Zellkorper mit gefalteten Zellwänden und Verfahren zu dessen Herstellung.
Die Erfindung betrifft einen Zellkörper ans thermoplastischem Kunststoff mit geschlossenen Zellen, welcher dadurch gekenn- zeichnet ist, dass die Mehrheit der Zellen gefaltete Zellwände aufweist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur IIerstellung eines solchen Zellkörpers, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass man den gasförmigen Inhalt eines expandierten, geschlossene Zellen aufweisenden Zellkörpers aus thermoplasti- sehem Kunststoff vermindert und den Zellkörper schrumpfen lässt, wodurch das Falten der Zellwände bewirkt wird.
Die von uns erfundenen Zellkörper mit gefalteten Zellwänden weisen im allgemeinen unregelmässig gelagerte, meistens langge- streckte und gebogene und untereinander m- gleiche Zellraumformen auf. Charakteristisch für solche Körper sind die Falten oder Runzeln, die die einzelnen Zellwände aufweisen.
Solche Zellkörper mit gefalteten Zellwänden zeichnen sich durch hervorragende Eigen- schaften in bezug auf Biegebeanspruchung aus. Die Erzeugnisse besitzen somit Eigen- sehaften, die weder bei massiven thermoplastischen Kunststoffkörpern noch bei Zellkörpern mit sphärischer bzw. polyedrischer Zellbildung anzutreffen sind.
Mit Bezug auf die Bruchfestigkeit bei Biegebeanspruchung sei gesagt, dass bei Zellkörpern mit gefalteten Zellwänden gemäss Erfindung diese etwa das 10-20fache gegenüber Zellkörpern mit nicht gefalteten Zellwänden bei gleicher Zusammen setzung des Rohstoffes betrÏgt Versuche haben ergeben, dass Zellkörper mit gefalteten Z ; ellwänden bei passender Auswahl des Kunststoffes und geeignetem Zusatz von Weicli- macher, gleiche und zum Teil höhere Bruch- festigkeitswerte bei Biegeversuchen (Biegewinkel 90 ) als z. B. für Schuhbesohlungs- zwecke verwendbare Gummiplatten aufweisen.
Die erfindungsgemässen Erzeugnisse eignen sich daher z. B. besonders für die Herstellung von Schuhsohlen, für die bekanntlich eine hohe Bruchfestigkeit bei Biegebeanspruehung vorliegen muss. Durch die Wahl der Art und Menge der Weichmacher ebenso wie selbstverständlich auch des thermoplastischenKunststoffes kann man Erzeugnisse der gewünsch- ten guten Zähigkeit und Abriebfestigkeit bei hervorragender Biegebruchfestigkeit erhalten, welche darüber hinaus meistens noch gegen iiber allen bisher bekannten Sohlenmaterialien ein niedrigeres spezifisches Gewicht, das z. B. zwischen 0, 1-0, 8 liegen kann, aufweisen.
Ein Sohlenmaterial dieser Art ist schlecht wärmeleitfähig, was insbesondere bei kalter Witternng angenehm empfmden wird, sowie vollkommen wasserundurchlässig und. auch gleitsicher. Die Gleitsicherheit ist nicht nur zu Beginn der Benutzung, sondern ständig gegeben, da durch den Abrieb die Zellen jeweils an der Lauffläche zerstört werden ; es bilden sich immer von neuem kleine Unebenheiten an der Lauffläche, die in ihrer Art mit Saugnäpfchen vergleichbar sind und somit ein gutes Haften der Sohle am. Boden. gewähr- leisten.
Erfindungsgemässe Zellkörper mit gefal- teten Zellwänden lassen sich aus expandier- ten Zellkörpern mit geschlossenen Zellen aus thermoplastischem Kunststoff dadurch herstellen, daB man den Gasinhalt vermindert und den Zellkörper schrumpfen lässt, wodurch das Falten der Zellwände bewirkt wird.
