Verfahren zur Herstellung von Zellkörpern mit geschlossenen Zellen Bei der Herstellung von Zellkörpern mit geschlossenen Zellen aus thermoplastischen Massen werden die letztereni, nach dem Lösen von Gasen in ihnen unter erhöhtem Druck, und Gelieren der Massen unter dem erhöhten Druck bei erhöhter Temperatur, Abkühlen und Druckentlasten aus der Form -heraus genommen, wobei eine erste Expansion zum Beispiel auf das 2--4faehe des ursprünglichen Volumens unter Bildung eines rudimentären Zellkörpers als Zwischenprodukt, des Roh- zellkörpers ,
stattfindet. Dieses enthält die Gw, unter einem erheblichen Überdruck von züm Beispiel<B>2-9</B> At.m. Die Hauptexpansion des so erhaltenen Zwisehenproduktes auf das Vielfache, z. B. 10-20faehe, des ursprüng- liehen Volumens unter Bildung des fertig expandierten Zellkörpers findet dann in be kannter Weise durch Erwärmen des Gebildes, z. B. in einem Heizsehrank oder durch heisse Gase unter normalen Druekverhältnissen statt.
Durch die Wärme wird die Masse in den plastiseh-dehnbaren Zustand gebracht, so dar) sie dem Expansionsdruck der Gase folgen und sieh ausdehnen kann.
Es wurde nun<B>f</B> estgestellt, dass bei Aus führung der Expansion des Rohzellkörpers in der genannten üblichen Art erhebliche Ver luste an Gasen und an Weichmaehungs- und; oder Lösungsmitteln stattfinden, die sieh auf Jen Zellkörper bzw. auf dessen Bildung nach teilig auswirken.
Die Gasverluste haben den 21 Nachteil, dass ein Teil der Gase für die E--#pansionswirkung verlorengeht, so dass die Expansion des Rohzellkörpers nicht in dem Masse erfolgt, wie es der eingeführten Gas menge entsprechen würde. Man erhält daher keine so leichten Zell-körper, wie sie sich ent sprechend der Menge der eingeführten Gase ergeben sollten. Die Verluste an Weich- machungss- und/oder Lösungsmitteln haben da gegen andere Nachteile.
Bei der Herstellung des Zellkörpers werden zum Beispiel zur Er zielung einer vorübergehenden Erweichung oder zur Förderung der Gaslösung den Kunst stoffen Lösungsmittel m-u-efügt. Lösungsmittel wirken dabei auch als Weichmacher. So ist zum Beispiel ein stark lösungsmittel- oder weichmachungsmittelhaltiges Polyvinvjehlorid bei der Expansion erheblich nachgiebiger als ein solches Material, das wenig solcher Mittel enthält. Erfolgt nun die Aufwärinung eines frisch aus der Form entfernten Rohzellkörpers mit seinem hohen Gasdruck im.
Innern in der Wärme, in einem normalen Wärmesehrank mit umgewälzter Luft, so tritt nicht nur ein Gas verlust ein, sondern darüber hinaus wird auch das als Weiehmaeher wirkende Lösungsmittel verdunstet und schnell weggeführt. Solche Wärmesehränke pflegen gewöhnlich zur Ver hinderung der übermässigen Anreicherung der Umwälzluft auch noch einen ständigen Luft- weehsel herbeizLiführen. und die mit Lösunge- mittel evtl. angereicherte Umwälzluft fortzu- führen.
Dieser Nachteil lässt sieh im gesehlos- senen R#aum, z. B. in einem Autoklaven, be sonders dann, wenn man mit, CTasüberdruelz arbeitet, sehr gut vermeiden.
Von Vorteil in einem solchen Falle ist, wenn man zur Erzen- gung besonderer Effekte den Lösungs- und2 oder Weiehmaeher-Veriust ganz vermeiden will, das Druekmedium zusätzlich mit Lösungs mitteln undpoder Weiehmachern anzureichern ', vorzugsweise solehen, die sieh bereits im ZIell- körper befinden. Hierdurch verhindert man die Lösungsmittel-Verdunstung sehr erheblich.
