Verfahren zur Herstellung von Zellkörpern.
Es sind verschiedene Verfahren vorge- schlagen worden, um Zellkörper mit geschlos- senen Zellen herzustellen. Diese umfassen grundsätzlieh zwei Gruppen :
Die erste Gruppe betrifft Verfahren, nach welchendasAufblähendurchExpansion von Gasen erfolgt, die durch Zersetzung von Treibmitteln in der Masse selbst erzeugt und darin gelöst wurden ; die zweite Gruppe betrifft solche Verfahren, bei welehen die Gase von aussen unter Druck in die Masse hineingepresst von dieser aufgenommen wurden und dann unter Zellbildung zur Expansion gebraeht werden.
Die Verfahren der ersten Gruppe haben den Naehteil, dass Treibmittel benötigt werden, welche nicht nur teuer sind, sondern auch fremde unerwünschte Bestandteile in der Masse hinterlassen, und dass ferner bei deren Verarbeitung hohe Temperaturen zur Zersetzung des Treibmittells erforderlich sind.
Man hat daher in der Praxis hauptsäeh lich Verfahren der zweiten Gruppe durch- geführt. Auch sie weisen jedoch noeh versehiedene Nachteile auf, nämlich : 1. Man benötigt sehr hohe Drucke, z. B. bis 500 Atm, um die Gase in der Masse zur Aufnahme zu bringen. Dies erfordert entsprechend dickwandige Autoklaven. Diese sind nicht nur sehr teuer, sondern haben auch den Nachteil, dass darin keine Formkörper auf praktisehe Art hergestellt werden können.
2. Stoffe, wie Kautsehukmisehungen, besonders aber Kunststoffe, haben nur eine geringe Aufnahmefähigkeit für Gase. Daher ist in der Masse die Eindringtiefe der von aussen einwirkenden Gase gering. Man kann infolgedessen entweder nur verhältnismässig dünne Zellkörper herstellen, oder man erhält, will man dickere Zellkörper herstellen, solche mit einer unregelmässigen Struktur, die im Innern massive unaufgeblähte Stellen besitzen.
3. Der Gasaufnahmevorgang erfordert lange Zeiten. Selbst bei Kautschuk, der noch eine bessere Aufnahmefähigkeit als Kunststoffe für Gase hat, dauert er bei dünnen Platten in der Praxis etwa 2 Stunden. Will man jedoch dickere Platten herstellen und auch im Innern eine genügende Aufnahme von Gasen erreichen, so muss man die Gaseinwirkung auf sehr lange Zeiten, z. B. bis auf 24 Stunden, ausdehnen. Nach einem besonderen Verfahren, bei dem die Zellkorper aus Kunststoffen hergestellt werden, dauert der Gasaufnahmevorgang etwa 6 Stunden.
Die Expansion soleher Kunststoffmassen zu Zellkörpern gelingt infolge der geringen aufgenommenen Gasmenge nur unter besonders schwierigen Umständen. Wan erhält dabei infolge der geringen Gasaufnahme nur verhältnismässig sehwere und daher unbefriedigende Zellkörper.
Es wurde gefunden, dass man unter gewissen Bedingungen mit Gasen arbeiten kann, ohne die oben genannten Nachteile in Kauf nehmen zu müssen. Dieses Verfahren betrifft die Herstellung von Zellkörpern a. us da. f r geeigneten Kunststoffen, wie z. B.
Polyvinylchlorid, Polystyrol, Celluoseacetat und dergleichen, und beruht auf folgender Beobachtung und folgenden neuen Erkenntnissen.
Die in den bisherigen Verfahren genannte Gasaufnahme ist in der Praxis effektiv eine Gaslösung. Es ist bekanntlich sehr schwierig, grössere Mengen von Gasen, wie z. B. 1 bis 3 Gew. /e bezogen auf die Ausgangsmisehung, in einem festen Körper in Lösung zu bringen.
