CN106170508A - 在封闭模具中对聚(甲基)丙烯酰亚胺颗粒进行发泡成形从而制备硬质泡沫芯 - Google Patents

在封闭模具中对聚(甲基)丙烯酰亚胺颗粒进行发泡成形从而制备硬质泡沫芯 Download PDF

Info

Publication number
CN106170508A
CN106170508A CN201580019154.8A CN201580019154A CN106170508A CN 106170508 A CN106170508 A CN 106170508A CN 201580019154 A CN201580019154 A CN 201580019154A CN 106170508 A CN106170508 A CN 106170508A
Authority
CN
China
Prior art keywords
cavity
mould
granule
rigid foam
foam core
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201580019154.8A
Other languages
English (en)
Inventor
K·伯恩哈德
I·莱贝尔
F·贝克
J·雷蒂格
D·霍勒恩
T·登克
A·S·B·东格莫弗迪乔
S·比勒
A·克拉茨
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Evonik Roehm GmbH
Original Assignee
Evonik Roehm GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Evonik Roehm GmbH filed Critical Evonik Roehm GmbH
Publication of CN106170508A publication Critical patent/CN106170508A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C44/00—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles
    • B29C44/34—Auxiliary operations
    • B29C44/3415—Heating or cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C44/00—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles
    • B29C44/34—Auxiliary operations
    • B29C44/36—Feeding the material to be shaped
    • B29C44/38—Feeding the material to be shaped into a closed space, i.e. to make articles of definite length
    • B29C44/42—Feeding the material to be shaped into a closed space, i.e. to make articles of definite length using pressure difference, e.g. by injection or by vacuum
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C44/00—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles
    • B29C44/34—Auxiliary operations
    • B29C44/36—Feeding the material to be shaped
    • B29C44/38—Feeding the material to be shaped into a closed space, i.e. to make articles of definite length
    • B29C44/44—Feeding the material to be shaped into a closed space, i.e. to make articles of definite length in solid form
    • B29C44/445—Feeding the material to be shaped into a closed space, i.e. to make articles of definite length in solid form in the form of expandable granules, particles or beads
