Verfahren zur Herstellung poröser Produkte. Die vorliegende Erfindung hat die Her- @:tellung poröser Produkte und im besonderen die Herstellung solcher Produkte von niedri gem spezifischem Gewicht, und einheitlichem Aufbau zum Gegenstand.
Bis anhin wurden künstliche, schwamm ähnliche Produkte aus organischen Zellulose- derivaten auf verschiedene Weise hergestellt. Eine dieser Methoden zur Herstellung schwammartiger Produkte besteht darin, der plastischen Masse vor der Formgebung oder vor andern Fabrikationsprozessen eine flüch tige Flüssigkeit beizumischen und sie später durch Hitzeanwendung zti expandieren.
Bis her sind als Zusätze zu plastischen Massen zwecks Herstellung gefärbter Produkte oder zwecks Veränderung der physikalischen Ei genschaften der Masse Pigmente oder ver schiedenste Füllmittel vorgeschlagen worden, und man hat auf diese Weise tatsäehlicli schwammartige Produkte, die Pigmente oder Füllmittel enthielten, herstellen können, doch war bisher nicht bekannt, dass die Anwesen heit dieser Pigmente oder Füllmittel einen Einfluss auf die Grösse oder Verteilung der sich in der plastischen Masse bildenden Poren auszuüben vermag.
Die bisher erhaltenen porösen Massen sind manchmal als schwammartige Erzeugnisse be schrieben worden, und sie waren tatsächlich -- ohne weiter auf ihre übrigen Eigenschaf ten einzugehen - schwammartig in dem Sinne, dass die Poren ganz unregelmässig in bezug auf Grösse und Verteilung in der pla stischen Masse vorhanden waren, wie es auch die Poren in natürlichen Schwämmen sind.
1's war zwar schon früher versucht worden, pla- 5tiselte, poröse Produkte von niedrigem spe zifischem Gewicht herzustellen, die eine feste Struktur und kleine, gleich grosse und gleich mässig verteilte Poren besitzen, als sy ntheti- selier Ersatz für zum Beispiel Balsaholz, je<B>,</B> doch bisher ohne Erfolg.
Trotz der offensieht- lich grossen Naehfrage nach einem Kunstpro dukt dieses Typus was es bis zum Zeitpunkt der vorliegenden Erfindung nicht möglieb, eine praktische Methode zur planmässigen Er zeugung der Poren in der plastischen Masse anzugeben, eine Methode, die es gestatten würde, ein Produkt von niedrigem spezifi- @:ehem Gewicht - z.
B. eine Masse, deren Ge- wieht weniger als 0,12816 g pro cm3 beträgt --, in der die Poren gleich gross und gleicli- mässig verteilt sind, herzustellen.
Diese Schwierigkeiten lassen sich gemäss dem Verfahren nach vorliegender Erfindung überwinden, wenn inan eine gleichmässige Mi- scliung aus 100 Gewichtsteilen eines organi schen Zellulosederivates mit 0,5 bis 2,5 Ge wichtsteilen eines körnigen, wasserunlöslichen, hitzebeständigen Pulvers, das mindestens zur Hauptsache ein 100-Dlaschensieb passiert, von einem 325-ilasehensieb aber zurückgehalten wird,
und das sieh dem organischen Zellulose- derivat gegenüber inaktiv und chemisch inert verhält., und mit 10 bis 25 Gewichtsteilen einer flüchtigen Flüssigkeit, in der das Zellulose derivat bei 210C nicht löslich, dagegen bei 720C löslich ist, herstellt und das Gemisch unter einem Druck, der grösser als der Dampfdruck der flüchtigen Flüssigkeit ist, erhitzt, bis die Masse durchgehend eine Tem peratur von 122 bis 2320C erreicht hat und worauf der Druck verringert und das entstan dene poröse Produkt gekühlt wird.
Das Pul ver, das vorzugsweise eine Korngrösse aufwei sen soll, die ein Passieren durch ein 100-Ma- schensieb gestattet, das aber zu grob sein soll, um ein 200-Maschensieb zu durchlaufen, be steht zweckmässig aus Aluminium, Kupfer, Ahuniniumoxyd, Bariumsulfat, Zinkoxyd oder Glimmer. Es wird zweckmässig im Verhältnis von etwa 0,8 bis 1,5 Teilen pro 100 Teile Zellu- losederivat verwendet.
Die vorliegende Erfindung besteht zum grössten Teil in der Entdeckung einer Tat sache, deren Bedeutung bisher gar nicht er kannt worden war, der Tatsache nämlich, dass die Anwesenheit eines körnigen Pulvers in ganz bestimmten, begrenzten Mengenverhält nissen und von einer bestimmten Teilchen grösse, wie sie vorstehend angegeben wurden, bei Verwendung mit einer flüchtigen Flüssig keit zusammen in bestimmten, begrenzten Mengenverhältnissen, die Bildung von po rösen, plastischen Massen von niedrigem spe zifischem Gewicht mit feinen und in bezug auf Grösse und Verteilung ungewöhnlich gleichmässigen Poren ausserordentlich erleich tert.