Man erreicht, damit den Effekt., dass nicht wie sonst im. Wärmesehrank Lösungsmittel oder Weiehmaeher von den Aussenfläehen der Zell- körper entfernt werden, womit.
diese Aussen flächen sehr viel schneller in einen festeren Zustand übergehen als die Innenteile des Zell- körpers. Solche Verdunstung der Lösungs mittel mit der damit herbeigeführten Ausdeh nungsbegrenzung führt oft auch zu Deforma tionen und vor allen Dingen zu einem viel schwächer expandierten Produkt, also 711 einem höheren spez. Gewicht, als eigentliell der zugeführten Treibgasmenge entspricht. Der Spannungszustand in den Aussenteilen wird viel grösser als im Innern.
Der Zellkörper be hält hierdurch im Innern. einen viel zu grossen Gasdrueli, da er von aussen an der Ausdeh nung gehemmt wird. Ein gleichmässiges Pro dukt ist. auf diese Art und Weise überhaupt nicht zu erzielen. Die Lösungsmittelverluste während der Expansion im Wärmesehrank verhindern die Ausdehnung des Rohzellkörper- huehens so stark-, dass ein erheblicher Grasüber druck in den Zellen bleibt,
so dass sieh naeL der Expansion im Zellkörper noch ein Gas- überdriiek von zum Beispiel<B>0,3-0,5</B> Atm. vorfindet. Nicht nur flüehtige Lösungsmittel, sondern auch Weiehmaehungsmittel verdun sten zum Teil bei der Erwärmung an der Oberfläche, wodurch die Zellkörper an den äussern Stellen ihre Weichheit und Elasti zität teilweise verlieren.
Es wurde nun gefunden, dass diese Ver luste sieh sehr gut dadurch einschränken las sen, dass man die, Expansion des Rohzellkör- pers nicht, wie bisher üblich, direkt durch Erwärmung im freien Raum bei üblichem starkem Luftweehsel vornimmt, sondern die Expansion oder eine wesentliche Expansion so lange verhindert, bis eine gleichmässige Durch- wärmung des Rohzellkörpers erfolgt ist.
Eine geringe Expansion ist ohne Nachteil, es muss nur die Hauptexpansion dann erfolgen, wenn der Rohzellkörper vollständig durchwärmt ist. Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass man. die Erwärrnung- des Rühzellkörpers unter Gegendruck,<B>d.</B> h. durch Einwirkung eines Druckes von aussen geggen den Rolizell- körper vornimmt und dann erst den heissen Rohzellkörper durch Entlastung vom Gegen druck zur Expansion bringt.
Der Gegendruel,- kann zum Beispiel<B>2-9</B> kg/em2, also etwa gerade so stark sein, wie der Gasdruek ini Innern des Zwisehenproduktes', wie er nach dem Abkühlen und Druekentlasten der e-as- haltigen Masse und Herausnehmen aus der Form vorliegt. Man kann aber auch bei einem höheren Druck, z.
B.<B>10-1</B>2 Atm.,. oder bei einem niedereren Druel-, arbeiten, der<B>je-</B> doch stetsso gewählt wird, dass keine oder nur eine geringe Expansion des Rohzellkörpers ,tattfindet. Man wird den Druck nveekinässit, derart wählen, dass er einerseits den Austritt von Gasen durch Diff Lision weitgehend verhin- derl,
und dass er anderseits die Verluste an Lösungs- iind.!oder Weiehmaehungsmitteln wesentlich herabsetzt. Man kann den Gegen druck auf jede beliebige Art herbeiführen. Zweckmässig wird man den Rohzellkörper in einen Autoklaven bringen und mit einem Gel--endruek dies gleiehen Gases oder Gasgü- misehes, wie es sieh in den Zellen befindet, erwärmen.
Ist die Masse mit Stickstoff hegast worden, so wird man vorteilhaft Stiekstoff oder Luft als Ge.-endl-iiekgas in den Auto- klaven einpressen. Man kann aber den Ge.gen- druck auch auf beliebige andere Art erzeugen, so zum Beispiel mittels inerten Flüssigkeiten. Mittels eines starren 'Mediums, z.
