoffgehalt des Quervernetzers oder Kettenverlängerers ist vorzugsweise relativ hoch, um zu ermöglichen, daß eine signifikante Wirkung auf die Härte erhalten wird, ohne daß eine übermäßige Menge an Additiv benötigt wird. Der aktive Wasserstoffgehalt kann beispielsweise einer Hydroxylzahl von nur 50 entsprechen, insbesondere wenn man einen Kettenverlängerer verwendet. Der Quervernetzer oder Kettenverlängerer hat vorzugsweise einen aktiven Wasserstoffgehalt, der einer Hydroxylzahl von mindestens 100, besonders bevorzugt 600 bis 1500 entspricht.
Wann man den Quervernetzer oder Kettenverlängerer als Additiv einem der Hauptreaktionsströme zusetzt, wird er vorzugsweise mit der Rate von 2 bis 10 Gewichtsteilen pro 100 Teile Polyol verwendet.
Manchmal ist es auch wünschenswert, verschiedene Additive dem Reaktionsgemisch zuzusetzen, wie etwa Färbemittel, Füllstoffe, Feuerhemmstoffe und dgl.. Geeignete Färbemittel sind z.B. Kohleschwarz, Titandioxid, Methylblau, Chromrot und dgl.. Geeignete Füllstoffe sind Vermiculit, Sägemehl, synthetische Kunststoffe einschließlich Vinylpolymeren wie etwa Polyvinylchlorid, Polystyrol und dgl.. Geeignete Feuerhemmstoffe sind Antimonoxid, Tris(chlorethyl)phosphat, Tricresylphosphat, Triphenylphosphat, Melamin und dgl..
Die in dieser Erfindung zum Vermischen mit aktiven Wasserstoffverbindungen verwendete Isocyanatkomponente sind Verbindungen mit der allgemeinen Formel:
Q(NCO)i
worin i eine ganze Zahl von 2 oder mehr ist und Q ein organischer Rest mit der Valenz i ist. Q kann eine substituierte oder unsubstituierte Kohlenwasserstoffgruppe (z.B. eine Alkylen- oder eine Arylengruppe) sein. Beispiele solcher Verbindungen beinhalten Hexamethylendiisocyanate, Phenylendiisocyanate und Toluoldiisocyanate.
Q kann auch einen Polyurethanrest mit einer Valenz von i darstellen, wobei in diesem Fall Q(NCO)i eine Zusammensetzung ist, die allgemeinen als Präpolymer bekannt ist. Solche Präpolymere werden durch Reaktion eines stöchiometrischen Überschusses von einem Polyisocyanat mit einer aktiven Wasserstoff enthaltenden Komponente, insbesondere polyhydroxylhaltigen Materialien oder Polyolen, gebildet.
Insbesondere enthält die in dieser Erfindung verwendete Polyisocyanatkomponente auch die folgenden spezifischen Verbindungen sowie ein Gemisch von zwei oder mehreren davon, 2,4- Toluoldiisocyanat, 2,6-Toluoldiisocyanat, rohe Toluoldiisocyanate, Bis(4-isocyanatophenyl)methan, und Polyphenylmethylenpolyisocyanate, die durch Phosgenierung von Anilin-Formaldehyd-Kondensationsprodukten erzeugt werden.
Die im Verfahren gemäß vorliegender Erfindung verwendeten Polyurethanschaumformulierungen werden vorzugsweise derart gewählt, daß sie sich in ihrer Härte voneinander unterscheiden. Weiterhin ist bevorzugt, daß sich solche Formulierungen in ihrer Härte aufgrund ihres Gehalts an einem oder mehreren der folgenden unterscheiden:
1. Polymerpolyole,
2. Isocyanat mit einer Funktionalität von zwei oder mehr als zwei oder Isocyanat-Index,
3. aktiven Wasserstoff enthaltende Verbindung, die ein Kettenverlängerer oder Quervernetzer sein kann,
4. Treibmittel.
Die oben definierte Erfindung wird jetzt unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele beschrieben, in denen auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird, worin:
Figur 1 eine Draufsicht einer Form für ein Automobilsitzkissen ist und
Figur 2 ein Längsschnitt durch die Form von Figur 1 auf der Linie II-II ist.