Eine solche Masse konnte bisher nach einem praktischen Verfahren nicht hergestellt werden.
Die einzelnen Partikel des Pulvers wirken bei der Porenbildung als Keime. Dies war bis her als wissenschaftliche Tatsache schon be kannt, doch hat man davon in der Praxis bei der Herstellung von porösen plastischen Mas sen des beschriebenen Typus noch keilen Ge brauch gemacht.
Pigmente und die übrigen körnigen Füllmittel, die gewöhnlich bei der Herstellung plastischer Massen verwendet werden, sind viel zu feinkörnig und werden normalerweise auch in -viel zu grossen Mengen zugesetzt - dies trifft hauptsächlich bei Füll- mitteln zu - so dass sie der Bildung poröser Massen von niedrigem spezifischem Gewicht mit gleich grossem und gleichmässig verteilten Partikeln nur hinderlich sind.
Wenn man aber ein körniges, Pulver, des sen Korngrösse in der Hauptsache zwischen Maschenweite 100 und 325 liegt, im Verhält nis von 0,5 bis 2,5 Gewichtsteilen pro 100 Ge wichtsteile eines organischen Zelllil.osederiva- tes verwendet und 10 bis 25 Gewichtsteile einer flüchtigen Flüssigkeit des hier angege benen Typus zugibt, so ist es verhältnismässig einfach und äusserst praktisch, ein poröses Produkt, das weniger als 0,12816 g pro cm:' wiegt und feine Poren aufweist, deren Einzel volumen allgemein weniger als 0,0161 cm, (0,001 cu. inch) beträgt und die ausserordent lich gleichmässig in bezug auf Grösse und Ver teilung sind, herzustellen.
Es ist nicht absolut erforderlich, dass alle Teilchen, die ein 100 Maschensieb nicht passieren, oder Teilchen. die ein 325-Maschensieb durchlaufen, ausge sondert werden müssen, doch können sie nur in sehr kleinen Mengen geduldet werden, das heisst sie dürfen nur maximal 5 % des Total ausmachen, will man ein Produkt erhalten, das sich wirklich als Ersatz für Balsaholz eig net. Bei der handelsmässigen Fabrikation sollte man jedoch bemüht sein, die Grösse der Pulverpartikel auf eine bestimmte, begrenzte Maschenweite zu beschränken.
Der Keimbildner muss ferner aus körni gen, wasserunlöslichen, hitzebeständigen Par tikeln bestehen, die mit organischen Zellulose derivaten chemisch nicht reagieren und bei allen Temperaturen, die während des Herstel lungsprozesses dieser plastischen Massen auf treten können, keine Reaktion mit den Zellu- losederivaten eingehen.
Die Substanzen, die bevorzugt als Keimbildner bei der Porenbil dung Verwendung finden können, sind bereits erwähnt worden, aber auch viele andere Stoffe, die diesen Bedingungen genügen, kön nen vom Fachmann benützt werden, so zum Beispiel Siliziumdioxyd, Silicagel, Silizium karbid, Fullererde, Bronze, Aluminiumbronze und Hessing. Auch andere Stoffe, besonders Metalle wie Eisen, Nickel und Zink, wären im.
Prinzip geeignet, wenn sie nicht unter den üblicherweise vorherrschenden Bedingungen zu einer ausgesprochenen chemischen Aktivi tät neigen würden; diese letztgenannten Sub stanzen erfüllen nämlich die Anforderung, sich plastischen Massen aus Zellulosederivaten gegenüber inert zu verhalten, nicht. Nur wenn sie bei allen in der Fabrikation auftretenden Temperaturen keine zu grosse chemische Ak tivität entwickeln, können sie mit Erfolg ver wendet werden.
Vorausgesetzt, dali man Keimbildner im richtigen Mengenverhältnis und von der rich tigen Grösse und die flüchtige Flüssigkeit im richtigen Mengenverhältnis anwendet, werden sich nach Zugabe des Kennbildners zur ATi- schung vor der Bildung eines porösen Pro duktes die Poren mit Sicherheit in gleicb- mässiger Grösse und gleichmässiger Verteilung im porösen Erzeugnis bilden;
doch kann man bei Abweichung von den engen Grenzen, die man in bezug auf Mengenverhältnis und Korngrösse des Keimbildners einhalten muss, überraschend schnell zu Resultaten gelangen, die praktisch wertlos sind oder die - wenn überhaupt. - sieh nur wenig von den bisher erzeugten schwammartigen Produkten unter scheiden.
