AT227953B - Verfahren zur Herstellung von Schaumstoffen aus thermoplastischen Kunststoffen - Google Patents

Description

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  Verfahren zur Herstellung von Schaumstoffen aus thermoplastischen Kunststoffen 
Es ist bekannt, poröse Kunststoffe durch Behandeln von thermoplastischen Kunststoffen mit nichtlö- senden oder diese nur quellenden Flüssigkeiten als Treibmittel und anschliessendes Schäumen herzustellen.
Dabei werden die thermoplastischen Kunststoffe, z. B. Polystyrol, längere Zeit bei atmosphärischem oder erhöhtem Druck in diesen Flüssigkeiten gelagert, wobei durch Zugabe von geringen Mengen von Lösungs- mitteln das Eindringen der Nichtlöser beschleunigt werden kann.

   Hiebei sollen aber nur geringe Mengen an Lösungsmitteln zugesetzt werden, um ein Verbacken der einzelnen   Polystyrolteilchen   zu vermeiden.
Mischungen aus Lösungsmitteln und Nichtlösern hat man auch schon verwendet, um die Oberfläche von Formkörpern aus thermoplastischen Kunststoffen porös zu machen. 



   In der deutschen Patentschrift   Nr. 8 722 65   wird die Herstellung poröser Folien oder   Überzüge aus   Kunststoffen durch Lösen der Kunststoffe in einem Lösungsmittel unter Zusatz eines Quellmittels beschrieben. Das   Lösungsmittel   soll einen wesentlich niedrigeren Siedepunkt haben als das Quellmittel, und nach dem Verdampfen des Lösungsmittels soll die quellmittelhaltige Masse durch Erwärmen auf Temperaturen, bei denen das Quellmittel verdampft und der Kunststoff thermoplastisch ist, aufgeschäumt werden. Als Lösungsmittel   für Polystyrol   sind in dieser Patentschrift Methylenchlorid und als Quellmittel   nichtaroma-   tische Kohlenwasserstoffe, deren Siedepunkte merklich über dem des Lösungsmittels liegen, genannt. Als Quellmittel wird z. B.

   Benzin mit den Siedegrenzen   95 - 12'ÜoC erwähnt.   Nach diesem bekannten Verfahren lassen sich nur grobporige Schaumstoffe, z. B. Folien, mit einem Raumgewicht von etwa 300   g/l   herstellen. 



   Es wurde nun gefunden, dass man feinporige und leichtere Schaumstoffe aus thermoplastischen Kunststoffen erhält, wenn man sie aus Lösungen der Kunststoffe in solchen Mischungen von niedrigsiedenden Lösungsmitteln und organischen nichtlösenden oder nur quellenden Flüssigkeiten herstellt, die eine nichtlösende oder nur quellende organische Flüssigkeit enthalten, deren Siedetemperatur höchstens unwesentlich höher, vorzugsweise aber niedrige. - als diejenige des Lösungsmittels ist. Unter Lösungen von Kunststoffen in derartigen Mischungen im Sinne der Erfindung verstehen wir auch entsprechende hochviskose Lösungen, die üblicherweise als Pasten bezeichnet werden. 



   Es ist überraschend, dass die den Kunststoff nichtlösenden oder nur quellenden organischen Flüssigkeiten trotz ihrer niedrigen Siedetemperatur, die sogar vorzugsweise niedriger als die des Lösungsmittels sein kann, von thermoplastischen Kunststoffen zurückgehalten werden, während das Lösungsmittel verdampft, und dass aus den nach dem Abdampfen des Lösungsmittels erhaltenen Massen sehr feinporige, elastische Schaumkörper, insbesondere geschäumte Folien und Überzüge, mit besonders niederen Raumgewichten erhalten werden. 



   Als thermoplastische Kunststoffe sind Polystyrol oder Styrolmischpolymerisate besonders geeignet. So geben Mischpolymerisate aus Styrol, z. B. mit Butadien, Acrylnitril und Acrylsäure oder deren Ester, Schaumstoffe von guter Elastizität. Auch Polymerisate von Styrolderivaten, wie Methylstyrol oder Chlorstyrol und halogenierte, besonders nachchlorierte   Polystyrole, können   verwendet werden. Niedrigsieden- 

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 de, nichtlösende oder nur quellende organische Flüssigkeiten, die als Treibmittel wirken, sind im allge- meinen leichtflüchtige Stoffe mit kleiner Diffusionsgeschwindigkeit in thermoplastischen Kunststoffen, z.   B.   aliphatische Kohlenwasserstoffe, wie Pentan, Hexan, Petroläther oder cyclische Kohlenwasserstoffe, wie Cyclohexan, Cyclohexen, Cyclopentan oder Cyclopenten.