Der Entzug von Gasen aus den Zellräumen kann auf verschiedene Weise in unterschied- lichen Mengen vorgenommen werden, so z. B. durch Herausdiffundieren der Gase aus den Zellen, am besten im Vakuum, oder durch Kondensieren derselben.
Bei der ersten Verfahrensart wird z. B. ein in bekannter Weise nach seiner Herstel- lung expandierter Zellkörper mit annähernd kugelförmigen Zellen von einem spezifischen Gewicht von z. B. 0, 05 bis 0, 15 in ein Vakuum von 60-160 Torr. verbracht und für eine gewisse Zeit belassen. Zur Begünstigung der Diffusion der Gase aus den Zellen werden die Zellkorper zweckmässig erwärmt und die Behandlungatemperatur möglichst hoch ge-t, wählt, wobei jedoch darauf zu achten ist, dass die Temperatur unterhalb der Fliessgrenze des bearbeiteten Kunststoffes liegt. Die Fliessfähigkeit des Materials muss so gering sein, dass eine permanente Verformung des Zellkörpers während der Vakuumbehandlung nicht stattfindet.
Die Dauer der Behandlung wird durch die Durchlässigkeit des jeweils verwendeten thermoplastischen Kunststoffes und den ge wiinschten Gasentzug bestimmt. Sie hängt selbstverständlich von der Temperatur, der Dicke und der Art der behandelten Materialien, der Hoche des Vakuums und auch der Art der Gase, die sich in den Zellen befinden, ab, und liegt im allgemeinen zwischen 4--48 Stunden. Man kann bei jeder beliebigen Temperatur, zwischen z. B. 20 bis nahe an die Temperatur der Fliessgrenze arbeiten.
Bei Massen, die ganz oder im wesentlichen aus Polyvinylchlorid bestehen, liegt die giinstigste Arbeitstemperatur bei 60-65 . Bei dem Herausnehmen des Zellkorpers aus dem Va kuum und gegebenenfalls auch Abkühlen schrumpft der Zellkörper zusammen, wobei sich-die Falten der Zellwände bilden.
Die Aufwärmung bzw. Durchwärmung der zu behandelnden Zellkörper kann auf ver schiedene Art erfolgen, z. B. durch Konvek tionswärme, Strahlungswärme, aber auch, wenn die Erwärmung im Vakuum erfolgen soll, durch Hochfrequenzbehandlung oder Ultrarotbestrahlung. Eine Durchwärmung dicker Zellkörper ist in einem von a. ussen beheizten Vakuumschrank kaum möglich. Nur dünnere Platten von z. B. 20-30 mm können allenfalls noch mit einer gewissen Gleichmässigkeit im Vakuumschrank durchwärmt werden. Will man dickere Platten im Va kuumschrank erwärmen, so wird vorteilhaf- terweise eine Ultrarotbestrahlung oder eine Hochfrequenzbehandlung erfolgen.
Die zur Behandlung verwendeten Zellkör- per sind im allgemeinen fertig expandierte Zellkörper. Diese Zellkörper können nach allen bekannten Verfahren hergestellt sein, z. B. indem man in die thermoplastischen Ausgangsmassen Gase unter hohem Druck einführt, vom Druck entlastet und den entstandenen Rohzellkörper durch Erwärmen expandiert, oder auch, indem man Blähmittel der Kmststoffmasse beimischt und zum Expandieren bringt.
Die Zellräume können schwerdiffundier- bare Gase, wie Stickstoff, leichtdiffundierbare Gase, wie Wasserstoff und Kohlen- dioxyd, oder Gemische schwerdiffundierbarer und leichtdiffundierbarer Gase enthalten. Die Anwendung leichtdiffundierbarer Gase hat den Vorteil, dass die Gase leichter durch die Zellwände aus den Zellen herausdiffundieren.
Man kann also damit die Diffusionszeiten abkürzen.
Werden Gasgemische mit Stickstoff als schwerdiffundierbarem Gas bei der Herstellung der Zellkörper verwendet, so kann man den Diffusionsvorgang so steuern, dass im wesentlichen das leichtdiffundierbare Gas bzw. Gasgemisch aus den Zellen herausdiffun diert, während das schwerdiffundierbare Gas im wesentlichen in den Zellen verbleibt. Man kann somit den Gasinhalt der Zellen, der im wesentlichen aus dem schwerdiffundierbaren Gas besteht, vorbestimmen.