Wenn zum Beispiel ein grösserer Prozentsatz der Keimbildner Korngrössen über l00 Maschen besitzt und/oder weniger als 0,5 Teile pro<B>100</B> Teile Zellulosederivat ver wendet werden, steigt die Porengrösse rasch an, und an Stelle eines brauchbaren Ersatzes für Balsaholz bildet sich ein grobporiges, schwammähnliches Produkt., das einem ganz ohne Keimbildnerzusatz hergestellten Erzeug nis stark ähnelt.
Übersteigt anderseits die Menge an Keimbildner das Verhältnis von 2,5 Teilen pro 100 Teile Zellulosederivat oder sind Keimbildner von einer Korngrösse unter 325 Maschen verwendet worden, so erhält man ein äusserst feinporiges Produkt, das sieh nicht stark ausgedehnt hat und das im grossen ganzen wertlos ist. Werden jedoch die angege benen Grenzen eingehalten, so bildet sich ein Erzeugnis, das bei optimalem Expansionsgrad gleich gross und gleichmässig verteilte Poren aufweist. Die Verwendung dieser Kennbildner bei der Herstellung poröser Erzeugnisse des vor liegenden Typus gestattet. eine genaue Ein stellung der Porengrösse und Porenanzahl und somit auch des wahren spezifischen Gewichte: des porösen Erzeugnisses.
Bei Konstanthal- tung aller andern Faktoren ist die Anzahl Poren, die sieh gemäss dein vorliegenden Ver fahren in jeder dieser gegebenen Mischungen bilden, der Anzahl Keimbildner proportional, die pro Gewichtseinheit der 1-1ischung verwen det wurden.
Der Expansionsgrad, der wäh rend des Porenbildungsprozesses im plasti schen Material erreicht wird und damit auch das wahre spezifische Gewicht der porösen Masse, ist. - wiederum bei Konstanthaltun, aller übrigen Faktoren - abhängig von der Grösse und der Konzentration der Keimbild ner und zu einem gewissen Grade auch vom Material, das als Keimbildner figuriert.
Die Aktivität des Keimbildners hängt so wohl vom Material als auch von seiner Form ab. So ist Aluminiummetallpulver von bevor zugter Korngrösse aktiver und gestattet eine stärkere Expansion des porösen Materials als Eisenpulver von gleicher Korngrösse. Ander seits ist zum Beispiel Aluniiniumpulv er von bevorzugter Korngrösse, das viele scharfe Kan ten und unregelmässige Formen besitzt, ak tiver, und bewirkt stärkere Ausdehnung der Masse als das gleiche Metallpulver von glei cher Korngrösse, dessen Teilchen aber Kugel form besitzen.
Der Begriff körnig wird in der Patentbeschreibung und in den Ansprü chen clurchwegs in seiner normalen Bedeutung- verwendet und bedeutet ein Pulver, in dem die grössten und die kleinsten Dimensionen der einzelnen Teilchen von ähnlicher Grössen ordnung sind, im Gegensatz zu Fasern oder nadelartigen Teilchen, bei denen die grössten Dimensionen die kleinsten uni ein Vielfaches übersteigen. Die einzelnen Teilchen des kör nigen Pulvers können natürlich auch scharfe Kanten und unregelmässige Formen besitzen und müssen keineswegs in der Hauptsache kubisch oder kugelförmig sein.
Experimentelle Untersuchungen haben ferner gezeigt, dass, je höher die Wärmeleitfähigkeit und die spe- zifische Wärme des Keimbildners ist, desto grösser auch die Ausmasse der Expansion, die während des erfindungsgemässen Verfahrens vor sich geht, sein wird.
Die flüchtige Flüssigkeit, die in den Ge mischen der vorliegenden Erfindung enthal ten ist, übt zwei Funktionen aus: 1. sie ver schweisst einmal das plastische Material bei der im Verfahren angewendeten erhöhten Temperatur und 2. sie dehnt die plastische Masse aus, was den gewünschten porösen Bau zur Folge hat.
Diese flüchtige Flüssigkeit darf nur eine relativ geringe Lösungswirkung auf das verwendete organische Zellulosederi- vat ausüben. So sollte sie zum Beispiel bei Zimmertemperatur (etwa 210 C) und bei Ver wendung in den für die vorliegende Erfin dung nötigen Mengen die Teilchen des orga nischen Zellidosederivates noch als gesonderte Partikel bestehen lassen, das heisst das Zellu- losederivat sollte eher ein unzusammenhängen des Gemisch als eine zusammenhängende pla stische Masse darstellen.