Es war daher die allgemeine Meinung, man n müsse den Korper durch Erwärmen in den pastig-flüssigen Zustand überführen, um die Gaslosung zu erleichtern oder überhaupt zu ermöglichen. Mit solch heissen pastig-flüssi- gen Massen war die Gaslosung aber immer noch sehr träge, da die Oberfläche der Masse, auf welche die Gase einwirken können, ver hä. ltnismässig klein ist, und bekanntlich sich der Gaslösevorgang an der Oberfläche abspielt. Auch ist die Gasl¯sung in der Wärme schwieriger und erfordert viel höhere Drucke als in der Kälte.
Der gefundene neuf reg geht nun dahin, die Masse in einen solchen Zustand zu bringen, der für die Aufnahme von Gasen besonders geeignet ist, und gleichzeitig eine mög- lichst grosse Oberfläche ergibt, welche eine Gaslösung in grösserem Umfange in der ganzen Masse rasch zustandekommen lässt.
Das Verfahren kann wie folgt durchgeführt werden : a) Mit Hilfe von Lösungs-oder Weichmachungsmitteln und sonstiger geeigneter Ma- nipulationen, wie Rühren, ErwÏrmen usw., wird aus dem Kunststoff ein trockenes, krümeligkömiges Pulver hergestellt, das dem Gasdurchgang mechanisch keinen Widerstand entgegensetzt und durch eine m¯glichst. ausgedehnte Oberfläche eine sehnelle Gasauf- nahme in grosser Menge gestattet. b) Einfüllen des lockeren, krümeligkörnigen Pulvers in eine bewegliche zusam menpressbare Form und vorzugsweise Ein- pressen eines indifferenten Gases in dieselbe bei höheren Drüeken, z.
B. et. wa 10 bis 30 Atm. c) Zusammenpressen der Form auf ein kleineres Volume. Hierdureh steigt der Gasdruck in der Form stark an, vorzugsweise bis auf 100 bis 300 Atm,unter Verdichtung des lockeren, krümeligen Pulvers. d) Erwärmen der Form zur GTelatinierung und Homogenisierung der Masse. e) Abkühlen der Form mit der Masse, entlasten vom Druck und Expansion der geformten Masse durch ErwärmungunterBildung des Zellkörpers.
In diese Kombination sind die Merkmale a, b und c durchaus neu, während die Merkma. le d und e an sich bekannt sind. Neu ist jedenfalls die Anwendung der genannten Merkmale in der dargelegten Kombination und Reihenfolge. Im folgenden werden nun die einzelnen Merkmale eingehender besprochen :
Merkmal a :
Ein wesentliches und für die Herstellung von Zellkörpern aus geeigneten Kunststoffen neues Merkmal besteht darin, dass man die Kunststoffe in Mischung mit L¯sungs- oder Welchmaehungsmitteln im Zustande eines trockenen, krümeligkornigen Pulvers behandelt.
Es wurde nämlich gefunden, dass dieser lockere, körnige Zustand der Lösungs-oder Weiehmaehungsmittel enthaltenden Masse von massgebender Bedeutung ist, um eine gleichmässige hohe Gasl¯sung in der ganzen Masse zu erha. lten.
Da die Kunststoffe an und für sich keine oder nur geringe Gaslosfähigkeit besitzen, ist es für das vorliegende VeWahren wesentlich, dieselben mit L¯sungs- und/oder Weichmachungsmitt. el zu vermisehen, welehe bereits bei gew¯hnlicher Temperatur unter hohem Druck ermöglichen, eine Gaslosung herbei zuführen. Wichtig ist, dass nur solehe Zu- sÏtze verwendet werden, welche eine gewisse minimale L¯se- bzw. Quellfähigkeit für den Kunststoff aufweisen. Nichtl¯semittel sind für das vorliegende Verfahren nicht geeig- net.
Bei deren Verwendung scheidet sich der Kunststoff wÏhrend der Verarbeitung als kompakte Masse aus. Die Lösungs-und Weichmachungsmittel können allein oder als Gemische verwendet werden. Ihre Art und die Zusammensetzung der Gemische wird jeweils derart gewÏhlt, da¯ sie f r den Fabrika- tionsprozess und für das gewünschte Endpro- dukt am geeignetsten sind.