Zur Durchführung dieses Verfahrens zur Herstellung von erfindungsgemässen Zellkör- pern mit gefalteten Zellwänden entfernt man zweckmässig die Haut des expandierten Zellkörpers und erhält so eine verhältnismässig grosse Oberfläche, welche günstige Diffusionsmöglichkeit bietet.
Je nach Dicke kann der expandierte, zweckmässig von seiner Haut befreite Zellkör- per auch in Platten von 10-40 mm Stärke aufgespalten werden. Man schneidet die Platten etwa doppelt so stark wie die fertigen Platten sein sollen.
Nachstehend werden einige Beispiele für die Hexstellung von Zellkörpern aus thermoplastischen Kunststoffen mit geschlossenen Zellen gegeben, bei denen die Mehrzahl der Zellen gefaltete Zellwände aufweist. Bei den drei ersten Beispielen wird eine Vakuumbehandlung vorgenommen,
Beispiele :
1. Eine Mischung von 64 Gewichtsteilen gut stabilisierten Polyvinylchlorids, 36 Gewichtsteilen Dioctylphthalat oder ähnlichem Weichmacher und 15 Gewichtsteilen Athyl acetat wird-unter Druck mit einem Mischgas zusammengebracht, das aus 90 Volumenteilen Wasserstoff und 10 Volumenteilen Stickstoff besteht. Es werden etwa 12 Liter Mischgas pro kg Fertigmischung zugesetzt. Nach der IIeizung und Abkühlung erfolgt die Expansion im Wärmeschrank.
Es entsteht ein Zellkörper mit geschlossenen Zellen und einem spezifischen Gewicht von etwa 0, 10. Aus diesem werden Platten von 20 mm Dicke geschnitten.
Die Behandlung dieser Platten wird in einem Vakuum von 60 mm Hg bei einer Temperatur von 60-65 durchgefiihrt. Das Wasserstoffgas wandert bei dieser Temperatur in etwa 6 Stunden aus den aufgeschnitte- nen Platten heraus. Nach dem Aufheben des Vakuums zwingt das herausdiffundierte Gas bzw. der in den Zellen nach der Vakuum- behandlung entstandene Unterdruck die Zellen, sich zusammenzuziehen. Dabei entstehen gefaltete Zellwände. Durch diese eigen artige F. altenstruktur erhält man Zellkörper von einem spezifischen Gewicht von etwa 0, 5 mit einer sehr hohen Bruchfestigkeit im Biegeversuch.
Die Zellwände haben die Mög lichkeit, bei einer Verbiegung der Platten nachzugeben und strecken sich hierbei, ohne das Material selbst auf Zerreissfestigkeit zu beanspruchen. Es entsteht ein Zellmaterial, das ausgezeichnet fiir Sohlenzwecke zu verwenden ist und das eine viel höhere Biegebruchfestigkeit aufweist, als eine Zellkörper- sohle gleichen spezifischen Gewichtes mit normalen Zellen oder etwa eine Sohle aus gleichem Rohstoff in massiver Form hergestellt und mit gleicher Dicke.
2. Eine Mischung von 64 Gewichtsteilen gut stabilisierten Polyvinylchlorids und 36 Gewichtsteilen Dioctylphthalats oder ähnlich hochsiedenden Weichmachers sowie 10 Gewichtsteilen Azoisobuttersäuredinitril wird in bekannter Weise zu einem ZeIlk¯rper verarbeitet.
Nach erfolgter Expansion im Wärme- schrank liegt ein Zellkörper mit geschlossenen Zellen und einem spezifischen Gewicht von etwa 0, 10 vor. Der expandierte Zellkörper wird je nach seiner Dicke evtl. nur von seinen -Häuten befreit oder auch noch in Gebrauchsstärken aufgespalten. Etwa 15 mm dicke Platten werden einem Vakuum ausgesetzt. Man führt die Vakuumbehandlung bei etwa 60 mm Hg und einer Temperatur von etwa 700 durch.