B. mittel.,; einer Pressfläehe, oder ferner dureli Erwär men in einer dem Rolizellkörper anliegenden Form kann auch derselbe Effekt erzielt wev- den. Den Autoklaven, die Form, die Gase, die Flüssigkeit, in denen sieh der Rohzellkörper befindet, kann man auf jede beliebige Art erwärmen, z.
B. durch Dampf, Elektrizität, durch Ultrarotstrahlen usw. Der Rohzellkör- per wird auf die für die Expansion notwendi- n Temperaturen, die in der Nähe unterhalb der Fliess( grenze, bei Pol,#-vi-nylehlorid zum Bei- 8piel bei 1.00-12011, liegen, erwärmt. Man kann sogar in gewissen Fällen bei Tempera turen, die bei oder höher als die Fliessgrenze liegen, z.
B. 1400 bei Pcklyvinylehlorid, arbei ten, die jedoch nicht so hoch liegen dürfen, dass der Zellkörperaufbau zerstört würde. Der Rohzellkörper wird unter Gegendruck so lange erwärmt., bis er gleichmässig durchwärmt ist. Nimmt man nach beendeter Durehwärmung des Rohzellkörpers, deren Dauer sich nach der Dicke richtet, den Druck, z. B. den Gasdruck im Autoklaven weg, ohne die Temperatur zu ,ändern, so dehnt. sieh der Zellkörper viel wei ter aus, als dies bei der bisher üblichen Me thode der Aufwärmung eintrat.
Ein geringeres spez. Gewicht ist die Folge.
Bei der bisherigen normalen Herstellungs- teehnik der Aufwärmung solchen Zellmaterials imWärmesehrank bei normalem Druck war es nur möglich, spez. Gewichte bis etwa 0,04 zu erreichen.
Mit, Hilfe des Gasgegen#druckver- fahre,ns im Autoklaven und der Verhinderung der Lösungsmittel- und) Gasverluste kann man ohne weiteres den auf die gleiche Weise her gestellten Rohzellkörper bis auf ein spez. Ge wicht von etwa 0,02 und auch noch darunter expandieren.
Stellt man zum Beispiel hartes Zellmaterial her, bei dem überhaupt keine Weiehmaeher angewandt werden, sondern bei dein man die Gasaufnahme aussehliesslieh durch Zusatz von Lösungsmitteln herbeiführt, wirkt dieses Lösungsmittel bei der Expansion allein als Weiehmaeher und ermöglicht die starke Ausdehnung.
Der wirtschaftliehe Vorteil liegt aber nicht nur darin, dass man niedrigeres spez. Gewi#eht mit Hilfe des Gegendruckverfahrens erreicht. 3,ran kann auch, da Lösungsmittelvtrl>tiste ver mieden werden, mit einem geringeren Prozent satz Lösungsmittel arbeiten und trotzd'em eine ausgezeichnete Ausdehnung des Zellmaterials erreichen.
Bekanntlich sind die fertig expandierten weichen Zellkörper nach ihrer Herstelllung noch unstabil,<B>d.</B> h. sie verändern mit der Zeit, durch Schrumpfungserseheinungen ihre Mass- haltigkeit. Diesen Nachteil kann man durch eine zusätzliche stabilisierende Behandlung be seitigen.
Durch das erfindungsgemässe Verfahren gelingt es, Zellkörper herzustellen, deren Gas druck in den Zellen dem Atmosphärendriielz entspricht., und die damit. keine durch Ga.s- überdn-tek herbeigeführte Spannungen der Zellwände aufweisen. Hierdureh können Sehrumpfungserseheinungen des fertigen Zell- körpers, die auf zu hohen CTasdruelz in den Zellen zurüekzuführen sind, nicht auftreten.
Dies tritt besonders dann ein, wenn das Zwi- sehenproclukt stark lösungsmittel- oder weich- inachungsmittelhaltig ist und unter Druck bei solchen Temperaturen gleichmässig durch wärmt wird, bei denen es sieh bei Aufheben des Druckes bis zum vollständigen Ausgleich des Gasdruekes im Innern der Zellen mit der Atmosphäre ausdehnen kann.
