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Verfahren zur Herstellung von auftreibbarem, thermoplastischem Material
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines formbaren, thermoplastischen Materials, aus dem poröse Produkte gebildet werden können und ist insbesondere auf formbares Polystyrol anwendbar.
Bei der Herstellung geformter, poröser Gegenstände mit formbaren, thermoplastischen Materialien ergeben sich viele Vorteile. Zuerst werden einzelne Teilchen mit 0, 5 bis 5 mm Durchmesser aus thermoplastischem Material hergestellt, dann wird mit niedrigsiedenden Kohlenwasserstoffen als Schaummittel imprä- giert ; beispielsweise wird nach dem Verfahren der belgischen Patentschrift Nr. 533086 Polystyrol mit C4-Kohlenwasserstoffen imprägniert.
Dabei werden einzelne Teilchen aus thermoplastischem, polymerem Material, z. B. aus Poly-
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Kohlenwasserstoffen, die unter Normaldruck bei etwa 00 C sieden, imprägniert. Die erhaltenen imprägnierten Teilchen geben aber allmählich brennbare Stoffe ab und bringen dadurch während des Transports und der Lagerung in schlecht gelüfteten Räumen eine gewisse Feuergefahr mit sich. Die Feuergefahr ist umso grösser, je niedriger der Siedepunkt des vorhandenen Kohlenwasserstoffes ist.
Es ist bekannt, dass die besten Ergebnisse bei der Herstellung eines geformten Produkts erhalten werden, wenn diese Teilchen aus thermoplastischem Material, z. B. durch eine kurze Behandlung in heissem Wasser oder Dampf, teilweise aufgetrieben wurden, während man dafür sorgt, dass sie sich nicht zusammenballen. Die auf diese Weise aufgetriebenen thermopla- stischen Kügelchen besitzen oft eine innere Cellularstruktur und haben einen Durchmesser, der um das Mehrfache grösser ist als jener der ursprünglichen Teilchen. Diese aufgetriebenen Kügelchen lässt man normalerweise abkühlen und altern, indem man sie kurze Zeit der Luft aussetzt ; sie können dann bei dem abschliessen- den Pressverfahren viel leichter gehandhabt werden und ergeben bessere Produkte als die ursprünglichen imprägnierten Teilchen.
Sie haben eine viel geringere Neigung, niedrigsie- dende Kohlenwasserstoffe entweichen zu lassen, als die imprägnierten Teilchen und sind deshalb viel weniger feuergefährlich.
Diese Kügelchen haben aber eine extrem niedrige Schüttdichte, wodurch es schwierig und unwirtschaftlich ist, sie zu den einzelnen verarbeitenden Betrieben zu transportieren.
Selbst die Lagerung in jenen Gebäuden, in welchen sie sowohl hergestellt als auch für Formverfahren verwendet werden, bereitet Schwierigkeiten.
Es ist ferner bekannt, zur Herstellung von porösen Formkörpern aus thermoplastischen Kunststoffen feinteilige thermoplastische Kunststoffe, die als Treibmittel in homogener Verteilung die Kunststoffe nicht lösende oder nur quellende Flüssigkeiten mit einem Siedepunkt, der niedriger als der Erweichungspunkt des betreffenden Kunststoffes liegt, durch Erwärmen auf Temperaturen oberhalb der Siedepunkte der in den Kunststoffen enthaltenen flüssigen Treibmittel zu verschäumen, wobei zuerst bis zu einem porösen Körper mit verhältnismässig hoher Schüttdichte, z. B. von 80-100 g/l, vorgeschäumt werden kann ; das so erhaltene Produkt kann, gegebenenfalls in einer Form, erwärmt werden, wobei eine Volumszunahme sowie eine Abnahme des spez. Gewichtes erfolgt.
Zur Erhöhung der Elastizität des geschäumten Materials kann dieses, wie z. B. bei Kork, verdichtet werden, z. B. durch Zusammenpressen der Masse in kalten Pressen.
Bei diesen bekannten Verfahren werden Treibmittel mit einer relativ geringen Flüchtigkeit verwendet. Die so hergestellten, teilweise expandierten Kügelchen, welche noch restliches Treibmittel enthalten, sind ungefährlich, da. das Treibmittel nur eine geringe Flüchtigkeit aufweist.
Kügelchen aus thermoplastischem Material, die hingegen mit unter Normaldruck bei etwa 00 C siedenden, normalerweise gasförmigen Kohlenwasserstoffen als Treibmittel imprägniert sind, müssen auf Grund der höheren Flüchtigkeit des Treibmittels in gasdichten Stahlbehältern, die teuer und, auf Grund der voluminösen Beschaffenheit des Inhalts, für eine Verfrach-
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tung sehr unwirtschaftlich sind, gelagert werden.
Es hat sich nun gezeigt, dass aufgetriebene Kügelchen, die sich von einem thermoplastichen, mit unter Normaldruck bei etwa 00 C siedenden, normalerweise gasförmigen Kohlenwasserstoffen imprägnierten Material ableiten, unter Druck, insbesondere unter mechanischem Druck, auf eine Schüttdichte von etwa 0, 08 bis 0, 32 kg/l zusammengedrückt werden können, wobei ein bequem und wirtschaftlich lagerfähiges und transportierbares auftreibbares Material mit verringerter Feuergefährlichkeit erhalten wird, das verbesserte Enderzeugnisse liefert.