Beispiel 1

Es wurde eine wie schematisch in den Figuren 1 und 2 dargestellte Form 10 für ein Automobil-Vordersitzkissen verwendet. Die Neigung der Seitenwulstvertiefungen 11, 12 war 16º, der Formoberflächenwinkel war 0º. Die Breite der Sitzform ist etwa 52 cm und die maximale Breite von jeder Seitenwulstvertiefung ist etwa 18 cm.
Es wurden zwei auf einem Asea 90 Roboterarm befestigte Ausgänge verwendet, die durch einen Abstand von 12 cm getrennt waren. Die Ausgänge wurden von einer Krauss Maffei RIM Star 40/20 Maschine, die mit einem AMK 1612-UL2K Mischkopf ausgestattet war, für die weiche und von einer Krauss Maffei KK 10- 5/5 Maschine, die mit einem AMK 128-UL2K Mischkopf ausgestattet war, für die harte Schaumformulierung gespeist.
Die Schaumformulierungen sind in den Tabellen 1 und 2 angegeben. Zuerst wurde die weiche Schaumformulierung (Gießdauer: 1,8 Sek.) in den Mittelabschnitt der Form streifenweise vom Boden der Form nach oben (siehe Figur 1) gegossen. Unmittelbar danach (Gießdauer: 0,4 Sek.) wurde die gleiche weiche Schaumformulierung auf einen oberen Punkt der rechten Seitenwulstvertiefung gegossen, eine Sekunde später wurde die harte Schaumformulierung (Gießdauer: 0,9 Sek.) auf den gleichen Punkt desr rechten Seitenwulsts gegossen. Danach wurde die weiche Schaumformulierung (Gießdauer: 0,4 Sek.) auf einen oberen Punkt der linken Seitenwulstvertiefung gegossen und eine Sekunde später wurde die harte Schaumformulierung (0,9 Sek.) auf den gleichen Punkt gegossen. Die Form wurde geschlossen und die Schäume expandierten in der Form und wurden nach 5 Minuten aus der Form entnommen.
Das Kissen wurde quer zerschnitten, um den Verkapselungsgrad des harten Schaums in den Seitenwulsten zu messen. Die den Hartschaum im Seitenwulst umgebende Dicke des Weichschaums war 2 cm.

Beispiel 2

Beispiel 1 wurde wiederholt, außer daß die Hartschaumformulierung 5 Sekunden nach Zugabe der Weichschaumformulierung in jede Seitenwulstvertiefung gegeben wurde. Bei Analyse des fertigen Kissens wurde gefunden, daß Weichschaum in einer Dicke von 0,5 cm den harten umgab. Dies zeigt, daß die Dicke des Verkapselungsschaums durch Variation der Zeit, zu der die Hartschaumformulierung in die Seitenwulstvertiefungen eingebracht wird, variiert werden kann. Tabelle 1 WEICHSCHAUMFORMULIERUNG Polyolstrom Gewichtsteile U1315Po1yol (von BPCI) Wasser Niax A1 Katalysator (von UCC) Dabco 33 LV Katalysator (von APCI) Y 10366 oberflächenaktives Silikon (von UCC) Isocyanatstrom Index Cremebildungszeit Polyolstrom-Ausstoß Isocyanat-Ausstoß gesamter Ausstoß Verhältnis (Polyol/Isocyanat)
BPCI = B.P. Chemicals International
APCI = Air Products and Chemicals Inc.
UCC = Union Carbide Corporation Tabelle 2 HARTSCHAUMFORMULIERUNG Polyolstrom Gewichtsteile RP 1490 Polymerpolyol (von BPCI) 35 % Feststoffe Wasser Niax A1 Katalysator (von UCC) Dabco 33 LV Katalysator (von APCI) Y 10366 oberflächenaktives Silikon (von UCC) Isocyanatstrom Index Cremebildungszeit Polyolstrom-Ausstoß Isocyanat-Ausstoß gesamter Ausstoß Verhältnis (Polyol/Isocyanat)
UCC = Union Carbide Corporation
APCI = Air Products and Chemicals Inc.
BPCI = B.P. Chemicals International

