Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines weichen Polyurethanschaumstoffs mit einem in den Zellwänden bzw. Zellstegen eingelagerten Polyurethangel aus während einer vorgegebenen Gelierzeit miteinander reagierenden Reaktionspartnern, wobei die Reaktionskomponenten des Polyurethanschaumstoffs, nämlich eine Polyolkomponente und eine Isocyanatkomponente, mit dem Polyurethangel und gegebenenfalls mit Zusatzstoffen unter Einsatz eines Treibmittels während einer Schäumungszeit verschäumt werden. Stand der Technik

Um bei weichen Polyurethanschäumen, wie sie vorzugsweise bei Matratzen, Polstern, Sitzauflagen u. dgl., zum Einsatz kommen, eine gute Druckverteilung zu erreichen, ohne die Luftdurchlässigkeit zu gefährden, wurde bereits vorgeschlagen (WO 201 1 /069928 A2), beispielsweise ein Polyurethangel in die Zellwände bzw. Zellstege des weichen Polyurethanschaums einzulagern. Zu diesem Zweck wird ein aus entsprechenden Reaktionspartnern unter Einsatz eines Katalysators gewonnenes Polyurethangel in einer feinen Verteilung entweder den eine Polyolkomponente und eine Isocyanatkomponente umfassenden Reaktionskomponenten oder einer dieser Reaktionskomponenten vor dem Schäumungsvorgang zu- gemischt, sodass nach dem Schäumungsvorgang die Gelpartikel einen Teil der Zellwände bzw. Zellstege bilden, wodurch die physikalischen Eigenschaften des Polyurethanschaums im Sinn eines verbesserten viskoelastischen Verhaltens verändert werden, ohne die für die Luftdurchlässigkeit maßgebliche Offenporigkeit zu stören. Polyurethangele auf der Basis von Reaktionspartnern aus Polyolen und Polyiso- cyanaten sind bekannt (EP 0 51 1 570 A1 ) und enthalten üblicherweise mehrere Polyole in einem bestimmten Verhältnis der Molekulargewichte als kohärentes Dispersionsmittel, in dem ein durch Urethanbindungen kovalent vernetztes poly- meres Netzwerk dispergiert ist. Solche Polyurethangele haben den Vorteil, dass ihre viskoelastischen Eigenschaften zwischen einem gelatinartigen Zustand und einem festen Gel durch Variieren des Isocyanatindex und der Funktionalität der Ausgangsmaterialien geändert und folglich an unterschiedliche Anforderungen angepasst werden können. Außerdem weisen sie eine hohe Stabilität auch bei höheren Temperaturen auf, weil das Polyol als Dispersionsmittel fest im Gel gebunden ist. Nachteilig ist allerdings, dass das gesondert herzustellende Polyurethangel feinteilig den Reaktionskomponenten des Polyurethanschaumstoffs homogen zugemischt werden muss, was aufgrund der viskoelastischen Eigenschaften aufwendig und schwierig ist. Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein einfaches Verfahren zum Herstellen eines weichen Polyurethanschaums mit Einlagerungen eines Polyurethangels zur Verbesserung der viskoelastischen Eigenschaften anzugeben.

Ausgehend von einem Verfahren der eingangs geschilderten Art löst die Erfindung die gestellte Aufgabe dadurch, dass die vorgemischten Reaktionspartner des Polyurethangels vor Ablauf der Gelierzeit zumindest einer Reaktionskomponente des Polyurethanschaumstoffs zugemischt werden und innerhalb der Schäumungszeit des Polyurethanschaumstoffs ausreagieren.

Da die Reaktionspartner des Polyurethangels erst während der Verschäumung der Reaktionskomponenten des Polyurethans ausgelieren, entfallen die mit dem Herstellen feinteiliger Gelpartikel und mit dem homogenen Vermischen dieser Gelpartikel in das Reaktionsgemisch des Polyurethanschaumstoffs verbundenen Schwierigkeiten. Die Gelpartikel werden vielmehr während ihres Entstehens in das während des Aufschäumens gebildete Polyurethangerüst fein dispergiert mit der Wirkung eingebunden, dass die viskoelastischen Eigenschaften des auf diese Art hergestellten Polyurethanschaumstoffs im Sinne einer für eine Körperabstützung vorteilhaften Verteilung einer Druckbelastung verbessert werden, wie dies für eine durchgehende viskoelastische Schicht erwartet werden kann, jedoch ohne den Nachteil einer durch diese Schichten bedingten Luftsperre. Die Offenporigkeit des weichen Polyurethanschaumstoffs bleibt ja wegen des Einbaus der Gelpartikel in die Zellwände und Zellstege vollständig erhalten.

Vorteilhafte Verfahrensbedingungen werden erhalten, wenn innerhalb der Gelierzeit sowohl die vorgemischten Reaktionspartner des Polyurethangels der Polyol- komponente des Polyurethanschaumstoffs als auch die Polyolkomponente mit den vorgemischten Reaktionspartnern der Isocyanatkomponente des Polyurethanschaumstoffs zugesetzt werden. In diesem Fall ergeben sich nämlich einfache Mischungsbedingungen, die zu einer homogenen, feinteiligen Verteilung der Gelanteile in den Zellwänden und Zellstegen des Polyurethanschaumstoffs führen. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Schäumung der Reaktionskomponenten des Polyurethanschaumstoffs nach Ablauf wenigstens eines Drittels der Gelierzeit der vorgemischten Reaktionspartner des Polyurethangels, vorzugsweise in einer Zeitspanne zwischen zwei Drittel und vier Fünftel der Gelierzeit, beginnt.