Anschliessend wird das Material in einer Form aufgetrieben, wobei poröse Formgegenstände erhalten werden, die im wesentlichen mit den Produkten lUS thermoplastischen Kügelchen, die nicht zusammengedrückt wur- den, identisch sind und den bekannten, aus vorgeschäumten, jedoch nicht zusammengepressten Erzeugnissen hergestellten Produkten überlegen sind, vorausgesetzt, dass der angewendete Druck nicht so stark war, dass er eine nennenswerte Menge der Kügelchen oder der intercellularen Wände, die gegebenenfalls innerhalb der Kügelchen vorhanden sind, zum Platzen bringt.
Das Verfahren gemäss der Erfindung zur Herstellung von thermoplastischem Material, das unter Formgebung zu porösen Gegenständen verarbeitet werden kann, besteht demgemäss darin, dass man aufgetriebene Kügelchen, die von einem thermoplastischen, mit unter Normaldruck bei etwa 0') C siedenden, P0r- malerweise gasförmigen Kohlenwasserstoffen imprägnierten Material abgeleitet sind, einem Druck, vorzugsweise mechanischem Druck, aussetzt, bis ihre Schüttdichte zwischen 0, 08 und 0, 32, vorzugsweise zwischen 0, 16 und 0,32kgll beträgt. Man setzt sie dem Druck so kurze Zeit aus, dass ein Platzen nennenswerter Mengen der Kügelchen oder der in den Kügelchen gegebenenfalls vorhandenen intercellularen Wände nicht auftritt.
Als aufgetriebene Kügelchen werden vorzugsweise solche einem Druck ausgesetzt, die an der Luft gekühlt und gealtert wurden.
Die beim Verfahren gemäss der Erfindung entstehenden, zusammengedrückten Kügelchen sind viel weniger feuergefährlich und weisen auch eine höhere Schüttdichte auf als die ursprünglichen, aufgetriebenen Teilchen, wodurch sich wesentliche Vorteile bei der Verfrachtung dieser Produkte ergeben. Solche zusammengedrückte Teilchen können bei der Herstellung poröser Formgegenstände verwendet werden, wobei die gemäss der Erfindung in einer ersten Stufe vorgedehnten und anschliessend wieder zusammengedrückten Kügelchen beim endgültigen Verformen auf einen grösseren Umfang gebracht werden können, als die bekannten Produkte, welche ohne Zusammendrücken auf
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drückte Kügelchen gemäss der Erfindung ver- wendet, treibt man sie vorzugsweise teilweise auf, z.
B. durch eine kurze Behandlung mit heissem Wasser oder Dampf, um sie eine Zeit- lang in Luft zu altern, h : vor man sie in die
Form gibt.
Das folgende Beispiel erläutert die vorlie- gende Erfindung :
Durch partielles Aufrreib, in Wasser von
95-980 C wurden Polystyrol-Kügelchen aus PolystyroTteilchen hergestellt, die mit einem
Gemisch von C-Kohlen asserstoffen imprä- gniert wurden. Diese Kügelchen wurden zur
Entfernung des Wassers zcntrifugiert, gekühlt und etwa 2 Stunden lang in Luft gealtert. Die
Kügelchen wurden dann in einen Stahlring von
20 cm Durchmesser und'i cm Höhe gegeben ; diese Form wurde mit einer ringförmigen
Stahlplatte bedeckt, die klein genug war, um in den Ring zu gleiten. Danach wurde auf die
Stahlplatte mittels einer hydraulischen Presse ein Druck ausgeübt.
Ein Druck von 7 kg/cm2 drückte die Kügelchen zu einer Schüttdichte von 0. 16 kg/l zusammen. ohne eine nennens- werte Menge der Kügelchen bzw. ihrer inter- cellularen Wände zum Platzen zu bringen, was durch die nahezu vollständige Rückgewinnung der ursprünglichen, vor dem Zusammendrücken gemessenen Schüttdichte beim erneuten Erhit- zen in Wasser bei 95-980 C nachgewiesen werden konnte. Die anschliessende Verformung ergab poröse Formgegenstände, die von den mit nicht zusammengedrückten Kügelchen er- haltenen Gegenständen nicht unterschieden werden konnten. Nachdem der Druck 5 Minu- ten lang aufrecht erhalten wurde, zeigten die
Kügelchen eine sehr geringe Tendenz, ihre ursprüngliche Grösse während der folgenden 44 Stunden bei Zimmertemperatur anzunehmen.
Sie konnten ohne drucksichere Behälter oder sonstige teuere Verpackung transportiert werden.
Bei Anwendung eines Druckes von 14 kg/cm2 wurden ähnliche zusammengedrückte Kügel- chen mit ähnlichen Eigenschaften, wie die eben beschriebenen, erhalten, mit der Ausnahme, dass sie eine Schüttdichte von nahezu 0, 32 kg/l be- sassen.
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