Anderseits aber muss sie bei den verwendeten erhöhten Tempera turen, das heisst bei 122 bis 2320 C, eine ge nügende Lösungswirkung besitzen, um die Teilchen des Zellulosederivates vollständig miteinander verschweissen zu können und auf diese Weise eine zusammenhängende pla stische Masse zu liefern. Flüchtige Flüssigkei ten dieses Typus werden von den Fachleuten als bei Zimmertemperatur inaktive Flüssig keit bezeichnet.
Die flüchtige Flüssigkeit sollte vorzugsweise genügend flüchtig sein, um bei der Verfahrenstemperatur einen Dampfdruck von 10,55 kg/cm= zLi besitzen. Man kann eine Flüssigkeit auf ihre Eig nung als Zusatz zu diesen Gemischen auf fol gende Weise prüfen: Man mischt 1 g des zu verwendenden Zellulosederivates mit<B>100</B> g der Flüssigkeit.
Lässt diese Behandlung die Partikel des Zellidosederivates bei 210 C als gesonderte, nicht zusammengeballte Teilchen, löst die Partikel jedoch bei 720 C, so darf man sich dieser Flüssigkeit als Zusatz zu den Ge mischen bedienen, vorausgesetzt natürlich, dass zwischen Flüssigkeit, und Zellulosederivat bei Temperaturen wie 2320 C (4500 F) keine chemische Reaktion eintritt..
Die flüchtige Flüssigkeit kann eine ein zelne Verbindung oder eine Mischung von einem oder mehreren aktiven Lösungsmitteln mit verschiedenen Nichtlösungsmitteln sein, die mit den Lösungsmitteln im verlangten Verhältnis mischbar sind. Als Zusatz zu Ge mischen, die Zelluloseazetat mit, einer Azetyl- zahl 52-53 als plastisches Material enthalten, werden bevorzugt Mischungen von Aceton und Äthanol, die 70 bis<I>100,w,</I> Äthanol und bis zu 30 J,1 Aceton enthalten, verwendet.
Zellulose azetate mit höherer Azetylzahl erfordern eine grössere Menge Aceton. Man kann sich aber auch anderer Mischungen von aktiven Lö sungsmitteln für Zellulosederivate bedienen, z. B. niederer aliphatiseher Ketone, Äther, Ester, Chloroform, Äthylendichlorid, Methyl- chlorid, Benzol und ähnlicher Substanzen, in Verbindung mit verschiedenen Nichtlösungs mitteln, die sich mit den erwähnten Lösungs mitteln mischen lassen. Aitch inaktive Lö sungsmittel allein, z.
B. niedere aliphatische Alkohole, lassen sich mit Erfolg bei Zellulose- estern und -ätliern verwenden.
Gebraucht man eine zu grosse Menge der flüssigen Komponente, so kann man eine giunmiartige -lasse erhalten; die Herstellung eines brauchbaren porösen Produktes wird dadurch praktisch verunmöglicht. Wird aber auf der andern Seite eine zu kleine Menge an Lösungsmitteln verwendet, so kann man eine ungenügende Verschweissung der Masse und eine nicht erwünschte zu geringe Expansion beobachten.
Die vorliegende Erfindung lässt sich all gemein bei organischen Zellulosederivaten verwenden. Zelluioseester und -äther und be sonders die Zelluloseester aliphatischer Mono- carbonsäuren, wie z. B. Zelluloseazetat, Zellu- loseazetat-biityrat und ähnliche Verbindun gen, werden bevorzugt als plastische Kompo nente in den Gemischen gemäss der vorliegen den Erfindung benützt.
Ferner sollen Äthyl- zellulose, Benzylzellulose und Zellulosepropio- nat als weitere Zellülosederivate, die sich als plastische Komponente für Mischungen gemäss der vorliegenden Erfindung eignen, genannt werden.
Die beste Methode zur Herstellung der er wähnten Gemische besteht darin, die einzelnen Komponenten einfach in Pulverform zusain- menzumisehen. Um die Homogenität der illi- schungen zu gewährleisten, werden vorzugs weise solche plastische Massen verwendet, die in Pulverform vorliegen oder deren Teilchen genügend klein sind, um ein 0,9525-em-:lla- schensieb zu passieren. Die Gemische können auch auf Mischwalzen mit anschliessender Pul verisierung oder in ähnlichen Maschinen her gestellt werden;
da aber auf diese Weise eine Kontrolle des Flüssigkeitsgehaltes in manchen Fällen schwierig sein dürfte, wird diese Ar beitsweise nicht bevorzugt.
Den Zellulosederivaten können auch Weich macher zugesetzt werden, doch verbessert ein Zusatz an Weichmachern im allgemeinen die physikalischen Eigenschaften, die die leerzu stellenden porösen Produkte besitzen und die sie so begehrt machen, nicht; ein solcher Zu satz kann unter Umständen sogar die pliysi- kaliselieii Eigenschaften verschlechtern.