Zur Herstellung von harten Zellkörpern vermischt man einen zur Herstellung von Zellkörpern geeigneten Kunststoff mit Lö sungs-und/oder Weiehmachungsmittel mit relativ niedrigem Siedepunkt, die aus dem fertigen Zellkörper wieder entfernt werden können. Bei der Herstellung von weichen Kunststoffen verwendet man Lösungs-und/ oder Weiehmaehungsmittel mit hohem Siedepunkt, die nieht flüehtig sind und im Zellkörper erhalten bleiben. CTleiehzeitig können jedoch auch flüchtige Lösungsmittel mitverwendet und dann aus dem weichen Zellkörper verflüehtigt werden.
Versuehe zeigten, dass es möglich ist, die meisten Kunststoffe zusammen mit Lösungs- und/oder Weichmachungsmitteln durch richtige Auswahl der Stoffe und der Mengenver- hältnisse in die gewünsehte loekere, krümelig- körnige Form überzuführen. Massgebend ist dabei, dass die Mischung in keinem Fall einen pastigen, breiigen Zustand annehmen darf, wie dies normal beim Verarbeiten der meisten Kunststoffe mit Weiehmachungsmitteln der Fall ist, und auch bisher für die Herstellung von Zellkörpern als zweckmässig vorgeschla- gen wurde.
Niedrigsiedende Lösungsmittel werden bei riehtiger Dosierung von den Kunststoffen aufgesaugt und ergeben damit direkt troekene, gequollene Körner. Verwendet man dagegen höher siedende Lösungs- mittel, allgemein als Weichmacher bezeichnet, so ergeben dieselben bei dem übliehen Vermi schen oft eine breiige oder pastige Masse, be- sonders wenn der Gehalt an Weichmachungs- mittel relativ hoeh ist.
Erfindungsgemäss gelingt es nun regelmässig auch Mischungen mit grösseren Mengen an sogenannten Weich- maehungsmitteln in einem körnigen Zustand herzustellen, wenn man zunäehst eine Mi schung unter Zusatz leicht flüchtiger Lösungs- mittel vornimmt und erst dann das hoehsiedende Lösungsmittel (Weichmachungsmittel) naehträglieh zusetzt. Das fl chtige Lösungs- mittel kann dann verfl chtigt werden, ohne dass die lockere, krümeligkornige oder kleinfloekige Masse ihre Konsistenz verändert. Es tritt kein pastenartiger Zustand ein. Wird dagegen die Masse in Form grösserer kompakter Floeken oder Klumpen erhalten, so ist sie für das vorliegende Verfahren nicht geeignet.
Man erhält unregelmässige, zusam mengesinterte Zellkörper mit grösseren Lunkern.
Das lockere, krümeligkörnige Pulver wird in diesem lockeren Zustande in die Form eingefüllt und muss nun auf eine ganz bestimmte Weise gemäss den Punkten b und e weiter verarbeitet werden, damit daraus ein hoehwertiger Zellkörper entsteht.
. 3Ies7emal b :
Die Gasdruekerhöhung wird in erster Linie durch das Zusammenpressen der Form lerbeigeführt. Dies erfolgt vorzugsweise, indem man in die Form. einen beweglichen Stempel einführt, wobei man durch eine zweekentspreehende Abdichtung das Gas am Entweichen verhindert. Arbeitet man n ohne zusätzliche Einführung von Pressgas in die Form, so wird die Crasdruekerhöhung durch Zusammenpressen der in der Form bei gewohnlichem Druck befindlichen Gasmenge, meistens der in der Form befindlichen Luft, herbeigeführt. In diesem Falle wird die Form nur teilweise mit dem lockeren Material gefüllt und es ist dann das freie Gasvolumen im Innern der Form für den Kompressionsgrad massgebend.
Vorteilhafterweise wird man je- doch zur Verringerung der Abmessung der Form vorkomprimiertes Gas in dieselbe einführen. In diesem Fall genügt es, mit ganz geringen freien Gasvolumina zu operieren, so class man die Form fast vollständig mit dem lockeren Material ausfüllen kann. Man kann z. B. zu diesem Zweck ein Gas mit 10 bis 30 Atm in die Form einführen. Um das Gas am Entweichen durch die Zuführungsleitung für das Pressgas beim Zusammenpressen der Form zu verhindern, ist ein Rückschlagventil in die Leitung eingebaut.