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C44/00—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles
    • B29C44/34—Auxiliary operations
    • B29C44/58—Moulds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/22—After-treatment of expandable particles; Forming foamed products
    • C08J9/228—Forming foamed products
    • C08J9/232—Forming foamed products by sintering expandable particles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/34—Chemical features in the manufacture of articles consisting of a foamed macromolecular core and a macromolecular surface layer having a higher density than the core
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C44/00—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles
    • B29C44/34—Auxiliary operations
    • B29C44/3415—Heating or cooling
    • B29C44/3426—Heating by introducing steam in the mould
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2079/00—Use of polymers having nitrogen, with or without oxygen or carbon only, in the main chain, not provided for in groups B29K2061/00 - B29K2077/00, as moulding material
    • B29K2079/08—PI, i.e. polyimides or derivatives thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/04—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped cellular or porous
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2995/00—Properties of moulding materials, reinforcements, fillers, preformed parts or moulds
    • B29K2995/0037—Other properties
    • B29K2995/0063—Density
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2201/00—Foams characterised by the foaming process
    • C08J2201/02—Foams characterised by the foaming process characterised by mechanical pre- or post-treatments
    • C08J2201/034—Post-expanding of foam beads or sheets
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2205/00—Foams characterised by their properties
    • C08J2205/10—Rigid foams
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2333/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Derivatives of such polymers