Ausführungsformen des V erfahrene gemäss der vorliegenden Erfindung werden an Hand der folgenden Beispiele beschrieben. Mengen angaben erfolgen - falls nicht ausdrücklich anders angegeben - immer in CTewichtsteilen.
Die beiliegende Zeichnung sei kurz erklärt Fig. 1 stellt ein durch Kompression ge formtes, poröses Erzeugnis, hergestellt nach dem Verfahren gemäss der vorliegenden Er findung, dar (Ansicht senkrecht zur Expan- sionsrichtung). Die Poren sind zur Veran schaulichung in stark vergrössertem Zustand gezeichnet.
Fig. 2 zeigt das gleiche poröse Produkt wie Fig. 1 (Ansieht diesmal parallel zur EYpan- sionsriclitung).
Fig. 3 stellt ein durch Auspressung geform tes Erzeugnis dar. Ansicht senkrecht zur Aus pressungsrichtung.
Fig. 4 zeigt das gleiche poröse Produkt wie Fig. 3. Ansicht diesmal parallel zur Auspress- richtung. Fi-. 5 stellt den Typus eines Produktes dar, das ohne Zusatz von porenbildenden Heimbildnern hergestellt wurde.
<I>Beispiel 1:</I> 100 Teile Zelluloseazetatpulver, körnig, Azetylzahl: 52-53, 1.3,7 Teile eines Lösungs mittels, enthaltend 79J Äthanol und 21 Aeeton, gekühlt auf etwa 4,50, und 1,0 Teile Aluminiunioiyd (Masehenweite 200 bis 300)
werden in einen hermetisch verschlossenen Sehaufelinischapparat gegeben und 11."#.Stun- den gemischt. Nach vollständiger Durch- inisehung wird die Masse in eine Kompres- sionsforin von 25,4 X 30,8 cm übergeführt. Der Kolben des Formzylinders wird mittels eines Druckes von etwa 91 Wein-' auf die Mi schung gedrückt und die Mischung mittels Dampfheizung an den Wänden der Form auf eine Temperatur von etwa 1490 C erhitzt.
Nach etwa 3 Minuten wird der Kolben schnell 2,5 bis 3,8 ein weit über die Form hinaus ge hoben, wobei sich der Druck auf der Form- inischung verringert und eine Ausdehnung der erhitzten, komprimierten Mischung gestat tet. Der Heizdampf an den Wänden der Form wird durch Kühlwasser ersetzt und der Inhalt der Form gekühlt. Sobald Form und Inhalt auf etwa 21,0 C abgekühlt sind, wird der Kol ben noch weiter zurüekgeselioben und die ge formte plastische ?Masse aus der Form ent fernt.
Darauf wird sie in eine Trockenkammer übergeführt, wo sie von etwa vorhandenen flüchtigen Lösungsmittelresten, die noch in ihr enthalten sein könnten, befreit wird.
Auf diese Weise erhält man nach Entfer nung der äussern Haut einen porösen Zellu- loseazetatlilock von 5 X 25 X 3,8 ein und einer Dichte von<B>0,08811-</B> pro Dieses poröse Produkt. enthält eine Menge kleiner Poren, die gleichinä13ig in der einheitlichen, festen pla- stiselien Masse verteilt. liegen. Die Poren be sitzen eine längliche Form und sind in der Richtung der Kolbenbewegung orientiert, das heisst nach der 3,8-cm-Diniension, wie Fig. 1 und 2 zeigen. Ihr kleinster Durchmesser liegt.
zwischen 0,02 bis 0,08 cm und ihre längste Dimension zwischen 0,04 bis 0,16 ein. Das Volumen einer Pore beträgt 16,4. 10-e bis 2,8.<B>10-5</B> cm3. Das poröse Erzeugnis besitzt 3<B>3</B> parallel mir Orientierungsrichtung folgende physikalischen Eigenschaften:
Spezifisches Gewicht: 0,08811 g pro cd, Druckfestigkeit/Veränderung des speziTi- sehen Gewichtes: 39, Elastizitätsmodul :<B>6.</B> 104, Steifheitsmodul : 2,4. 104, Wärmeleitfähigkeit: 0,049 Kal./m. h. e C, Wärmeausdehnungskoeffizient : 4. 10-5/e C.
Bei Vergleich der Fig. 1 und 2 mit Fig. 5 erkennt man am besten den gleichmässigen, homogenen Bau des nach Beispiel 1 erhal tenen porösen Produktes gegenüber dem besten Erzeugnis, das ohne Zusatz porenbildender Keime hergestellt werden konnte. Fig. 5 stellt den letztgenannten Typus dar. Die Poren in der Zeichnung sind stark vergrössert darge stellt.