In etwa 18-36 Stunden diffundiert das Stickstoffgas heraus, ohne dass die Zellen sich in ihrer Grolle wesentlich ändern. Beim Entfernen des Vakuums bilden die Zellwände infolge des innern Unterdruckes Falten. Es entsteht auf diese Weise ein Zellmaterial mit einer hohen Biegebruchfestigkeit, das besonders gut für die Herstellung von Sohlen geeignet ist, mit einem spezifischen Gewicht von etwa 0, 5.
3. Eine Mischung von 60 Gewichtsteilen gut stabilisierten Polyvinylchlorids und 30 Gewichtsteilen Dioctylphthalats und 10 Teilen Dibutylphthalat wird so hergestellt, dass ein feines Pulver entsteht. Das Pulver wird in bekannter Weise in einer Form mit einer solchen Menge Kohlendioxyd zusammenge- bracht, dass nach der Expansion ein Zellkörper etwa vom spezifischen Gewicht 0, 07 entsteht.
Der geschlossene Zellen aufweisende Zellkörper wird in Platten von etwa 15 mm Stärke aufgeschnitten und diese Platten während einer Zeit von etwa 6 Stunden einem Vakuum von etwa 60 mm Hg bei einer Tem- peratur von 60-700 ausgesetzt. Die Platten fallen nach dieser Behandlungszeit und dem Aufheben des Vakuums unter Bildung gefal- teter Zellwände stark zusammen. Der ge wiinschte Effekt der hohen Dehnbarkeit ist damit erreicht. Die Platten haben ein spezifisches Gewicht von etwa 0, 65.
Die Verminderung des Gasinhaltes in den Zellen kann aber auch dadurch herbeigeführt werden, dass die in den Zellen enthaltenen, von der Zellkorperbildung herstammenden Gase ; welche bei Raumtemperatur in gasförmi- gem Zustande bleiben, durch Diffusion durch solche Gase ersetzt werden, welche be Nor- maltemperatur sich kondensieren. Die Gasaus- tauschdiffusion wird vorzugsweise bei Normaldruck vorgenommen. Nachstehend werden Gase, welche sich bei normaler Temperatur kondensieren, als Dämpfe bezeichnet. Der durch die Verflüssigung der Dämpfe erzeugte Unterdruck in den Zellräumen hat eine Schrumpfung des Zellkörpers unter Bildny von Falten in den Zellwänden zur Folge.
Die Zellkörper, z. B. Platten, werden zweckmässig auf eine Temperatur erwärmt, die über dem Punkte der beginnenden Erwei- chung des Materials liegt. Bei Polyvinyl- chloridmassen beginnt die Erweichung des Materials bei etwa 70 , und man erhitzt Platten aus diesem Material auf z. B. 100-120 .
Die Erwärmung des Zellkörpers kann entweder in einer Gas-bzw. Dampfatmosphäre erfolgen, oder der erwärmte Zellkorper kann in die Gas-bzw. Dampfatmosphäre eingebracht werden. Wird z. B. Wasserdampf verwendet, so kann der Gasaustausch durch Diffusion . ohne weiteres bei einer Temperatur von 120 ausgeführt werden. Während des Diffusions vorganges behalten die Zellen die Gestalt, die sie bei der Herstellung des expandierten Zell I ; cbrpers erhalten haben, bei. Es findet ledig lich ein Austausch von Gasen bzw. Dämpfen statt, welcher je nach Plattenstärke und dem bei der Herstellung der Zellkörper verwende- ten Gas kürzer oder länger dauern kann.