    • C08J2333/02—Homopolymers or copolymers of acids; Metal or ammonium salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2333/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Derivatives of such polymers
    • C08J2333/18—Homopolymers or copolymers of nitriles
    • C08J2333/20—Homopolymers or copolymers of acrylonitrile
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2333/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Derivatives of such polymers
    • C08J2333/24—Homopolymers or copolymers of amides or imides
    • C08J2333/26—Homopolymers or copolymers of acrylamide or methacrylamide

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
  • Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

本发明涉及用于制备发泡成形的聚(甲基)丙烯酰亚胺‑(P(M)I)‑芯，特别是聚甲基丙烯酰亚胺‑(PMI)‑芯的方法，所述芯例如可以用于汽车构造或飞机构造。所述方法的特征在于，将聚合物粒子或聚合物粉末填充至压模并且在压模中发泡。特别地，所述方法的特征在于，该双壳压模在两侧上分别具有遵循轮廓的腔体，所述腔体用于加热和冷却粒子或由粒子形成的硬质泡沫芯。

Description

在封闭模具中对聚(甲基)丙烯酰亚胺颗粒进行发泡成形从而 制备硬质泡沫芯
技术领域
本发明涉及用于制备发泡成形的聚(甲基)丙烯酰亚胺-(P(M)I)-芯，特别是聚甲基丙烯酰亚胺-(PMI)-芯的方法，所述芯例如可以用于汽车构造或飞机构造。所述方法的特征在于，将聚合物粒子或聚合物粉末填充至压模并且在压模中发泡。特别地，所述方法的特征在于，该双壳压模在两侧上分别具有遵循轮廓的腔体，所述腔体用于加热和冷却粒子或由粒子形成的硬质泡沫芯。
背景技术
在DE 27 26 260中描述了聚(甲基)丙烯酰亚胺-泡沫(P(M)I-泡沫)的制备，所述泡沫即使在高温下也具有出色的机械性能。泡沫的制备在浇注方法中进行，即混合单体和需要的添加剂并且在腔室中聚合。聚合物在第二步骤中通过加热发泡。所述方法非常复杂并且难以自动化。
DE 3 630 930描述了另一种发泡由甲基丙烯酸和甲基丙烯腈组成的上述共聚物板的方法。其中借助于微波场使聚合物板发泡，因此在下文中将其称为微波方法。其中必须注意的是，待发泡的板或至少其表面必须预先加热至材料的软化点或超过软化点。由于在所述条件下通过外部加热软化的材料当然也开始发泡，所以不能仅通过微波场的作用控制发泡过程，而是必须通过外部伴随的加热进行辅助控制。这需要在正常的单步热空气方法中引入微波场从而促进发泡。但是微波方法过于复杂，因此不实际，目前尚未使用。
除了PMI-泡沫之外，还已知基于甲基丙烯酸和丙烯腈的泡沫(PI-泡沫)具有相似性能。所述泡沫例如描述于CN 100420702C。然而所述泡沫也通过板制得。
除了从非发泡聚合物板出发的所述方法之外，还已知从粒子出发的所谓的模内发泡过程。然而相比于所描述的方法，模内发泡过程原则上具有更多的缺点。只能实现不均匀的泡孔结构，所述泡孔结构在原始颗粒的内部和原始颗粒间的界面之间有所不同。此外，由于发泡时不均匀的颗粒分布(如上所述)，泡沫密度也不均匀。此外，对于由粒子发泡的产品，观察到在发泡时在原始颗粒之间形成的界面上更差的内聚力，因此观察到比由半成品板发泡的材料更差的机械性能。
WO 2013/05947中描述了一种模内方法，其中通过如下手段至少解决后一个问题：在填充至成形的发泡模具之前用增粘剂(例如聚酰胺或聚甲基丙烯酸酯)涂布颗粒。因此实现极好的晶界粘附。但是通过所述方法不能避免最终产物中不均匀的泡孔分布。
然而迄今为止几乎没有描述用于硬质泡沫，特别是用于P(M)I-泡沫的模内发泡。相反对于其它泡沫材料，这些方法是已知已久的。例如聚氨酯泡沫大多数由相应的反应性液体在室温下制得。PE、PP、聚苯乙烯或聚乳酸(PLA)构成的泡沫在模内发泡过程中由粒子制得。
发明任务