Bei der Herstellung der Zellkörper werden die Gase unter erhöhtem Druck in den therino- plastischen Massen gelöst. Dies kann so erfol gen, dass man die Gase von aussen unter Druck in d#ie zum Beispiel fein verteilte Masse ein führt und darin löst, oder dass man der Masse Treibmittel einverleibt, die in der Wärme CT 'as abspalten,
welche sich -unter dem erhöhten Druck in der Masse lösen. Gerade bei Verwen dung von Treibmitteln sind die Gasverluste bei der Pxpansion oft sehr gross. Zum Beispiel haben bei polyvinylehloridhaIt.igen Massen die Treibmittelrestkörper oft die Eigenschaft, dem Polyvinylehlorid seine Beständigkeit gegen Clasdiffusion mi nehmen, so dass der Zellkör- per bei der Expansion nicht annähernd die Grösse erhält, die er eigentlich haben sollte.
Das vorliegende Verfahren hat. sieh als zur Herstellung von Zellkörpern mit geschlossenen Zellen unter Verwendung von Treibmitteln be sonders geeignet erwiesen.
Als thermoplastisehe, Massen kommen vor allem Polymere, wie z. B. Polyvinylehlorid oder Mischpolymerisate des Vinylchlorids, wie z. B. solche, die aus 951/o Vinviehlorid und <B>5</B> O/c, Vinylacetat, bestehen, in Frage, denen die erforderlichen Lösungs- undioder Weiel,- niaehungsmittel zugegeben -w-tiTden. Es können aber auch andere Thermoplasten,
wie Polv- styrol, Pol.vakiylverbindungen und Cellulose- aeetat, verwendet werden.
<I>Beispiele</I> <B>1.</B> Eine Mischung von<B>50</B> Gewiehtsteilen Polyvinylehlorid, gut stabilisiert,<B>50</B> Gewichts teilen Dioetylplithalat und 20 Gewiehtsteilen Methyläthylketon wird so hergestellt, dass ein feines Pulver entsteht, in welchem auf be kannte W eise in einer<B>g</B> at schliessenden Form eine Menge vonStiehstoffgas, die etwa<B>15</B> Liter pro ko, Fertigmisehung beträgt, unter erhöh tem Druck gelöst wird.
Es wird durch an- .schliessendes Erwärmen geliert, gekühlt, der Druck weggenommen und das Produkt aus der Form genommen. Dieses expandiert hierdurch etwa auf das 4faehe seines Volumens züi dem ,so2#. Rohzellkörper Lind enthält. im Innern das in den Zell#en eingeschlossene<B>0</B> as, das nun mehr unter einem Druck von etwa<B>10</B> atil steht.
Der Rohzellkörper wird in einen Auto- klaven <U>gegeben</U> und dieser mit einem Druck von etwa<B>7</B> kgfem2 Stiehstoffgas gefüllt. Jetzt erfolgt Aufwärmang auf etwa<B>1.000.</B> Der Roh- 7ellkörper ändert sieh hierbei nicht in seinem Volumen. Die durch die Temperatur bewirkte Druelcerhöhung findet sowohl im Autoklaven wie im Rohzellkörper gleichzeitig statt.
Das Lösungsmittel verdunstet nicht nennenswert, so dass es dem Produkt seine weiehmaehende Wirkung weiterhin verleiht. Je nach Grösse des Rohzellkörpers erfolgt seine gleichmässige Durehwärmung in zum Beispiel<B>60</B> Minuten.
Ist diese erreicht, so entfernt man den Clas- druck vom Autoklaven und lässt den erwärm ten Rohzellkörper unter Normaldruek sieh frei ausdehnen. -Nach Abkühlung und Verdunstung des Lösungsmittels ist ein Zellkörper vom Raumgewieht von etwa<B>0,06-0,07</B> entstanden. Das Material ist gut geeignet für Polster- n#,eeke.