Beispiel 3

Es wurde eine wie schematisch in den Figuren 1 und 2 dargestellte Form für ein Automobil-Vordersitzkissen verwendet. Die Neigung der Seitenwulstvertiefungen war 16º, der Formoberflächenwinkel war 0º.
Es wurden zwei auf einem Asea 90 Roboterarm befestigte Ausgänge verwendet, die durch einen Abstand von 12 cm getrennt waren. Die Ausgänge wurden von einer Krauss Maffei RIM Star 40/20 Maschine, die mit einem AMK 1612-UL2K Mischkopf ausgestattet war, für die weiche und von einer Krauss Maffei KK 10- 5/5 Maschine, die mit einem AMK 128-UL2K Mischkopf ausgestattet war, für die harte Schaumformulierung gespeist.
Die Schaumformulierungen sind in Tabelle 3 angegeben. Zuerst wurde die weiche Schaumformulierung (180 g) in eine der Seitenwulstvertiefungen gegossen und 0,6 Sekunden später wurde die harte Schaumformulierung (110 g) als Punktguß nahe dem Mittelpunkt dieser Seitenwulstvertiefung gegossen. Dieser Vorgang wurde dann in der zweiten Seitenwulstvertiefung wiederholt und danach wurde der weiche Schaum (730 g) streifenweise in das Mittelteil der Form von vorne nach hinten eingegossen, um die Form vollständig mit dem Schaum zu füllen. Die Form wurde dann geschlossen und der Schaum für etwa 5 Minuten in der Form expandieren und aushärten gelassen, bevor er aus der Form entnommen wurde.
Das Sitzkissen wurde quer zerschnitten, um den Verkapselungsgrad des Hartschaums in den Seitenwulsten zu messen. Der den Hartschaum in der Seitenwulst umgebende Weichschaum hatte eine Dicke von 1,8 cm.

Beispiel 4

Beispiel 3 wurde wiederholt, außer daß die Hartschaumformulierung 1,5 Sekunden nach Zugabe der Weichschaumformulierung in jede Seitenwulstvertiefung gegeben wurde. Bei Analyse des erhaltenen Sitzkissens wurde gefunden, daß die Dicke des den Hartschaum umgebenden Weichschaums 1,4 cm war.

Beispiel 5

Beispiel 3 wurde wiederholt, außer daß die Schaumformulierungen streifenweise entlang der Längsseite von jeder Seitenwulstvertiefung zugegeben wurden und daß die Hartschaumformulierung 2,0 Sekunden nach Zugabe der Weichschaumformulierung in jede Seitenwulstvertiefung gegeben wurde. Bei Analyse des erhaltenen Sitzkissens wurde gefunden, daß der den Hartschaum umgebende Weichschaum eine Dicke von 1,0 cm hatte.

Beispiel 6

Beispiel 3 wurde wiederholt, außer daß die Hartschaumformulierung 3,0 Sekunden nach Zugabe der Weichschaumformulierung in jede Seitenwulstvertiefung gegeben wurde. Bei Analyse des erhaltenen Sitzkissens wurde gefunden, daß der den Hartschaum umgebende Weichschaum eine Dicke von 0,7 cm hatte.