Die Verwendung einer zusammenpress- baren Form, wonach das Zusammenpressen durch Einführen eines beweglichen gegen die Form gut abgedichteten Stempels in die Form erfolgt, ist eine neuartige Ausführungs- form zur Durchführung der vorliegenden Erfindung. Das Zusammenpressen der Form selbst kann vorteilhafterweise in einer hydraulischen Presse erfolgen. ller7cmal c :
Nachdem die zur Verwendung gelangende Form mehr oder weniger mit dem lockeren, krümeligen Material gefüllt wurde, wird vor Beginn der Heizung der Stempel der Form soweit heruntergeführt, bis die in der Form vorhandenen Gase auf den gewünschten hohen Druck zusammengepresst sind und ausserdem eine mechanische Verdichtvmg des Materials stattfindet.
Die Gasmenge, die sich zwischen dem fein verteilten pulverigen Material befindet, wird beim weiteren Vorschub des Kolbens durch Erhöhung des Gasdruckes und der immer stärkeren Verdiehtung des Materials automatisch im Kunststoffgemisch gelöst. Die Verdichtung des Materials soll soweit erfolgen, dass, wenn das verdichtete Material ohne Gas auf Geliertemperatur erwärmt wurde, daraus ein fester Korper entstehen würde.
Wesentlich ist, wie gefunden und bereits s weiter vorne beschrieben wurde, dass infolge des herbeigeführten lockeren, krümeligen Zustandes der Lösungs-und/oder Weichma chungsmittel enthaltenden Masse das Gas, um dessen Lösung zu bewirken, nicht durch einen, mehrere 100 Atm betragenden Gasdruck, wie in allen früheren Veröffentlichungen und Verfahren angegeben, von aussen durch die kompakte Masse hindurch eingepresst werden muss, sondern die Gaslösung in sehr grossem Umfange auch bereits bei viel niederen Drukken durch Kompressionsarbeit in der Form stattfindet. Man kann z. B.
Zellkörper aus Polyvinylehlorid nach vorstehendem Verfahren mit einem spezifischen Gewicht von 0, 025 herstellen mit einer äussern Gaszuführung von nur 20 Atm und einem Gasdruck durch Kompressionsarbeit von etwa 100 Atm.
Jler70mal d :
Man erwärmt nun die Form mit der unter Druck stehenden Masse auf die erforderliche Gelatinierungstemperatur, bis die gewünschte Verfestigung der Masse stattgefunden hat.
Die Masse wird dabei homogen bzw. gleichmä- ssig konsistent und enthält die Gase in allen Teilen gleichmässig gelöst.
Uer7. ms6l c :
Hierauf wird die Form in bekannter Veise unter Druck abgekühlt und dann vom Druck entlastet. Der Körper hat dabei die Gestalt der Form angenommen und ist nicht oder nur sehr wenig expandiert. Er wird nun aus der Form herausgenommen und durch Erwärmung zur Expansion gebracht.
Es ist bekannt, zerkleinerte Kautschuk- mischungen in Formen unter äussern Gasdrucken von 100 bis 300 Atm bei Temperaturen von etwa 140 C zu vulkanisieren und nach etwa einstündiger Vulkanisationszeit die Masse zusammenzupressen, wobei nach Ablassen des Gashoehdruckes beim Ausein- andergehen der Form die Masse unter Ausfüllen derselben expandieren kann. Gegen über diesen Verfahren unterseheidet sieh die vorliegende Erfindung, wie bereits dargelegt, u. a. durch Verwendung bedeutend geringerer äusserer Casdrueke, z.
B. von 20 bis 30 Atm, an Stelle von 100 bis 500 Atm, dass ferner die Masse nicht in der Wärme, sondern bei gewöhnlieher Temperatur zusammengepresst wird, und dass der für die Gaslösung erforderliche hohe Druck nieht von aussen in die Form eingepresst wird, sondern durch Zusammen- pressen der Form erzeugt wird.
Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, aus Kunststoffen Zellkörper herzustellen.
Diese Verfahren unterscheiden sieh ausser der Verwendung hoher äusserer Gasdrueke von mehr als 100 Atm prinzipiell von dem vorliegenden Verfahren dadurch, dass sie die Kunststoffe in pastiger oder kompakter Form ver wenden und dass kein Zusammenpressen in der Form vor dem Erwärmen stattfindet.
Dickere, sehr leiehte Zellkörper mit regelmϯigem Zellenaufbau konnten naeh diesen Verfahren nicht hergestellt werden.
Zur Herstellung'harter Zellkörper können an Stelle oder neben von sogenannten flüehtigen l, ösungs-oder Weichmaehun± smitteln auch solche flüssige Substanzen als Zusätze Verwendung finden, die nach Herstellung der Zellkörper darin verbleiben. Diese wirken auf den Kunststoff zuerst lösend oder quellend, verändern oder verlieren aber ihre weiehmaehende Wirkung oder ihren Aggregatzustand durch entspreehende Zusammensetzung oder äussere Einwirkung. Solche Stoffe sind z. B.
Isoeyanate.
Beispiel :
300 g Polyvinylehlorid werden mit einem flüehtigen Lösungsmittel, z. B. mit 200g Tetrahydrofuran, zusammengebracht und derart miteinander vermischt, dass eine lockere krümeligkörnige Pulvermasse entsteht. Diese hat das gesamte Lösungsmittel aufgenommen, ohne dass die einzelnen kleinen Körnehen zu einem pastigen Brei zusammenkleben und hat t ein Volumengewicht (Sehüttgewieht) von etwas mehr als 500 g pro Liter. Diese Pulvermenge wird in eine Form gebracht, deren Füllraum die ganze Menge aufnehmen kann, i. h. etwa 1000 em3 beträgt. Die Form besteht aus einem starkwandigen Gefäss, in das ein Kolben eindringen kann, und der gegen die Gefässwand gut abgedichtet ist.
Die Form soll sich durch den Kolben derart zusammenpres- sen lassen, dass die eingefüllten gesamten 500 g völlig oder nahezu völlig auf ihre Ge wichtsmasse verdichtet werden. Sie wird also praktisch im zusammengepressten. Zustande etwa 500 emS Fassungsvermögen haben. Der Kolben der Form muss vor der Verdichtung in den obern Teil der Form so eingesetzt sein, dass er die Form dicht absehliesst. Jetzt wird von aussen her in geeigneter Weise die Form mit etwa 20 Atm Stiekstoffgas gefüllt, das eingeführte Stiekstoffgas durch ein Rüeksehlagventil zurückgehalten und der Stempel dann mit Hilfe eines hydraulischen Presse in die Form hineingeschoben bis zur entsprechenden Verdiehtung des Gases und des eingeführten Materials.
Zusammen mit dem auf etwa 100 Atm komprimierten Gas wird das zusammengepresste Material bei diesem Druek in üblicher Weise durch Erwärmung etwa 30 Minuten auf etwa 170 C erhitzt, worauf die Form abgekühlt und geöffnet wird. Das Gas ist praktisch restlos vom Material aufgenom- men. Der aus der Form entfernte Körper wird durch'WiedererwärmungunterBildung des gewünschten Zellkorpers mit gesehlossenen Zellen zur Expansion gebracht. Gleich- zeitig mit der Erwärmung wird das dem Material zugeführte Losungsmittel teilweise oder ganz aus dem gebildeten Zellkörper durch Verdunstung wieder entfernt.
Die restliche Entfernung des Lösungsmittels kann auch durch entspreehendes Stehenlassen bei Zim mertemperatur während längerer Zeit ohne Erwärmung erreieht werden. Der gebildete fertige Zellkörper besitzt völlig geschlossene Zellen, ist hart und steif und hat ein spezifisches Gewicht von etwa 0, 025. Seine Dicke beträgt etwa 5 bis 6 cm je nach der Formkonstruktion und der Körper besitzt einen dichten, regelmässigen Zellenaufbau.