2. Eine -Mischung von<B>50</B> Gewichtsteilen Polyvinylehlorid oder KopolYmeren des Vin.v1- ehlorids und<B>50</B> Gewiehtsteilen Dioetylphthalat sowie 20 Gewiehtsteilen Methyläthylketon wird so hergestellt, dass ein feines Pulver entsteht. Dieses wird wie in Beispiel<B>1</B> beschrieben be- gast. Die gashaltige Masse wird dann in be kannter Weise bei erhöhter Temperatur geliert.
gekühlt, der Druek weggenommen und das Produkt -unter Bildung des Rohzellkörpers aus der Form genommen. Danach erfolgt die Er- #värmung des Rohzellhörpers im Autoklaven auf etwa<B>900</B> unter<B>5-6</B> Atm. Gegendruck.<B>Er</B> dehnt sieh etwas aus und nach seiner (yleieli- mässigen Durehwärmung, entfernt man den C,
rasdriiek und lässt den Rohzellkörper unter Normaldiruck sieh frei ausdehnen. Der so her gestellte Zellkörper wird zweckmässig noeli einer stabilisierenden Behandlung unterwor fen.
Zu diesem Zweck erwärmt man ihn zuin Beispiel in einem Heizsehrank unter Normal druck bei Temperaturen von etwa 100-1101' zum Beispiel während 2-4 Stunden, wobei er zunächst etwas expandiert und darauf wäli- rend der Fortsetzung der Behandlung mehr oder weniger 7usammensehrunipft.
verflüchtigt sieh das i#leth#,-läthvlketon. Her nach wird der Zellkörper auf normale Tein- peratur abgekühlt. Man erhält einen weit gehend forinbeständl,ren Zellkörper, der keine nennenswerte Sehrumpfungserseheinung mehr zeigt.
<B>3.</B> Eine Misehung, von<B>100</B> Gewiehtsteilen Polyvinylehlorid, gut stabilisiert, und 45 Ge- wieht.steilen Aeeton wird so hergestellt, dass ein feines Pulver entsteht. Die Weiterbehand lung erfolgt so wie im Beispiel<B>1</B> angegeben.
jedoch mit einer Gaszu.i rabe von etwa<B>25</B> Li ter pro kg Fertigmisehuna. Der Rohzellkörper wird in der gleichen Weise behandelt wie in Beispiel<B>1.,</B> und es entsteht ein hartes Zell-- material naeh der Verdunstun- des Lösungs mittels. Das Material hat ein Raumgewieht von etwa<B>0,035,</B> und kann für Isolationszweeko verwendet werden.
4. In einer Mischung von 64 Gewiehtsteilen Polyvinylehlorid, gut stabilisiert,<B>36</B> Gewichts teilen Dioetylphthalat oder ähnlichem -#A7eieli- maeher und 12 Gewichtsteilen Essiaester wird ein Misehgas unter erhöhtem Druck gelöst, das aus<B>90</B> Vohmiteilen Wasserstoff und<B>10</B> Volum- teilen Stickstoff besteht. Es werden etwa <B>10</B> Liter Misehgas pro<B>kg</B> Fertiginisehung zu gesetzt.
Die Weiterbehandlung erfolgt danaeh wie in Beispiel<B>1.</B> Der entstandene Rohzell- körper erhält ein spez. Gewicht von etwa, 0,12. Die DruAerzeugung im Autoklaven kann mit Stiekstoffgas erfolgen, sofern die in das Innere der Zellen evtl. eindringende geringe Menge Stiekstoffgas nicht störend empfunden wird. Sonst ist es ratsam, die Aufwärmung in einem Wasserstoff-Stiekstoff-Gemiseh vor zunehmen, genau wie sie zum Treiben verwen det worden ist.
Der Zellkörper wird nach der Expansion unter Normaldruck<B>je</B> nach seiner Dicke evtl. nur von seinen Häuten befreit oder auch gleichzeitig in Gebrauchsstärken au#ge- spalten. Wasserstoffgas wird, durch Difftision entfernt und der Zellkörper oder die. auf ge- sehnittenen Platten zur Beseitigung des Sehrumpfungseffektes hierbei oder naehträg- lieh bei entsprechender Temperatur behandelt.