Im allgemeinen ist z. B. bei PVC-Zellkörper-
Platten von 30 mm Stärke die Diffusion im gewünschten Ausmass nach etwa 6 Stunden eingetreten. In der Dampfatmosphäre sind die
Zellen noch nicht gesehrumpft bzw. die Zell wände noch nicht gefaltet, und die Zellkör perplatte hat ihr Aussehen noch nicht ver ändert. Infolge der über dem Erweicliungs- punkt liegenden Temperatur hat sich im Zellkörper ein völlig spannungsfreier Zustand eingestellt. Der Zellinhalt besteht nach der
Behandlung im wesentlichen aus Dampf, so dass bei Abkühlung der Dampf kondensiert.
Der Zellkorper schrumpft nun unter Ver grösserung seines Raumgewichtes zusammen, die Zellräume verkleinern sich und verlieren unter Bildung von Falten in den Zellwänden ihre ursprüngliche Form. Im allgemeinen ent stehen je nach dem spezifischen Gewicht des
Ausgangsmaterials, dem Grade der Diffusion,
Platten mit einem spezifischen Gewicht von z. B. 0, 5-0, 8. Die Druekverminderung tritt mit einer solchen Schnelligkeit ein, dass ein nennenswertes Hineindiffundieren von Luft in die Zellen nicht zu beobachten ist.
Das spezifische Gewicht der so hergestell ten Zellkorper mit gefalteten Zellen kann auch dadurch reguliert werden, dass dem
Dampf ein bestimmter Prozentsatz an Luft beigemischt wird. Es ist klar, dass, je weniger Luft mit dem Dampf in die Zellen hinein diffundiert, das spezifische Gewicht der ferti gen Zellkörper um so grösser ist und umgekehrt, dass je mehr Luft dem Dampf zuge setzt ist, desto geringer auch das spezifische
Gewicht und damit aber auch die Faltung der Zellwände ist.
Welche Dämpfe durch Diffusion in die
Zellen hineingebracht werden, ist natürlich von Bedeutung. Wesentlich ist dabei, dass solche Dämpfe verwendet werden, die bei normaler Temperatur kondensieren. Beispielsweise können Wasserdämpfe oder Losungs- mitteldämpfe bzw. Lösungsmitteldampfgemische für den angewandten Kunststoff angewendet werden. Als L¯sungsmitteldÏmpfe können z. B. solche von Aceton oder Methyl äthylketon verwendet werden.
4. Eine Mischung von 64 Gewichtsteilen gut stabilisierten Polyvinylchlorids, 24 Gewichtsteilen Dioetylphthalats und 12 Gewichtsteilen Dibutylphthalats wird unter Zusatz von 20 Gewichtsteilen Methyläthylketon so hergestellt, dass ein loekeres Pulver entsteht. Das Pulver wird durch Zusammenbringen mit Wasserstoffgas Ztl einem Zellkörper mit geschlossenen Zellen verarbeitet, der nach seiner Fertigstellung und Expansion ein spezifisches Gewicht von 0, 06 hat. Der Zellkörper wird in Platten von etwa 15 mm Stärke aufgeschnitten, und diese Platten werden in eine Atmosphäre von überhitztem Wasserdampf von etwa 120 gegeben. Der Wasserdampf kann unter normalem Druck stehen.
Der Druck kann aber auch erhöht werden um etwa : t/2 rend der Behandlung diffundiert der Wasserclampf in die Zellen herein und Wasserstoff wandert heraus.
Nach einer Behancllung je nach Druckhohe von etwa 1/2 bis etwa 3 Stunden pflegt der Austausch der Gase in genügendem Masse vonstatten gegangen zu sein. Der in den Zellen befindliche Wasserdampf kondensiert bei Ab kizhlung sofort. Der hierdurcli in den Zellen entstehende Unterdruck führt gefaltete Zellwände und damit hohe Biegsamkeit und Dehn barkeit des Materials herbei. Es entsteht ein Sohlenmaterial mit einem spezifischen Gewicht von 0, 5-0, 6.
PATENTANSPR¯CHE:
I. Zellk¯rper aus thermoplastischem Kunststoff mit geschlossenen Zellen, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl der Zellen gefaltete Zellwände aufweist.
Cell bodies with folded cell walls and process for their production.