   Als Lösungsmittel können vor allem sol- che verwendet werden, die, wie Methylenchlorid, Schwefelkohlenstoff, Methylformiat und Acetonitril u.   a.   eine grosse Diffusionsgeschwindigkeit in thermoplastischen Kunststoffen haben. 



   Für die Herstellung von Folien ist es zweckmässig, eine   10 - 50%igue   Lösung des thermoplastischen
Kunststoffes herzustellen. Dieser Lösung werden   5-50%, vorzugsweise 15-30%,   der nichtlösenden or- ganischen Flüssigkeit, bezogen auf den eingesetzten Kunststoff, zugesetzt. Die Komponenten werden in- nig durchmischt ; dann wird die Lösung in einer Drucknutsche zur Entfernung kleiner ungelöster Teile fil- triert. Die filtrierte Mischung wird in der üblichen Weise zu einer Folie gegossen, wobei je nach der Vis- kosität der Mischung Folien verschiedener Dicke erhalten werden. Das Lösungsmittel soll eine Siedetem- peratur besitzen, die unterhalb des Erweichungsbereiches des entsprechenden Kunststoffes liegt.

   Es kann durch Lagern an der Luft bei Raumtemperatur oder bei erhöhten Temperaturen unter dem Erweichungsbe- reich des Kunststoffes oder bei vermindertem Druck verdampft werden. Zur Beschleunigung des Verdamp- fens kann auch ein Luft- oder Inertgasstrom   uoer   die noch Lösungsmittel enthaltenden Folien geleitet wer- den. Seine Temperatur darf jedoch nicht zu hoch sein, um ein vorzeitiges Schäumen zu vermeiden. 



   Zur Herstellung dickerer, expandierbarer Körper ist es vorteilhaft, von Pasten auszugehen, die-durch
Anteigen des festen Kunststoffes mit   5 - 500/0,   vorzugsweise   20-30%,   Lösungsmittel in den üblichen Mi- schern oder Knetern erhalten werden. Hiebei wird ein Teil des Kunststoffes gelöst und der andere Teil stark angequollen. In diese Kunststoffpaste wird die niedrigsiedende, nichtlösende oder nur quellende or- ganische Flüssigkeit eingeknetet. Man kann die niedrigsiedende, nichtlösende oder nur quellende organische Flüssigkeit aber auch bei der Herstellung der Kunststoffpaste dem Lösungsmittel zusetzen. Die Paste wird anschliessend zu den gewünschten Formkörpern verarbeitet und diese dann, wie oben für die Herstel- lung von Folien erwähnt, vom Lösungsmittel befreit.

   Aus den Pasten kann das Lösungsmittel auch durch Behandeln mit geheizten Walzen weitgehend entfernt werden. 



   Es lassen sich nach diesem Verfahren expandierbare Folien, Platten oder beliebig geformte   Körper aus   thermoplastischen Kunststoffen herstellen, die die als Treibmittel wirkende, niedrigsiedende, nichtlösende oder nur quellende organische Flüssigkeit in homogener Verteilung   enthalten. Diese können, wie üb-   lich, durch kurzes Erwärmen, zweckmässig in heissem Wasser oder mit Heissdampf, zu Schaumstoffen mit sehr kleinen Raumgewichten, die je nach den für das Schäumen gewählten Bedingungen zwischen 10 und 40   g/l liegen, geschäumt werden.   



   Neben nichtlösenden oder nur quellenden, niedrigsiedenden, als Treibmittel wirkenden organischen Flüssigkeiten können den   Kunststoff-Lösungen und-Pasten   auch andere Stoffe, wie Farbstoffe, in der Hitze Gase abspaltende organische Stoffe, Flammschutzmittel usw. zugesetzt werden. 



   Die nach diesem Verfahren hergestellten Schaumkörper können auf den verschiedensten Gebieten der Isolier- und Verpackungstechnik Anwendung finden. Erfindungsgemäss hergestellte Folien eignen sich beispielsweise zur Herstellung von Bechern, als wärmeisolierende Verpackung, als Tapeten und zur Isolierung von elektrischen Leitern. 



   In den folgenden Beispielen werden Gewichtsteile angegeben. 



     Beispiel l : l   Teil eines Mischpolymerisates aus 90 Teilen Styrol und 10 Teilen Butadien wird in 3 Teilen Methylenchlorid gelöst. Diese Lösung wird mit 0, 3 Teilen Pentan gut vermischt. Dann wird daraus eine etwa 0, 7-0,'8 mm dicke Folie gegossen. Nach dem Verdunsten des Methylenchlorids du. ch Lagern an der Luft wird die Folie durch 5 min langes Erhitzen in siedendem Wasser geschäumt. Es wird eine elastische, feinporige Folie mit dem Raumgewicht 20   g/l   erhalten. 



