167109. lajstromszámú szabadalom • Eljárás 35KG/M3-nél nagyobb sűrűségű, 10%-nál kisebb maradó alakváltozású poliuretán heterogén hab tömb, lemez szendvics, valamint formadarabok előállítására
3 167109 4 A lágy poliuretán habok, melyeknek sűrűsége többnyire a 15-35 kg/m3 értékek közé esik, előnyös párnázási tulajdonságokkal rendelkeznek: szakítószilárdságuk a nyomószilárdság sokszorosa, nyúlásuk és visszarugózási sebességük nagy, s 5 ezért jó a rugózásuk statikus igénybevételnél. Ugyanakkor kevéssé jó a teherbíró és rezgéscsillapító képességük, tehát a dinamikus igénybevétellel szembeni ellenállásuk, amely többek között az alacsony sűrűséggel, a hab finomabb 10 sejtszerkezetével függ össze. A hagyományos tömbösítési eljárással előállított lágy poliuretán habok tehát olyan speciális igények kielégítésére, amikor nagy teherbíró képességet, jó rezgés csillapítást, valamint ezzel együtt 15 a nagy dinamikus igénybevétel melletti csekély maradó alakváltozást kívánnak meg a hab-rendszertől, nem alkalmasak. Ezen igények - mint pl. sportszőnyegek, csomagolóanyagok - kielégítésére a szokásosnál lényegesen nagyobb, 35-300 kg/m 20 sűrűségű hab szükséges. A feladat megoldására igen alkalmasak a lágy habok tömbgyártásánál keletkező vágási hulladék felhasználásával készített, úgynevezett heterogén 25 habok. Ezeknél a tömbgyártás vágási hulladékát felaprítva, a kapott granulátumot megfelelő (a lágy hab gyártásánál is használt) habosodó keverékkel ragasztják össze. A ragasztást (a heterogén tömbösítést) összenyomott állapotban végzik, s 30 így nagyobb sűrűségű rendszer állítható elő. Különösen kedvező tulajdonságú a heterogén hab tömb, ha a felhasznált lágy hab granulátum vegyes, eltérő méretű, mert így homogénabb tömb szerkezet és nagyobb sűrűségű érhető el. 35 A heterogén habok előállítására a gyakorlatban két eljárás típus: a meleg és a hideg technológia terjedt el. A meleg eljárásnál (898 272 sz. nagy-britanniai szabadalmi leírás) a granulátumot a poliol- 40 ból és izocianátból készített szabad izocianátot tartalmazó előpolimerizátummal elkeverve első lépésben formába töltve összenyomják, majd vízzel és hővel, vagy gőzzel alaktartóságig kezelik. 45 Ezután második lépésben 90-95 C° hőmérsékleten 15-20 óráig hőkezelik, hogy a heterogén hab megfelelő minőségi tulajdonságokat érhessenek el. A meleg eljárás egy továbbfejlesztett változatát írja le a 920 272 sz. nagy-britanniai szabadalmi 50 leírás, amely hangsúlyozottan „száraz gőzt" alkalmaz, s ez abból a köztudott felismerésből származik, hogy a poliészterhabok víz hatására hidrolizálnak, tehát kerülni kell a túl sok feleslegben bevitt vizet, ezért 100-120 C°-on, „száraz 55 vízgőzzel" történő hőkezelést alkalmaz, azonban erre időtartamot nem ismertet, amely tapasztalataink szerint általában 6-10 óra. A hideg eljárás esetében a granulátumot a prepolimerhez adagolt habosíto katalizátorral és 60 vízzel keverik össze, és formába összenyomva szobahőmérsékleten tömbösítik. Azonban a hőkezeléssel történő kikeményítést a hideg eljárásnál sem lehet elkerülni, mert ennek hiányában igen rossz fizikai tulajdonságú, nagy (30-50%) maradó 65 alakváltozású heterogén tömböt kapnak. így az eljárás átfutási ideje a meleg eljárásokhoz hasonlóan hosszadalmas 5-8 óra. Az utólagos hőkezelés alkalmazása mellett is mindkét eljárással előállított heterogén hab maradó alakváltozása - amely ezen rendszerek legfontosabb fizikai jellemző tulajdonsága -10-20%, tehát a szükséges igények csak egy kis részének kielégítésére alkalmas. A heterogén habok előállításánál a habosodó ragasztóanyag a granulátumok között hasonlóan kötéseket létesít, mint a lágy hab gyártásánál. Ilyen kötések a stabilitást és hőérzékenységet tekintve eltérő allofonát-, biuret-, karbamid-, uretán- és amid-kötések. Ezen kötések kialakulása, egymáshoz való arányuk alapjában megszabja a heterogén hab fizikai tulajdonságait, minőségi jellemzőit. A találmány kidolgozására irányuló kutatásaink során megállapítottuk, hogy mind a meleg eljárással (gőzöléssel), mind a hideg eljárással előállított heterogén hab rendszereknél jelentékeny mértékben létesülnek az izocianát, poliol és víz reakcióiból és mellékreakcióiból allofonát- és biuret kötések, amelyek a heterogén hab tulajdonságait: öregedését, maradó alakváltozását kedvezőtlenül befolyásolják. Ha a heterogén habból speciális igények kielégítését kívánjuk meg, szükséges, hogy azok nagy térfogatsúly mellett (nagy terhelhetőség), minden esetben 10%-nál kisebb maradó alakváltozást mutassanak, ugyanakkor kellő szakítószilárdsággal rendelkezzenek. Sokirányú kísérleteinknél azt találtuk, hogy ha a legalább kétfajta szemcseméretű lágy hab granulátumot 10-20 súly%-ának megfelelő mennyiségű prepolimerrel összekeverjük, majd a prepolimer súlyára számított 40-120súly% vízzel és ugyancsak a prepolimer súlyegységére számított 150-400 m3 130-170 C° hőmérsékletű meleg levegővel kezeljük összenyomva, formaszerszámban, akkor nagy sűrűségű, jól terhelhető, minden esetben 10%-nál kisebb maradó alakváltozású heterogén habot kapunk, amely a speciális igényeket teljesen kielégíti. Azt találtuk, ha a formaszerszámba a prepolimerrel kevert granulátum alá, fölé vagy mindkét oldalára lágy hab lemezt, illetve a levegő számára átjárható anyagot (textilanyag, üvegszövet, gumírozott kókuszszőr stb.) helyezünk, összefüggő, heterogén hab maggal rendelkező szendvics tömböt kapunk, amely a heterogén hab jótulajdonságai mellett, további előnyös tulajdonságokat biztosít. A találmány szerinti eljárás lényege a granulátum-prepolimer — víz — meleg levegő együttes aránya, a levegő hőmérséklete, valamint az együttes kezelés során a víznek a rendszerbe történő bejuttatása, tehát az a tény, hogy a vizet a rendszerbe a kezelés első fázisában juttatjuk be, majd a 120 C° meghaladó hőmérsékletű meleg levegővel tovább kezeljük. Ezek a tényezők szabják meg, hogy a kész heterogén hab rendszer csak stabilis, hőre kevéssé érzékeny kötéseket tartalmazzon, amelyek a rendszer jó minőségi 2