Beispiel 7

Beispiel 3 wurde wiederholt, außer daß die Hartschaumformulierung 4 Sekunden nach Zugabe der Weichschaumformulierung in jede Seitenwulstvertiefung gegeben wurde. Bei Analyse des erhaltenen Sitzkissens wurde gefunden, daß der den Hartschaum umgebende Weichschaum eine Dicke von 0,4 cm hatte. Tabelle 3 Polyolstrom Weichschaumformulierung Gewichtsteile Hartschaumformulierung Gewichtsteile VORANOL* CP6001 SPECFLEX* NC603 POLYURAX* U2421 ACROL 1180 (Arco Chemicals) Wasser Katalysatormischung aus DABCO 33LV NIAX 171 polycat 77 Diethanolamin Glycerin TEGOSTAB (Goldschmidt) Isocyanatstrom URECOR* 2000/6900 Reaktivität Cremebildungszeit(en) Gelbildungszeit(en) Expansionszeit(en) Index
* Warenzeichen von The Dow Chemical Company
Viele Modifikationen und Variationen der oben beschriebenen Techniken liegen innerhalb des Umfangs der Erfindung.
Der Seitenwulst eines Sitzes ist derjenige Teil des Sitzkissens oder der Rückenlehne, der an der Seite des Insassen ist und der für eine seitliche Stütze des Insassen sorgen soll. Im Falle einer Sitzbank für zwei oder mehr Insassen können Seitenwülste nicht nur an den Seiten des Sitzes, sondern auch in der Mitte oder allgemeiner an einer oder mehreren Positionen zwischen den Seiten des Sitzes vorgesehen sein, wobei die Position oder die Positionen an der Seite eines Insassen des Sitzes bei Benützung sind.
Typischerweise ist die Seitenwulstvertiefung einer Form ein Hohlraum mit einer Breite von nicht mehr als 30 cm, z.B. 10 bis 20 cm. Eine solche Seitenwulstvertiefung wird üblicherweise von Formseitenwandteilen auf jeder Seite der Vertiefung über eine Tiefe von mindestens 5 cm, typischerweise mindestens 10 cm, z.B. bis zu 30 cm begrenzt. Typischerweise ist die Basis einer solchen Vertiefung konkav bezüglich des Inneren der Vertiefung, wenn die Betrachtung in einein Querschnitt zur Längsseite der Vertiefung erfolgt.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines geschäumten Sitzes mit verschiedenen Härten und mit Seitenwülsten,

dadurch gekennzeichnet,

daß eine oder mehrere Zonen eines zweiten Polyurethanschaums in einem ersten Polyurethanschaum verkapselt werden, indem eine erste Polyurethanschaumformulierung und eine zweite Polyurethanschaumformulierung in einer Seitenwulstvertiefung einer Sitzform geschäumt und ausgehärtet werden, umfassend die Schritte:

(a) Anordnen der Sitzform auf solche Weise, daß die Seitenwulstvertiefung in einer Richtung parallel zu ihrer Längsseite geneigt ist,

(b) Einbringen einer ersten flüssigen Schaumformulierung in die Seitenwulstvertiefung,

(c) anschließendes Einbringen einer zweiten flüssigen Schaumformulierung innerhalb eines Zeitintervalls nach dem Ende der Zugabe der ersten Schaumformulierung, das 0,01 t bis 1,5 t entspricht, wobei t die Cremebildungszeit der ersten Schaumformulierung ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, worin in Schritt (c) eine zweite flüssige Schaumformulierung innerhalb eines Zeitintervalls eingebracht wird, das 0,05 t bis 1,5 t entspricht, wobei t die Cremebildungszeit der ersten Schaumformulierung ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, worin in Schritt (c) eine zweite flüssige Schaumformulierung innerhalb eines Zeitintervalls eingebracht wird, das 0,2 t bis 1,5 t entspricht, wobei t die Cremebildungszeit der ersten Schaumformulierung ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin die erste flüssige Schaumformulierung und die zweite flüssige Schaumformulierung Schäume verschiedener Härte ergeben.

5. Verfahren nach Anspruch 4, worin die erste flüssige Schaumformulierung einen weichen Schaum ergibt und die zweite flüssige Schaumformulierung einen harten Schaum ergibt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, worin die erste flüssige Schaumformulierung und die zweite flüssige Schaumformulierung am gleichen punkt, der sich an oder nahe dem oberen Ende der Neigung der Seitenwulstvertiefung befindet, in die Seitenwulstvertiefung eingebracht werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, worin die zweite flüssige Schaumformulierung an einem Punkt in die Seitenwulstvertiefung eingebracht wird, der von demjenigen verschieden ist, wo die erste flüssige Schaumformulierung eingebracht worden ist.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, worin die erste flüssige Schaumformulierung und die zweite flüssige Schaumformulierung streifenweise in die Seitenwulstvertiefung eingebracht werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, worin die Seitenwulstvertiefung zwischen 0,1 und 40 Grad zur horizontalen Ebene geneigt ist.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, worin die erste flüssige Schaumformulierung eine Cremebildungszeit von 3 bis 10 Sekunden aufweist.