Es entsteht ein völlig spannungsfreies Zell- material, das gut für Sohlenzweeke zu ver wenden ist, mit einem spez. Gewieht von etwa<B>0,5.
-</B> <B>5.</B> Eine Mischung von<B>50</B> Gewiehtsteilen Polyvinylehlorid, <B>50</B> Gewiehtsteilen Dioet-,#"l- plithalat und etwa 12 Gewiehtsteilen eines s s tiekstoffabspaltenden Treibmittels, wie z. B.
Azc>isobitttersäuredinitril, wird in bekannter Weise hergestellt. Die Treibmittel sind an sieh sehr verschiedenartige und keine beständigen Substanzen. Es kann daher die angewandte Menge nicht genau angegeben werden. Die Treibmittelmenge ist so gewählt, dass sieh etwa <B>15</B> Liter Stiekstoffgas pro kg, Fertigmisehung abspalten, Mit der fertigen Mischung wird in bekannter Weise eine gut schliessende Form --efüllt. Durch Erwärmen unter Druck wird. das Treibmittel zersetzt und das entstehende Stiekstoffuas in der Masse gelöst.
Es wird geliert, gekühlt, vom Druelz entlastet und das Produkt unter Bildung eines sog. Rohzellkör- pers aus der Form genommen. Die Weiter behandlung erfolgt wie in Beispiel<B>1.</B> Es ent steht. ein Zellkörper mit einem Raumgewicht von etwa<B>0,070.</B> Hier wirkt sich die Autoklav- behandlung unter Gegendruck reeht gÜnstig aus.
Bei einfacher Aufwärmung und Expan sion ini. Wärmesehrank pflegt das Produkt höchstens auf ein Raumgew icht von<B>0,09</B> mit der oben angegebenen Treibmittelmenge zu kommen. Man kann es zu Polsterzweeken ver wenden.
<B>6.</B> Eine Mischung von<B>100</B> Gewiehtsteilen gut stabilisiertem Polyvinylchlorid und 40 Ge wichtsteilen Aceton sowie 20 Gewichtsteilen Treibmittel (Azoisobuttersäur-edinitril) wird hergestellt und wie in Beispiel<B>5</B> zu einem Roh- zellkörper verarbeitet.. Der Rohzel-lkörper wird dann im<B>-</B> Autoklaven wie im Beispiel<B>1</B> unter Gegendruck aufgewärmt und. dann durch Entlasten vom Gegendruck expandiert.
-Nach Verdunstung des Lösungsmittels ent steht danach ein harter Zellkörper von etwa 0,035 spez. Gewieht. Er dient als Isolations material.
<B>7.</B> In einer Mischung von 64 Gewichtsteilen Polyvinylehlo#rid, gut stabilisiert, und<B>36</B> Ge- wiehtsteilen Dioetylphthalat oder ähnlichem Weichmacher wird unter erhöhtem Driiek Kohlerissä-Lireo,as, dessen Menge etwa<B>10</B> Liter pro<B>kg</B> Fertigmischung beträgt, gelöst. Es wird wie in Beispiel<B>1</B> angegeben weiterbehandelt.
Der entstandene Rolizellkörper erhält ein spez. Gewicht von etwa<B>0,10.</B> Die Druckerzeugung erfolgt im Autoklaven mit Stiekstoffgas-. Der Zellkörper wird nach der Expansion unter Niormal,druek <B>je</B> nach seiner Dicke evtl. nur von seinen Häuten befreit oder auch gleich zeitig in Gebrauelisstärkm a1--dgespalten. Das Kohlensäuregas wird dureh Diffusion entfernt und während dieses Prozesses geht ein Teil Luft in die Zellen hinein.
Der Zellkörper oder die aufgeschnittenen Platten werden zur Be seitigung des Schrumpfeffeldes nachträglich bei entsprechender Temperatur behandelt.<B>Es</B> entsteht ein Zellmaterial mit einem spez. Ge wicht von etwa,<B>0,35.</B> Die geschlossenen Zellen sind jetzt nicht mehr mit CO2, sondern mit Luft gefüllt.