Verwendet man zur Herstellung der lokkeren, krümeligkörnigen Ausgangsmasse nicht flüehtige Lösungsmittel, sondern Weichma- cher, z. B. Trikresylphosphat, so erhält man einen ähnliehen, jedoeh weichen und elastisehen Zellkörper.
Process for the production of cell bodies.
Various methods have been proposed for making cell bodies with closed cells. These basically comprise two groups:
The first group relates to methods by which the puffing occurs by the expansion of gases generated by the decomposition of propellants in the mass and dissolved therein; the second group concerns those processes in which the gases are pressed into the mass from the outside under pressure and are then used to expand with cell formation.
The methods of the first group have the disadvantage that propellants are required, which are not only expensive, but also leave foreign undesired constituents in the mass, and that high temperatures are also required during their processing to decompose the propellant.
In practice, therefore, mainly methods of the second group have been carried out. However, they also have various disadvantages, namely: 1. Very high pressures are required, e.g. B. up to 500 atm, to bring the gases in the mass to take up. This requires correspondingly thick-walled autoclaves. These are not only very expensive, but also have the disadvantage that no moldings can be produced in them in a practical manner.
2. Substances such as chewing chews, but especially plastics, only have a low absorption capacity for gases. Therefore, the penetration depth of the gases acting from outside is small in the mass. As a result, one can either produce only relatively thin cell bodies, or one obtains, if one wants to produce thicker cell bodies, those with an irregular structure, which have massive, non-inflated areas inside.
3. The gas intake process takes a long time. Even with rubber, which has a better absorption capacity than plastics for gases, it takes about 2 hours in practice with thin plates. However, if you want to produce thicker plates and achieve a sufficient absorption of gases inside, you have to apply the gas for a very long time, e.g. B. extend up to 24 hours. According to a special process in which the cell bodies are made of plastics, the gas absorption process takes about 6 hours.
The expansion of such plastic masses to form cell bodies only succeeds under particularly difficult circumstances due to the small amount of gas absorbed. As a result of the low gas absorption, Wan only receives relatively viscous and therefore unsatisfactory cell bodies.
It has been found that, under certain conditions, it is possible to work with gases without having to accept the disadvantages mentioned above. This process concerns the production of cell bodies a. us there. for suitable plastics, such as B.
Polyvinyl chloride, polystyrene, cellulose acetate and the like, and is based on the following observation and new knowledge.
The gas uptake mentioned in the previous methods is effectively a gas solution in practice. It is known to be very difficult to use larger amounts of gases, such as. B. 1 to 3 wt. / E based on the initial smear to bring in a solid body in solution.
It was therefore the general opinion that the body had to be converted into the pasty-liquid state by heating in order to facilitate gas dissolution or even to enable it at all. With such hot pasty-liquid masses, the gas solution was still very sluggish, since the surface of the mass, on which the gases can act, was clogged. Is reasonably small, and as is known, the gas dissolution process takes place on the surface. Gas solution is also more difficult in the warm and requires much higher pressures than in the cold.
The found neuf reg is now to bring the mass into such a state which is particularly suitable for the absorption of gases, and at the same time results in the largest possible surface, which allows a gas solution to come about quickly in the whole mass .
The process can be carried out as follows: a) With the aid of solvents or plasticizers and other suitable manipulations, such as stirring, heating, etc., a dry, crumbly powder is produced from the plastic which does not mechanically oppose the passage of gas and by as much as possible. large surface area allows large quantities of gas to be absorbed. b) Filling the loose, crumbly-grained powder into a movable, compressible mold and preferably pressing an inert gas into the same at higher pressures, e.g.
B. et. wa 10 to 30 atm. c) compressing the mold to a smaller volume. As a result, the gas pressure in the mold rises sharply, preferably up to 100 to 300 atm, with compression of the loose, crumbly powder. d) heating the mold to gelatinize and homogenize the mass. e) cooling the mold with the mass, relieving the pressure and expansion of the molded mass by heating it to form the cell body.
In this combination the features a, b and c are entirely new, while the features. le d and e are known per se. What is new is the use of the features mentioned in the combination and sequence shown. The individual features are discussed in more detail below:
Feature a:
An essential and new feature for the production of cell bodies from suitable plastics is that the plastics are treated as a dry, crumbly powder in a mixture with solvents or whitening agents.