Darüber hinaus hat sich gezeigt, dass die Gelierung des Polyurethangels in Bezug auf den Schäumungsvorgang des herzustellenden Polyurethanschaumstoffs rechtzeitig abgeschlossen sein soll, um einen guten Geleinbau in die Zellwände und Zellstege zu erreichen. Aus diesem Grund empfiehlt es sich, den Geliervorgang zeitlich so anzusetzen, dass die Gelierzeit der Reaktionspartner des Polyurethangels vor Ablauf von zwei Drittel der Schäumungszeit des Polyurethan- Schaumstoffs, vorzugsweise innerhalb einer Zeitspanne zwischen einem Fünftel und einem Drittel der Schäumungszeit, endet.

Bei den im nachfolgenden Ausführungsbeispiel verwendeten Polyolen handelte es sich um Polyetherpolyole, die durch Anlagerung von Ethylenoxid und Propylenoxid an ein Startermolekül erhalten werden. Sie sind in der nachfolgenden Tabelle zu- sammengestellt. TMP steht für Trimethylolpropan.

Reaktionspartner für ein Polyurethangel:

Eine Mischung aus 60 Gewichtsteilen Polyol 1 , 105 Gewichtsteilen Polyol 2 und 135 Gewichtsteilen Polyol 3 wurde mit 38 Gewichtsteilen eines Methylendiisocya- nats 1 (MDI) mit einem Gehalt an NCO von 29 % homogen vermischt. Wird dieser Mischung 1 Gewichtsteil eines Katalysators aus 1 ,4-Diazabicyclo[2.2.2]octan als 33 gew.%ige Dispersion in Dipropylenglykol (DABCO 33%) hinzugefügt, so erhält man ein Polyurethangel in einer Gelierzeit von 40 s. Diese Gelierzeit verringert sich auf 18 s, wenn zusätzlich 1 Gewichtsteil Zinnoktoat als zusätzlicher Katalysa- tor beigegeben wird.

Herstellung eines Polyurethanschaumstoffs mit Geleinlagerungen:

Das in einem Vormischkopf vermischte Reaktionsgemisch für ein Polyurethangel wurde nach der Zumischung von DABCO 33% und Zinnoktoat als Katalysatoren innerhalb von 10 s, also innerhalb von etwa 56 % der mit 18 s ermittelten Gelier- zeit, in einem Hauptmischkopf mit insgesamt 2800 Gewichtsteilen der Reaktionskomponenten für den weichen Polyurethanschaumstoff vermengt und innerhalb von insgesamt 15 s, also innerhalb von 80 % der Gelierzeit, auf ein Transportband zur Blockschäumung aufgebracht.

Als Reaktionskomponenten für den weichen Polyurethanschaumstoff wurde eine Mischung aus 75 Gewichtsanteilen Polyetherpolyol mit überwiegend primären Hydroxylendgruppen auf Basis von Trimethylolpropan mit einer OH-Zahl von 185 mg KOH/g, aus 20 Gewichtsanteilen eines trifunktionellen Polyetherpolyols mit alternierenden C ₂ und C ₃ Polyoxyalkylenblöcken mit einer OH-Zahl von 33 mg KOH/g, aus 5 Gewichtsanteilen eines Calciumcarbonats mit einer Korngröße von 5 bis 15 μηπ, aus 0,7 Gewichtsanteilen Harnstoff (36 % in Wasser) als Aminvernet- zer, aus 0,4 Gewichtsanteilen Sorbit in (33 % in Wasser) als Hydroxylvernetzer, aus 0,08 Gewichtsanteilen DABCO 33 % als Schäumungskatalysator, aus 0,15 Gewichtsanteilen eines tertiären Amins (Ν,Ν'-Tetramethylhexamethylendiamin) als Schäumungskatalysator, aus 0,06 Gewichtsanteilen eines Zinnoktoats als Schäu- mungskatalysator, aus 1 ,2 Gewichtsteilen eines Silikonschaumstabilisators als Zellöffner, aus 1 ,4 Gewichtsanteilen Wasser als Treibmittel und aus 39 Gewichtsanteilen an Toluoldiisocyanat mit einem NCO-lndex von 96 eingesetzt. Die Schäumungszeit betrug 41 s bis zur Klebefreiheit.

In der nachstehenden Tabelle sind die Schaumstoffeigenschaften des erfindungsgemäßen Polyurethanschaumstoffs mit Geleinlagerungen von 1 1 Gew.% entsprechend dem Ausführungsbeispiel den Eigenschaften eines Polyrethanschaumstoffs aus den gleichen Reaktionskomponenten, jedoch ohne Geleinlagerungen gegen- übergestellt.

Abgesehen von diesen Unterschieden weisen diese Polyurethanschaumstoffe ohne Geleinlagerungen schlechte Durchlüftungseigenschaften insbesondere aufgrund der erhebliche Zellverformung bei Belastung auf, während beim erfindungs- gemäßen Polyurethanschaumstoff die offenporige Zellstruktur auch unter Belastung weitgehend erhalten bleibt. Außerdem ist die Temperaturabhängigkeit der Viskoelastizität erfindungsgemäßer Polyurethanschaumstoffe in einem für den Matratzeneinsatz interessanten Temperaturbereich zwischen 15 °C und der Körpertemperatur gegenüber den Vergleichsschaumstoffen gering.