因此在所讨论的背景技术的背景下，本发明的任务是提供一种新的方法，通过所述方法可以在模内发泡过程中简单地以高生产速率将P(M)I-颗粒加工成成形硬质泡沫芯。
特别地，本发明的任务是提供一种用于P(M)I的模内发泡的方法，所述方法造成具有均匀密度分布和窄孔径分布的最终产物。
特别的任务是：所述方法相比于背景技术的方法可以以特别短的周期时间进行，无需特殊后加工即可制成具有最终几何形状的硬质泡沫芯。
此外，可以通过背景技术、说明书、权利要求书或实施例得知此处未详细讨论的其他任务。
技术方案
在下文中，表述聚(甲基)丙烯酰亚胺(P(M)I)被理解为聚甲基丙烯酰亚胺、聚丙烯酰亚胺或其混合物。相应单体例如(甲基)丙烯酰亚胺或(甲基)丙烯酸也适用于相应情况。例如术语(甲基)丙烯酸被理解为甲基丙烯酸和丙烯酸及其混合物。
通过提供用于制备聚(甲基)丙烯酰亚胺-(P(M)I)-硬质泡沫芯的新方法实现所述任务。所述方法具有如下方法步骤：
a.将P(M)I-颗粒填充至双壳模具，
b.加热模具内腔同时使颗粒发泡，
c.冷却模具内腔，并且
d.打开并且取出硬质泡沫芯，
所述方法的特征特别在于，模具在两个壳中具有腔体，所述腔体遵循内部轮廓并且分别覆盖模具内腔的表面。在步骤b.中引导加热液体通过所述腔体并且在步骤c.中引导冷却液体通过所述腔体。
优选地，所述腔体在与模具内腔相对的侧面上遵循轮廓。还特别优选地，与其对置的模具外侧同样遵循轮廓。还优选地，腔体在其两侧之间具有2和20cm之间、优选5和12cm之间的厚度。此外优选地，在模具内腔和腔体之间，模具的两侧遵循轮廓的部分具有2和15cm之间、优选4和12cm之间的厚度。
同样优选地，根据本发明的方法以如下形式进行：加热液体和冷却液体为相同类型的液体。所述液体特别从两个不同的预置容器以不同温度导入腔体。加热液体优选具有180和250℃之间的温度，冷却液体优选具有20和40℃之间的温度。
特别适合作为加热液体或冷却液体的是不具有低沸点成分和具有至少300℃耐温性的油。合适的油的示例是Huber公司的Si lOi lP20.275.50。
在方法步骤a.之前，可以在模具的内腔中设置所谓的嵌件。在方法步骤a.中填充粒子时，嵌件首先被粒子围绕，因此在之后的硬质泡沫芯中作为工件的整体构件被泡沫基质完全或部分包围。所述嵌件可以例如为具有内螺纹的物品。之后通过内螺纹旋拧硬质泡沫芯。相似地还可以嵌入螺栓、钩、管等。还有可能的是，在制备硬质泡沫芯时已经在其中整合入电子芯片或缆线。
在一个特别的实施方案中，嵌件为管、块或其它占位件，所述嵌件以一定方式成形和涂布以使得在步骤d.中取出经发泡的硬质泡沫芯之后可以简单地从泡沫基质中除去嵌件。通过这种方式可以例如实现硬质泡沫芯中的空腔、凹槽或孔口。
关于方法步骤a.中使用的P(M)I-颗粒，根据本发明提供不同的优选实施方案。
在第一实施方案中，P(M)I-颗粒为以浇注聚合物的形式获得的P(M)I-板状聚合物的研磨料。所述板可以例如在磨机中粉碎成合适的颗粒。在所述变体形式中，经研磨的P(M)I-颗粒优选以1.0和4.0mm之间的粒径使用。
在本发明的一个优选的变体形式中，在方法步骤a.中填充入模具之前，对P(M)I-颗粒进行预发泡。需要注意的是，预发泡不完全，而是仅进行至10和90％之间、优选20和80％之间的发泡程度。最终发泡在方法步骤b.中进行。在所述变体形式中，预发泡的P(M)I-颗粒优选以1.0和25.0mm之间的粒径使用。优选地，预发泡的P(M)I-颗粒具有40和400kg/m3之间、优选50和300kg/m3之间、特别优选60和220kg/m3之间、特别优选80和220kg/m3之间的密度。一种特别合适的预发泡方法例如描述于申请号为102013225132.7的德国专利申请中。
在所述方法的第三实施方案中，P(M)I-颗粒为P(M)I-悬浮聚合物。所述悬浮聚合物优选以0.1和1.5mm之间的粒径使用。P(M)I-悬浮聚合物的制备可以例如参考WO 2014/124774。
在根据本发明的方法的第四实施方案中，在方法步骤a.中预置预发泡的P(M)I-悬浮聚合物。发泡程度适用于与上文针对研磨料的预发泡颗粒所述相同的情况。优选地，预发泡的P(M)I-颗粒具有40和400kg/m3之间、优选50和300kg/m3之间、特别优选60和220kg/m3之间、特别优选80和220kg/m3之间的密度。所述预发泡的悬浮聚合物优选以0.1和1mm之间的粒径使用。
独立于所使用的颗粒的类型，已经证明特别有利的是，在方法步骤a.中填充时将颗粒预热至80和180℃之间的温度。通过所述变体形式额外加速了整个方法并且出人意料地获得最终产物中整体上更均一的泡孔结构。
额外地或替代性地，已经证明非常有利并且促进方法的是，在方法步骤a.中将颗粒吸入模具中。再次优选地，在填充颗粒之前模具以封闭状态竖直放置。然后通过竖直放置的模具的顶侧上的相应开口进行填充。在内腔中，模具在底侧上设置有抽吸装置，在方法步骤a.中例如通过打开在其他情况下覆盖抽吸装置的阀板从而接入所述抽吸装置。任选地，模具还可以在内腔中具有多个这样的抽吸装置。