   Beispiel 2 : 3 Teile eines Mischpolymerisates aus 80 Teilen Styrol und 20 Teilen Methylstyrol werden in 7 Teilen Methylenchlorid gelöst    und 0,   6 Teile Hexan in diese Lösung eingerührt. Aus dieser Lösung wird durch Verdunsten des Methylenchlorids eine Folie hergestellt, die nach dem Schäumen in siedendem Wasser eine Dicke von 1 mm und ein Raumgewicht von 25   g/l   hat. 



     Beispiel 3 :   In einem Kneter werden 4 Teile eines Mischpolymerisates aus 90 Teilen Styrol und 10 Teilen Butadien mit 3 Teilen Methylenchlorid und 1, 4 Teilen Pentan gemischt und die entstandene Paste durch eine Schlitzdüse von 3 mm Schlitzweite als Band ausgetragen. Das in dem Band enthaltene Lösungsmittel wird durch Überleiten eines Luftstromes, dessen Temperatur   400C   beträgt, verdunstet. 



  Nach Schäumen des lösungsmittelfreien Bandes in siedendem Wasser wird ein geschäumtes Band mit einem Raumgewicht von 23 g/l erhalten. 



   Beispiel 4 : 2 Teile eines Mischpolymerisates, aus 80 Teilen Styrol und   20 Teilen Acrylnitril,.   

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 1 Teil Methylenchlorid und 0,6 Teilen Cyclohexan werden im Kneter gut vermischt. Aus der zähen Paste wird das Lösungsmittel durch Behandeln auf einer auf 50nC geheizten Walze verdampft. Aus der entstandenen Masse werden Kugeln von 25 mm Durchmesser geformt, die 20h an der Luft bei Raumtemperatur gelagert werden. Nach dem Schäumen in siedendem Wasser haben diese Kugeln einen Durchmesser von 110 mm. 



   Beispiel 5   : 2, 25   Teile nachchloriertes Polyvinylchlorid   (61'ho   Cl) werden in 7,75 Teilen Methylenchlorid gelöst. Man rührt 0,75 Teile Pentan ein und giesst aus dieser Lösung in der üblichen Weise eine Folie. Nach dem Verdunsten des Lösungsmittels durch Lagern an der Luft wird die Folie 1 min in strömendem Dampf bei   1000C   geschäumt. Man erhält eine glatte, elastische, feinporige Folie mit dem Raumgewicht 28 g/l. 



   Beispiel 6 : 12, 5 Teile eines Mischpolymerisates aus 72 Teilen Styrol und 28 Teilen Acrylnitril und 12,5 Teile eines Mischpolymerisates aus 85 Teilen Vinylchlorid und 15 Teilen Vinylacetatwerdenin 75 Teilen Methylenchlorid gelöst. Die Lösung wird mit 8,33 Teilen Pentan verrührt und in der üblichen Weise zu einer Folie vergossen. Nach dem Verdunsten des Lösungsmittels durch Lagern an der Luft wird die Folie im Wasserbad oder Dampfstrom bei 1000C geschäumt. Man erhält eine elastische, feinporige, geschäumte Folie. 



   Beispiel 7 : 2 Teile eines Mischpolymerisates aus 8 Teilen Vinylchlorid, 1 Teil Maleinsäurediäthylester und 1 Teil Maleinsäuredimethylester werden in 8 Teilen Methylenchlorid gelöst. Nach dem Einrühren von 0,5 Teilen Pentan giesst man aus dieser Lösung eine Folie, die nach dem Verdunsten des Lösungsmittels im Wasserbad oder Dampfstrom bei   90 - 950C   geschäumt wird. Man erhält eine feinporige, geschäumte Folie von besonders grosser Elastizität.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH : Verfahren zur Herstellung feinporiger und leichter Schaumstoffe aus Lösungen von thermoplastischen Kunststoffen in Mischungen von niedrigsiedenden Lösungsmitteln und organischen nichtlösenden oder nur quellenden Flüssigkeiten durch Verdampfen des Lösungsmittels und Aufschäumen des Kunststoffes, der die nichtlösende oder nur quellende organische Flüssigkeit enthält, durch Erwärmen auf Temperaturen oberhalb des Erweichungsbereiches des Kunststoffes, dadurch gekennzeichnet, dass solche Mischungen aus einem Lösungsmittel und einer nichtlösenden oder nur quellenden Flüssigkeit verwendet werden, die eine nichtlösende oder nur quellende organische Flüssigkeit enthalten, deren Siedetemperatur höchstens unwesentlich höher, vorzugsweise aber niedriger, als diejenige des Lösungsmittels ist.