The invention relates to a cell body on a thermoplastic with closed cells, which is characterized in that the majority of the cells have folded cell walls. The invention also relates to a method for producing such a cell body, which is characterized in that the gaseous content of an expanded, closed cell-containing cell body made of thermoplastic material is reduced and the cell body is allowed to shrink, causing the cell walls to fold.
The cell bodies with folded cell walls invented by us generally have irregularly positioned, mostly elongated and curved and mutually identical cell space shapes. Characteristic of such bodies are the folds or wrinkles that the individual cell walls have.
Such cell bodies with folded cell walls are characterized by excellent properties with regard to bending stress. The products therefore have properties that are not found either in solid thermoplastic plastic bodies or in cell bodies with spherical or polyhedral cell formation.
With regard to the breaking strength under bending stress, it should be said that for cell bodies with folded cell walls according to the invention this is about 10-20 times that of cell bodies with unfolded cell walls with the same composition of the raw material. Tests have shown that cell bodies with folded Z; ell walls with a suitable choice of plastic and suitable addition of Weiclimacher, same and in some cases higher breaking strength values in bending tests (bending angle 90) than z. B. have rubber plates that can be used for shoe sole purposes.
The products according to the invention are therefore suitable, for. B. especially for the production of shoe soles, for which, as is well known, a high breaking strength must be present when subjected to bending. By choosing the type and amount of plasticizers and, of course, the thermoplastic plastic, products of the desired good toughness and abrasion resistance with excellent flexural strength can be obtained, which in addition usually have a lower specific weight than all previously known sole materials. B. can be between 0.1-0.8 have.
A sole material of this type has poor thermal conductivity, which is particularly pleasant in cold weather, as well as being completely impermeable to water. also non-skid. The sliding safety is not only given at the beginning of use, but constantly because the cells are destroyed by the abrasion on the running surface; small bumps are constantly forming on the running surface, which are comparable in their type to suction cups and thus good adhesion of the sole to the ground. guarantee.
Cell bodies according to the invention with folded cell walls can be produced from expanded cell bodies with closed cells made of thermoplastic material by reducing the gas content and allowing the cell body to shrink, causing the cell walls to fold.
The withdrawal of gases from the cell spaces can be carried out in different ways in different amounts. B. by diffusing the gases out of the cells, preferably in a vacuum, or by condensing them.
In the first type of procedure z. B. a cell body expanded in a known manner after its production with approximately spherical cells of a specific weight of z. B. 0.05 to 0.15 in a vacuum of 60-160 torr. spent and left for a period of time. In order to promote the diffusion of the gases from the cells, the cell bodies are expediently heated and the treatment temperature is selected as high as possible, although it must be ensured that the temperature is below the flow limit of the processed plastic. The flowability of the material must be so low that permanent deformation of the cell body does not take place during the vacuum treatment.
The duration of the treatment is determined by the permeability of the thermoplastic used in each case and the desired gas removal. It depends of course on the temperature, the thickness and the type of materials treated, the level of vacuum and also the type of gases that are in the cells, and is generally between 4 and 48 hours. You can at any temperature, between z. B. 20 to work close to the temperature of the flow limit.
In the case of compounds which consist entirely or essentially of polyvinyl chloride, the most favorable working temperature is 60-65. When the cell body is removed from the vacuum and optionally also cooled, the cell body shrinks, the folds of the cell walls forming.
The heating or soaking of the cell body to be treated can be done in different ways, for. B. by Konvek tion heat, radiant heat, but also, if the heating is to take place in a vacuum, by high-frequency treatment or ultrared radiation. Warming through thick cell bodies is possible in one of a. Outside heated vacuum cabinet hardly possible. Only thinner plates of z. B. 20-30 mm can at most still be heated with a certain uniformity in the vacuum oven. If thicker plates are to be heated in a vacuum cabinet, an ultrared radiation or a high-frequency treatment is advantageous.
The cell bodies used for the treatment are generally fully expanded cell bodies. These cell bodies can be produced by any known method, e.g. B. by introducing gases under high pressure into the thermoplastic starting material, relieving the pressure and expanding the resulting raw cell body by heating, or by adding blowing agent to the plastic material and causing it to expand.