此外，在方法步骤a.中有利的是，用颗粒将模具填充至50和100％之间、优选75和98％之间的填充水平。就此而言，100％的填充水平表示用颗粒填充至模具的最上边缘。当然在颗粒之间留下自由空间，所述自由空间的尺寸取决于粒径和粒形。在100％的填充水平下，所述自由空间理论上也可以占据模具内腔的至多50％。最后在方法步骤b.中通过发泡封闭所述自由空间，从而形成均匀的硬质泡沫芯。
方法步骤b.中的发泡优选在最多5min内进行。同样优选地，具有方法步骤a.至d.的整个方法在10至60min内进行。
优选地，在根据本发明的方法中，在方法步骤b.的过程持续时间的前一半，优选前四分之一的过程中在模具的内腔中导入热空气、热气体或蒸气，优选热的惰性气体或空气。所述导入具有90和300℃之间，优选150和250℃之间的温度。导入的目的是保证发泡开始之前和之中粒子更快和更均匀地吸热。
在方法步骤c.中使用的从腔体中导入的冷却液体优选在返回相应的预置容器之前通过换热器冷却至20和40℃之间的导入温度。
相比于现有技术，通过根据本发明的方法可以制备具有明显更均匀的泡孔结构并且不具有缺陷同时具有复杂形状的成形件或泡沫材料。此外，通过所述方法能够在较短周期时间内以特别良好的品质迅速制备这种复杂形状。特别地，相比于现有技术的方法，根据本发明的方法具有缩短的加热周期和冷却周期。此外，本发明相比于背景技术的巨大优点在于：其足够谨慎从而不会损坏P(M)I-颗粒的表面。
任选地，根据本发明的方法可以整合入整个工艺中，使得首先在预置容器中提供(预发泡的)P(M)I-颗粒。之后从预置容器填充模具。所述变体形式特别适合于如下整体方法：用于预发泡颗粒的加热单元与多个模具组合。通过这种方式，用于预发泡的加热单元可以连续操作，而成形模具当然以固定的周期时间分批运转。特别优选地，加热预置容器从而将经预热的颗粒填充至模具并且通过该手段进一步缩短周期时间。
此外，可以使用增粘剂从而改进泡沫芯材料和覆盖层之间的粘附，所述粘附在用于制备复合材料的后续方法步骤中起重要作用。除了在后续方法步骤中应用之外，还可以在根据本发明的预发泡之前将所述增粘剂施加至P(M)I-颗粒的表面。已经证明特别适合作为增粘剂的是聚酰胺或聚(甲基)丙烯酸酯。但是也可以使用本领域技术人员在复合材料的制备中已知的、特别是取决于所使用的覆盖层的基质材料的低分子量化合物。
特别地，根据本发明的方法的巨大优点在于：其可以非常迅速地并且因此连同后续过程以极短的周期时间进行。因此根据本发明的方法可以极好地整合入批量生产。
对于根据本发明的整个方法，待选择的方法参数取决于特定情况下使用的装置的布局以及使用的材料。本领域技术人员可以通过少量初步试验容易地确定待选择的方法参数。
根据本发明使用的材料是P(M)I，特别是PMI。所述P(M)I-泡沫也被称为硬质泡沫并且特征在于特殊的强度。P(M)I-泡沫通常在两步方法中制得：a)制备浇注聚合物和b)使浇注聚合物发泡。根据现有技术然后将其切成或锯成希望的形状。工业上仍不太确立的一个变体形式是所述模内发泡，该模内发泡可以用于根据本发明的方法。
为了制备P(M)I，首先制备单体混合物，所述单体混合物优选以2:3和3:2之间的摩尔比例包含(甲基)丙烯酸和(甲基)丙烯腈作为主要成分。此外可以使用其它共聚单体，例如丙烯酸或甲基丙烯酸的酯、苯乙烯、马来酸或衣康酸或其酸酐或乙烯基吡咯烷酮。然而所述共聚单体的份额不应大于30重量％。也可以使用少量经交联单体，例如丙烯酸烯丙酯。然而量应当优选为最高0.05重量％至2.0重量％。
用于共聚的混合物还包含发泡剂，所述发泡剂在约150至250℃的温度下分解或汽化并且形成气相。聚合在该温度下进行，使得浇注聚合物包含潜在发泡剂。有利地，聚合在块料模具(Blockform)中在两个玻璃板之间进行。
所述PMI-半成品的制备是本领域技术人员原则上已知的并且可以例如参考EP 1444 293、EP 1 678 244或WO 2011/138060。作为PMI-半成品，特别提及的是以发泡形式以产品名由Evonik Industries AG公司销售的那些。在制备和加工方面，丙烯酰亚胺半成品(PI-半成品)被认为与PMI-泡沫相似。然而出于毒理学原因，丙烯酰亚胺半成品相比于其它泡沫材料是明显不太优选的。
在根据本发明的方法的第二变体形式中，P(M)I-颗粒为可以以其自身形式直接引入方法的悬浮聚合物。所述悬浮聚合物的制备可以例如参考DE 18 17 156或申请号为13155413.1的德国专利申请。
根据本发明制备的P(M)I-硬质泡沫芯的特征特别在于，硬质泡沫芯具有复杂形状，并且硬质泡沫芯的表面的至少95％被由P(M)I组成的、优选厚度为至少100μm的外皮包围。这意味着所述新型硬质泡沫芯在表面上不具有开孔，因此相比于现有技术的材料即使没有额外的覆盖层也仍然具有特殊的稳定性(例如相对于撞击或冲击)。所述材料本身独立于根据本发明的方法是新颖的，因此同样是本发明的组成部分。