Beispiel 100 Teile Zelluloseazetatpulver, körnig, Azetylgehalt 52 bis<B>53%,</B> 15,7 Teile Äthanol, 4,3 Teile Aceton, 1,0 Teil Aluminüimmetall- pulver (Maschenweite -100 bis 200) werden 11/1 Stunden in einem hermetisch verschlos senen Schaufelmisehapparat gemischt, um eine homogene Mischung herzustellen.
Die Mi schung wird bei einer Temperatur von 176 bis 2040 C aus einer Auspressmasehine mit einem Druck von 21,1 kg/ein= in Pollenform zwi schen Walzen, die sich mit konstanter Ge- sehwindigkeit bewegen, gekühlt und darauf 10 bis 20 Minuten bei 71 bis 99e C getrocknet.
Das entstandene poröse Produkt besitzt ein spezifisches Gewicht von 0,05287 g pro cm@ und enthält in der Hauptsache kugelförmige Poren, die: ganz gleichmässig in der einheit lichen plastischen Masse verteilt sind (Fug. 3 und 4). Die Durchmesser dieser Poren liegen zwischen 0,04 bis 0,02 cm, das Volumen un gefähr zwischen 32,8. 10-e bis 41. 10-7 cm3. Beispiel <I>3:</I> Eine Mischung von Beispiel 2 wird wie bei Beispiel 2 ausgepresst, nur ist die Auspress- masehine diesmal mit einer sehr langen Röhre versehen.
Bei Beginn der Auspressung wird diese Röhre in einen Hohlkörper eingeführt, der mit der porösen Masse gefüllt werden soll. Die erhitzte Mischung wird aus der Maschine mit einem Druck von etwa 21 kg/cm= durch die lange Röhre in den Hohlkörper gepresst. Der Hohlkörper wird automatisch von der Austrittsdüse entfernt, wenn nach Einfüllen des porösen Materials auf der Austrittsseite der Düse ein Druck. von etwa 0,1401zg/em= herrscht.
Beispiel. <I>4:</I> Analog wie bei Beispiel 2 wird eine homo gene Mischung aus folgenden Komponenten hergestellt 100 Teile Zelluloseazetatpulver des Han dels, Azetylgehalt <B>53%,</B> 5 Teile Aceton,<B>18,8</B> Teile Äthanol, 1,25 Teile Aluminiummetall pulver (Maschenweite 100 bis 200).
Aus dieser Mischung wird ein kompakte Vorform bereitet. Diese Vorform besitzt Di mensionen, die dem Hohlkörper, der von dein porösen Material ausgefüllt werden soll, an gepasst, doch entsprechend kleiner sind. Die Innenseite des zu füllenden Hohlkörpers wird mit einem geeigneten Klebemittel bestrichen, darauf die Vorform in den Hohlkörper gelegt. und beides im Autoklaven einem CO.,-DruelL von 21 kg/ein= unterworfen. Darauf wird er hitzt, bis die Vorform eine Temperatur von 154 bis 1600 C erreicht hat..
Sobald sie durch wegs diese Temperatur aufweist, wird der Gasdruck über ihr plötzlich verringert. Nach Kühlen wird der Hohlkörper samt Füllung aus dem Autoklaven entfernt. Den vorher hohlen Körpern füllt nun eine poröse plastische Masse von einem spezifischen Gewicht. von 0,94806 g pro ein-' gleichmässig aus. Die pla stische Masse weist sehr gleichmässige Poren von etwa 0,16 cm Durchmesser auf, die gleich mässig in ihr verteilt sind.
Dieses Beispiel beschreibt. eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens zur Herstel lung massiver, poröser Körper gemäss der vor liegenden Erfindung. Will man den porösen Körper ohne die äussere Hülle herstellen, so kann man auf gleiche Weise verfahren, nur -irl dann das Klebemittel weggelassen, so dass der poröse Körper leicht aus der Hülle herausgenommen werden kann.
<I>Beispiel 5:</I> 100 Teile Zelluloseazetatpulver, körnir, Azetylgelialt 52 bis 5397, 8,5 Teile Äthanol, 2,4 Teile Aeeton, 0,7 Teile Wasser, 2,1 Teile Bariumsulfat (Maschenweite 100 bis 200) werden in trockenem Zustand zu einer gleich mässigen Masse vermischt, die, wie bei Bei spiel 2 angegeben, ausgepresst wird. Das ent standene poröse Produkt besitzt eine Dichte von 0,09612 g pro ein" und enthält in der Hauptsache kugelförmige Poren, die vollkom men gleichmässig über die plastische Masse verteilt sind.