The cell spaces can contain gases that are difficult to diffuse, such as nitrogen, gases that are difficult to diffuse, such as hydrogen and carbon dioxide, or mixtures of gases that are difficult to diffuse and gases that are difficult to diffuse. The use of easily diffusible gases has the advantage that the gases more easily diffuse out of the cells through the cell walls.
So you can shorten the diffusion times with it.
If gas mixtures with nitrogen are used as a gas that is difficult to diffuse in the production of the cell body, the diffusion process can be controlled so that essentially the easily diffusible gas or gas mixture diffuses out of the cells, while the difficult to diffuse gas essentially remains in the cells. The gas content of the cells, which essentially consists of the gas which is difficult to diffuse, can thus be predetermined.
In order to carry out this process for the production of cell bodies according to the invention with folded cell walls, the skin of the expanded cell body is expediently removed and a relatively large surface is obtained, which offers a favorable diffusion possibility.
Depending on the thickness, the expanded cell body, expediently freed from its skin, can also be split up into plates 10-40 mm thick. You cut the panels about twice as thick as the finished panels should be.
Below are some examples of the hexagonal formation of cell bodies made of thermoplastics with closed cells, in which the majority of the cells have folded cell walls. The first three examples use a vacuum treatment,
Examples:
1. A mixture of 64 parts by weight of well stabilized polyvinyl chloride, 36 parts by weight of dioctyl phthalate or similar plasticizer and 15 parts by weight of ethyl acetate is brought together under pressure with a mixed gas consisting of 90 parts by volume of hydrogen and 10 parts by volume of nitrogen. About 12 liters of mixed gas per kg of finished mixture are added. After heating and cooling, expansion takes place in the heating cabinet.
The result is a cell body with closed cells and a specific weight of about 0.1. Plates 20 mm thick are cut from this.
The treatment of these plates is carried out in a vacuum of 60 mm Hg at a temperature of 60-65. At this temperature, the hydrogen gas migrates out of the cut plates in about 6 hours. After the vacuum is released, the gas that has diffused out or the negative pressure created in the cells after the vacuum treatment forces the cells to contract. This creates folded cell walls. Due to this peculiar structure, cell bodies with a specific weight of about 0.5 with a very high breaking strength in the bending test are obtained.
The cell walls have the possibility of yielding when the panels are bent and stretch without stressing the tensile strength of the material itself. The result is a cell material that can be used excellently for sole purposes and that has a much higher flexural strength than a cell body sole of the same specific weight with normal cells or, for example, a sole made of the same raw material in solid form and with the same thickness.
2. A mixture of 64 parts by weight of well stabilized polyvinyl chloride and 36 parts by weight of dioctyl phthalate or similar high-boiling plasticizer and 10 parts by weight of azoisobutyric acid dinitrile is processed into a cellular body in a known manner.
After expansion has taken place in the heating cabinet, a cell body with closed cells and a specific weight of around 0.1 is present. Depending on its thickness, the expanded cell body may only be freed from its skins or also split up into usable strengths. Panels about 15 mm thick are subjected to a vacuum. The vacuum treatment is carried out at about 60 mm Hg and a temperature of about 700.
In about 18-36 hours the nitrogen gas diffuses out without the cells changing their size significantly. When the vacuum is removed, the cell walls form folds due to the internal negative pressure. This results in a cell material with a high flexural strength, which is particularly well suited for the production of soles, with a specific weight of around 0.5.
3. A mixture of 60 parts by weight of well-stabilized polyvinyl chloride and 30 parts by weight of dioctyl phthalate and 10 parts of dibutyl phthalate is prepared so that a fine powder is formed. The powder is brought together in a known manner in a form with such an amount of carbon dioxide that a cell body with a specific gravity of approximately 0.07 arises after expansion.