This is because it has been found that this loose, granular state of the mass containing solvents or grinding agents is of decisive importance in order to obtain a uniform high gas solution throughout the mass. lten.
Since plastics in and of themselves have little or no gas-free properties, it is essential for the present process to use them with solvents and / or plasticizers. to be missed, which make it possible to bring about a gas solution even at normal temperature under high pressure. It is important that only those additives are used which have a certain minimal dissolving or swelling capacity for the plastic. Non-solvents are not suitable for the present process.
When using them, the plastic separates out as a compact mass during processing. The solvents and plasticizers can be used alone or as mixtures. Their type and the composition of the mixtures are chosen in such a way that they are most suitable for the manufacturing process and for the desired end product.
To produce hard cell bodies, a plastic suitable for producing cell bodies is mixed with solvents and / or softening agents with a relatively low boiling point, which can be removed from the finished cell body. In the production of soft plastics, solvents and / or grinding agents with a high boiling point are used, which are not volatile and are retained in the cell body. At the same time, however, volatile solvents can also be used and then evaporated from the soft cell body.
Experiments have shown that it is possible to convert most plastics together with solvents and / or plasticizers into the desired looser, crumbly, granular form through the correct selection of the substances and the proportions. The decisive factor here is that the mixture must under no circumstances assume a pasty, pulpy state, as is normally the case when processing most plastics with plasticizers, and has also been suggested as useful for the production of cell bodies.
When used correctly, low-boiling solvents are absorbed by the plastics and thus result in dry, swollen grains. If, on the other hand, higher-boiling solvents, generally referred to as plasticizers, are used, they often result in a mushy or pasty mass when mixed as usual, especially if the plasticizer content is relatively high.
According to the invention, it is now regularly possible to produce mixtures with larger amounts of so-called softening agents in a granular state if a mixture is first made with the addition of volatile solvents and only then is the high-boiling solvent (softening agent) added subsequently. The volatile solvent can then be volatilized without the loose, crumbly or small-flaky mass changing its consistency. There is no paste-like state. If, on the other hand, the mass is obtained in the form of larger, compact flakes or lumps, it is not suitable for the present process.
Irregular cell bodies sintered together with larger voids are obtained.
The loose, crumbly grained powder is poured into the mold in this loose state and must now be processed in a very specific way according to points b and e so that a high-quality cell body is created.
. 3Ies7mal b:
The increase in gas pressure is primarily caused by compressing the mold. This is preferably done by going into the mold. introduces a movable plunger, with a two-way seal preventing the gas from escaping. If one works without the additional introduction of pressurized gas into the mold, the increase in the crash pressure is brought about by compressing the amount of gas in the mold at normal pressure, mostly the air in the mold. In this case, the mold is only partially filled with the loose material and the free gas volume inside the mold is then decisive for the degree of compression.
Advantageously, however, to reduce the size of the mold, precompressed gas will be introduced into the mold. In this case it is sufficient to operate with very small free volumes of gas so that the form can be filled almost completely with the loose material. You can z. B. for this purpose, introduce a gas with 10 to 30 atm in the mold. In order to prevent the gas from escaping through the feed line for the compressed gas when the mold is pressed together, a check valve is built into the line.
The use of a compressible mold, after which the compressing is carried out by inserting a movable plunger that is well sealed against the mold, is a novel embodiment for carrying out the present invention. The compression of the mold itself can advantageously take place in a hydraulic press. ller7cmal c:
After the mold to be used has been more or less filled with the loose, crumbly material, the stamp of the mold is lowered until the gases present in the mold are compressed to the desired high pressure and also a mechanical compression of the Material takes place.
The amount of gas that is located between the finely divided powdery material is automatically dissolved in the plastic mixture as the piston continues to advance by increasing the gas pressure and the ever stronger compression of the material. The material should be compressed to such an extent that if the compressed material was heated to the gelling temperature without gas, it would become a solid body.