Beispiel <I>6:</I> 100 Teile Zelluloseazetatpulver, körni# Azetylgehalt 52 bis<B>53%,</B> 8,8 Teile Äthanol, 2,4 Teile Aceton, 0,8 Teile Kupferinetallpul- ver (Maschenweite 200 bis 325) werden wie bei Beispiel 1 angegeben geformt. Der poröse plastische Block, der sieh dabei bildet, besitzt nach Entfernung der äussern Haut ein spe zifisches Gewicht. von 0,11214 und setzt sieh aus feinen Poren zusammen, die gleichmässig in der plastischen Masse verteilt sind.
Beispiel 100 Teile Zelluloscazetatpulver, körnig, Azetylgehalt 5'"2 bis 5310, 5,3 Teile Aceton, 19,7 Teile Äthanol, 1,0 Teile -#,luminiunioxyd (Maschenweite 100 bis 200) werden in trocke nem Zustand zu einer einheitlichen Masse ver arbeitet und wie bei Beispiel. 1 geformt.
Der gebildete poröse Block besass nach Entfer nung der äussern Haut ein spezifisches Cre- wicht von etwa 0,07209 und wies feine Poren auf, die gleichmässig in der einheitlichen, pla stischen Masse verteilt waren. Das Material erwies sieh als ein vollständig geeigneter Er satz für Balsaholz.
Ein Nichteinlialten der Vorschriften für die zu verwendenden Mengen und die Korn grössen der Keimbildner hat Gefahren zur Folge, die in den nachstehend angegebenen Variationen des Beispiels 7 anschaulich ge macht werden sollen. Beispiel <I>_l:</I> Es wurde wie bei Beispiel 7 verfahren, mir waren diesmal die Aluminiumoxvdteilehen so Oross, dass sie ein 40-1laschensieb passierten. 80 ?; durchliefen ein 80-Masehensieb nicht und der Rest ein 100 lasehensieb nicht.
Der ent- standene poröse Block. liess sich auf ein befrie digendes Ausmass dehnen, doch wies das End produkt statt feiner, gleichmässig verteilter Poren grobe, unregelmässige und o-ar nicht -,leichmässig verteilte Poren auf. Fiu. 5 zeigt einen vergrösserten Ausschnitt aus einem sol chen Produkt.. Die Partikel des verwendeten Keimbildners waren viel zu gross, um einen brauchbaren Ersatz für Balsabolz zu liefern.
<I>Beispiel : B:</I> Es wurde wieder wie bei Beispiel 7 verfah- ren, ilur wurden diesmal 4,04 Teile Alunii- niumoxvd (100 bis 200 -.laschenweite) pro 100 Teile Zelluloseazetat verwendet. Die pla- stisehe -lasse dehnte sieh bei einem solchen l bersehuss an Keimbildnern mir wenig aus, und die entstandenen Poren waren äusserst fein.
Ein solches Produkt wäre in bezug auf die Porengrösse wohl brauchbar, wenn gleich zeitig eine genügende Expansion stattgefun den hätte. Eine plastische Hasse jedoch, die einen soleh ]lohen Prozentsatz an Keimbild nern enthält. dehnt sieh nicht genügend aus und vermag die Form nach Heben des Kol bens nicht auszufüllen. Das Endprodukt war eine unbrauchbare, unregelmässig geformte Masse voll erheblich höherer Dichte, als er wünscht war.
<I>Beispiel</I> 7"C: Es wird wieder wie nach Beispiel 7 ver fahren, nur sind diesmal die Aluminiumteil- ehen - in gleicher --Menge wie in Beispiel 7 verwendet - so klein, dass sie ein 325-11a- sehensieb durchlaufen. Das auf diese Weise erhaltene Produkt ähnelt dem Endprodni-,t von Beispiel 7B, das heisst die Poren waren äusserst fein und die Expansion der plasti schen Masse sehr gering.
Die oben angeführten Beispiele 7 und<B>7.1</B> bis 7C zeigen deutlich, wie wichtig es ist, den Keimbildner in den richtigen Mengenverhält- pissen und in richtiger Korngrösse zu verwen den.
<I>Beispiel 8:</I> 100 Teile Zelluloseazetatpulver, körnig, Azetylgehalt 52 bis 53 o, 4,5 Teile Aceton, 17 Teile Äthanol, 1,5 Teile Fullererde (Ma schenweite 100 bis 200) wurden in trockenem Zustand zu einer einheitlichen Mischung ver arbeitet und wie in Beispiel 1 angegeben ge formt. Der gebildete poröse Block besass nach dem Entfernen der äussern Haut ein spezifi sches Gewicht von etwa 0,0801g pro cm0 (5 lbs. per cu. foot) und erwies sich sowohl in bezug auf Expansionsgrad als auch auf Grösse und Verteilung der Poren als höchst brauch bar.