The cell body, which has closed cells, is cut into plates about 15 mm thick and these plates are exposed to a vacuum of about 60 mm Hg at a temperature of 60-700 for a period of about 6 hours. After this treatment time and the release of the vacuum, the plates collapse strongly, forming folded cell walls. The desired effect of high elasticity is thus achieved. The plates have a specific gravity of about 0.65.
The reduction of the gas content in the cells can, however, also be brought about by the fact that the gases contained in the cells and originating from the formation of the cell body; which remain in a gaseous state at room temperature are replaced by diffusion by gases which condense at normal temperature. The gas exchange diffusion is preferably carried out at normal pressure. In the following, gases which condense at normal temperature are referred to as vapors. The negative pressure generated in the cell spaces by the liquefaction of the vapors results in a shrinkage of the cell body with formation of folds in the cell walls.
The cell bodies, e.g. B. plates are expediently heated to a temperature which is above the point at which the material begins to soften. In the case of polyvinyl chloride compounds, the material begins to soften at around 70, and plates made of this material are heated to e.g. B. 100-120.
The heating of the cell body can either be in a gas or. Take place in a steam atmosphere, or the heated cell body can be in the gas or. Steam atmosphere are introduced. Is z. B. water vapor is used, so the gas exchange by diffusion. can easily be carried out at a temperature of 120 °. During the diffusion process, the cells retain the shape they had in the production of the expanded cell I; cbrpers received at. There is only an exchange of gases or vapors, which can take longer or shorter times depending on the thickness of the plate and the gas used to manufacture the cell bodies.
In general, e.g. B. in PVC cell body
Plates of 30 mm thickness the diffusion to the desired extent occurred after about 6 hours. In the steam atmosphere they are
The cells have not yet become stumped or the cell walls have not yet been folded, and the cell body plate has not yet changed its appearance. As a result of the temperature above the softening point, a completely tension-free state has arisen in the cell body. The cell content consists of the
Treatment essentially from steam, so that the steam condenses when it cools down.
The cell body now shrinks and its density increases, the cell spaces shrink and lose their original shape with the formation of folds in the cell walls. In general, depending on the specific weight of the
Starting material, the degree of diffusion,
Plates with a specific weight of e.g. B. 0.5-0.8. The reduction in pressure occurs with such rapidity that no appreciable diffusion of air into the cells can be observed.
The specific gravity of the so produced cell bodies with folded cells can also be regulated by the
Steam a certain percentage of air is added. It is clear that the less air diffuses into the cells with the steam, the greater the specific gravity of the finished cell body, and vice versa, the more air is added to the steam, the lower the specific gravity
Weight and thus also the folding of the cell walls.
What vapors by diffusion into the
Getting cells into it is of course important. It is essential that such vapors are used that condense at normal temperature. For example, water vapors or solvent vapors or solvent vapor mixtures can be used for the plastic used. As solvent vapors, z. B. those of acetone or methyl ethyl ketone can be used.
4. A mixture of 64 parts by weight of well-stabilized polyvinyl chloride, 24 parts by weight of dioethyl phthalate and 12 parts by weight of dibutyl phthalate is prepared with the addition of 20 parts by weight of methyl ethyl ketone so that a loose powder is formed. The powder is processed by bringing it into contact with hydrogen gas Ztl to form a cell body with closed cells, which after its completion and expansion has a specific gravity of 0.06. The cell body is cut into plates about 15 mm thick, and these plates are placed in an atmosphere of superheated water vapor of about 120 mm. The water vapor can be under normal pressure.
However, the pressure can also be increased by about: t / 2 end of the treatment, the water vapor diffuses into the cells and hydrogen migrates out.
After a treatment of about 1/2 to about 3 hours, depending on the pressure, the exchange of gases tends to have taken place to a sufficient extent. The water vapor in the cells condenses immediately when they cool down. The negative pressure created by this in the cells leads to folded cell walls and thus high flexibility and elasticity of the material. The result is a sole material with a specific weight of 0.5-0.6.
PATENT CLAIMS:
I. Cell body made of thermoplastic material with closed cells, characterized in that the majority of the cells have folded cell walls.