It is essential, as found and already described above, that as a result of the resulting loose, crumbly state of the mass containing solvents and / or plasticizers, the gas, in order to effect its solution, is not caused by a gas pressure of several 100 atm, as stated in all earlier publications and processes, must be pressed in from the outside through the compact mass, but the gas solution takes place in the mold to a very large extent even at much lower pressures by compression work. You can z. B.
Manufacture cell bodies from polyvinyl chloride according to the above process with a specific weight of 0.025 with an external gas supply of only 20 atm and a gas pressure through compression work of about 100 atm.
Jler70 times d:
The mold with the pressurized mass is then heated to the required gelatinization temperature until the desired solidification of the mass has taken place.
The mass becomes homogeneous or evenly consistent and contains the gases evenly dissolved in all parts.
Uer7. ms6l c:
The mold is then cooled under pressure in a known manner and then relieved of pressure. The body has assumed the shape of the form and has not expanded or has expanded only very little. It is now taken out of the mold and made to expand by heating.
It is known to vulcanize comminuted rubber mixtures in molds under external gas pressures of 100 to 300 atm at temperatures of about 140 C and to compress the mass after a vulcanization time of about one hour, with the mass filling up after the high gas pressure has been released when the mold opens the same can expand. As already stated, the present invention differs from this method, u. a. by using significantly less external Casdrueke, e.g.
B. from 20 to 30 atm, instead of 100 to 500 atm, that furthermore the mass is not pressed together in the heat, but at the usual temperature, and that the high pressure required for the gas solution is not pressed into the mold from outside, but is created by pressing the form together.
It has also already been proposed to produce cell bodies from plastics.
In addition to the use of high external gas pressures of more than 100 atm, these methods differ in principle from the present method in that they use the plastics in pasty or compact form and that there is no compression in the mold before heating.
Thicker, very light cell bodies with a regular cell structure could not be produced using this method.
For the production of hard cell bodies, in place of or in addition to so-called volatile oils, solvents or softeners, such liquid substances can also be used as additives which remain in the cell bodies after production. These initially have a dissolving or swelling effect on the plastic, but change or lose their softening effect or their physical state due to the corresponding composition or external influence. Such substances are e.g. B.
Isoeyanate.
Example:
300 g of polyvinyl chloride are mixed with a volatile solvent, e.g. B. with 200g tetrahydrofuran, brought together and mixed together in such a way that a loose crumbly powder mass is formed. This has absorbed all of the solvent without the individual small grains sticking together to form a paste and has a volumetric weight (Sehüttgewicht) of a little more than 500 g per liter. This amount of powder is brought into a form whose filling space can hold the entire amount, i. H. is about 1000 em3. The shape consists of a thick-walled vessel into which a piston can penetrate and which is well sealed against the vessel wall.
The shape should be able to be compressed by the piston in such a way that the entire 500 g filled in are completely or almost completely compressed to their weight mass. So it is practically compressed. Conditions have a capacity of about 500 emS. The piston of the mold must be inserted in the upper part of the mold before it is compacted so that it seals off the mold tightly. Now the mold is filled from the outside in a suitable manner with about 20 atmospheres of nitrogen gas, the introduced nitrogen gas is held back by a backlash valve and the punch is then pushed into the mold with the aid of a hydraulic press until the gas and the introduced material are properly compressed.
Together with the gas compressed to about 100 atm, the compressed material is heated in the usual way by heating to about 170 ° C. for about 30 minutes, after which the mold is cooled and opened. The gas is practically completely absorbed by the material. The body removed from the mold is made to expand by rewarming to form the desired cell body with closed cells. Simultaneously with the heating, the solvent supplied to the material is partly or wholly removed from the cell body by evaporation.
The remaining removal of the solvent can also be achieved by appropriate standing at room temperature for a long time without heating. The finished cell body formed has completely closed cells, is hard and stiff and has a specific weight of about 0.025. Its thickness is about 5 to 6 cm, depending on the shape construction, and the body has a dense, regular cell structure.
If you do not use volatile solvents for the production of the loose, crumbly-grained starting material, but plasticizers, e.g. B. tricresyl phosphate, a similar, but soft and elastic cell body is obtained.