Beispiel <I>9:</I> 100 Teile Zelluloseazetatpulver, körnig, Azetylgehalt 52 bis<B>53%,</B> 5,3 Teile Aceton, 1-9,5 Teile Äthanol, 2,0 Teile Fullererde (Ma schenweite 100 bis 200) wurden in trockenem Zustand zu einer einheitlichen Masse verar beitet und wie in Beispiel 1 angegeben ge formt. Der auf diese Weise erhaltene poröse Block ähnelt dem Produkt von Beispiel 7 und erwies sich als ein Erzeugnis, das in vielen Fällen sehr gut als Ersatz für Balsaholz ver wendet werden kann.
Die in den vorstehend angeführten Bei spielen gemachten Angaben über die Maschen weite basieren durchwegs auf der Standard Screen Scale, wie sie im American Chemical Society Year Book 1921-1922 angegeben ist.
Es können verschiedene Apparate zur Aus führung der verschiedenen Prozessstufen ver wendet werden, wie dies auch aus den angege benen Beispielen hervorgeht. So kann man sich zum Beispiel einer Kompressions-Form- gebungsmaschine oder einer Formgebim.gs- maschine mit Auspressvorrichtung bedienen, ähnlich denen, die in der Fabrikation plasti scher Massen benützt werden.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, poröse Produkte zu gewinnen, die, man bisher künstlich aus plastischem Material nicht her stellen konnte, nämlich poröse plastische Stoffe mit einem spezifischen Gewicht von weniger als 0,12816 g pro cm3, die gleich- mässig geformte Poren mit Volumina von weniger als 0,0164 cm aufweisen und deren Poren vollständig gleichmässig in der einheit lichen plastischen Masse verteilt sind.
Ferner liefert die vorliegende Erfindung Mittel und Wege zur Herstellung von porösen Produkten mit vorher zu bestimmendem spezifischem Ge wicht, das heisst man kann das spezifische Ge wicht der porösen Produkte regulieren, indem man den Expansionsgrad der Mischung wäh rend der Formgebung passend einstellt.
Der Expansionsgrad lässt sich einmal einstellen durch Regulierung der Temperatur, auf die die Mischung vor der Expansion gebracht wird, dann durch Variation der flüssigen Komponente der Mischung, durch Änderung des Druckdifferentials über der Mischung vor lind nach der Expansion und durch Änderung der Aktivität der verwendeten Keimbildner.
Die poröse Struktur, die sich nach der vor liegenden Erfindung bildet, ist charakterisiert durch niedriges spezifisches Gewicht, hohe Baufestigkeit, hohe Rückprallelastizität, nie dere Verformbarkeit bei Druck, und äusserst niedrige Wärmeleitfähigkeit. Da die Herstel lung poröser Produkte nach der vorliegenden Erfindung vorzugsweise ohne Zusatz von Weichmachern erfolgt, werden diese Pro dukte hohe Erweichungstemperaturen besit zen.
Trotzdem ist es möglich, gekrümmte For men aus nach dein vorliegenden Verfahren hergestellten flachen, porösen Folien zu er halten, wenn man die Folienbearbeitungsver- fahren, die für andere plastische Folien, z. B. aus Polymethaerylharzen, entwickelt worden sind, anwendet. Diese Verfahren benützen Ar beitstemperaturen von 200 bis 2100 C. Die Er zeugnisse gemäss der vorliegenden Erfindim- eignen sich besonders gut als wärme- und schallisolierende Materialien, als Füllung für verschiedene Flugzeugteile, wie z. B.
Propel lerspitzen, Flügelsektionen und ähnliches, und als Ersatz für Balsaholz. Ein besonderer Vor zug der vorliegenden Erfindung ist, dass man auf diese Weise auch zweitrangige Zellulose derivatabfälle zur Herstellung brauchbarer und kommerziell wichtiger Artikel verwenden kann. Für viele Zwecke ist das niedrige spe zifische Gewicht dieser porösen Produkte, die man nach der vorliegenden Erfindung erhält, eine der am meisten geschätzten Eigenschaf ten.
Doch sind diese Erzeugnisse auch in ge wissen Fällen, wo ein niedriges spezifisches Gewicht nicht von so grosser Bedeutung ist, recht wertvoll. So können zum Beispiel Ar tikel wie Puppenköpfe fabriziert werden, in dem man einfach ein Stück dieses porösen Materials in einer Form mit oder ohne Wärme anwendung behandelt und den geformten Kopf mit einer Haut überzieht, oder aber man stellt einen Puppenkopf her, indem man das Material gleichzeitig formt und überzieht.
Eine gewisse Erhöhung des spezifischen Ge wichtes des Materials ist. eine notwendige Folge der Formgebungsoperation, doch ist diese Erhöhung bei der Fabrikation von Pup penköpfen nicht von Bedeutung; in diesem Falle ist es die ausserordentlich leichte Form barkeit des Materials, die es für diesen Zweck besonders geeignet macht.