优选地，所述新型P(M)I-硬质泡沫芯具有25和220kg/m3之间的密度。此外，其可以任选设置有如前所述的嵌件。
根据本发明制备的经发泡的P(M)I硬质泡沫芯可以例如进一步加工成泡沫芯复合材料。所述泡沫成形件或泡沫芯复合材料可以特别用于批量生产中的应用，例如用于车身构造或汽车工业的内饰、有轨车辆构造或船舶构造的内部件、航空和航天工业、机械制造、体育器械的制备、家具制造或风力发电站的构造。总之，根据本发明的硬质泡沫芯原则上适合任何类型的轻质结构。
实施例
使用以商品名Triple F由Evonik Industries公司销售的材料作为PMI-粒子。所述粒子由非预发泡的完全聚合的共聚物板通过借助于剪切磨机粉碎而制得。实施例中使用的粒子在筛出细粒部分之后以1.0和5.0mm之间的粒径范围存在。
使用的调温介质是Huber公司的SilOil P20.275.50。所述调温介质用于加热和冷却模具。
所用模具的说明：不仅模具的内壳勾勒出样品的几何形状，而且外壳也遵循轮廓。因此通过两个模具半体中的各个调温通道保证了整个表面上的接近轮廓并且遵循轮廓的调温。模具半体的两个壳通过FKM-密封件彼此密封。
所用调温设备的说明：
-用于外部封闭应用的动态调温设备
-生产商Huber公司(GmbH)
-名称：UNISTAT 530w
-冷却功率16kW，加热功率12kW
实施例1：使用未预发泡粒子的样品的发泡
来自磨机的未预发泡的研磨料具有约1200kg/m3的初始密度和约600至700kg/m3的堆积密度。对于最终密度为150kg/m3的样本，需要的粒子量为m＝103.5g，包括5重量％份数的AC1750。称重粒子量并且计量加入增粘剂之后，将混合物分布在模具中。通过使得粒子以遵循轮廓的方式均匀分布在整个表面上用手填充腔体。然后关闭腔体，而模具在该时间下已经预热至140℃。进行发泡成形过程：在10分钟内将模具加热至240℃。在达到240℃之后保持该温度8分钟。总共18分钟之后切换成冷却，使封闭模具静置12分钟同时使冷却液体流动通过模具腔体。总共30分钟之后周期结束并且可以取出样品。
实施例2：使用预发泡粒子的样品的发泡
首先使粒子预发泡，从而可以实现尽可能高的模具填充度。预发泡在IR-炉中进行。通过预发泡降低初始密度和堆积密度。这通过改变停留时间以及温度进行。使用的参数为约180℃的温度和约2.5min的停留时间。这造成堆积密度降低到140至150kg/m3。经由计量秤将研磨料分布在传送带上。传送带将粒子带至屏蔽的IR-辐射场，在IR-辐射场中进行预发泡。然后排出材料。预发泡的颗粒各自在最厚位置处具有2和20mm之间的直径。
对于最终密度为150kg/m3的样品，需要的粒子量为m＝103.5g，包括5重量％重量份数的AC1750。称重粒子量并且计量加入增粘剂之后，通过抽吸输送装置将混合物填充至模具中直至达到几乎100％的填充水平。为此，模具处于直立位置并且已经预热至140℃。然后在之后的方法步骤中将模具带到发泡位置并且开始发泡成形过程。为此，在10分钟内将模具的填充空间加热至240℃。在达到240℃之后保持该温度8分钟。总共18分钟之后切换成冷却并且保持该温度12分钟。总共30分钟之后周期结束并且可以使样品脱模。

Claims (14)

1.用于制备聚(甲基)丙烯酰亚胺-(P(M)I)-硬质泡沫芯的方法，具有如下方法步骤：
a.将P(M)I-颗粒填充至双壳模具，
b.加热模具内腔同时使颗粒发泡，
c.冷却模具内腔，并且
d.打开并且取出硬质泡沫芯，
其特征在于，模具在两个壳中具有腔体，所述腔体遵循内部轮廓并且分别覆盖模具内腔的表面，在步骤b.中引导加热液体通过所述腔体并且在步骤c.中引导冷却液体通过所述腔体。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，腔体遵循模具内腔的轮廓，并且腔体在其两侧之间具有2和20cm之间的厚度。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，加热液体和冷却液体是相同类型的液体，其从两个不同的预置容器以不同温度导入腔体，加热液体具有180和250℃之间的温度，并且冷却液体具有20和40℃之间的温度。
4.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，P(M)I-颗粒为粒径在1.0和25.0mm之间的预发泡P(M)I-颗粒。
5.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，P(M)I-颗粒为粒径在0.1和1.0mm之间的P(M)I-悬浮聚合物。
6.根据权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，发泡在最多5min内进行，并且方法步骤a.至d.共同在10至60min内进行。
7.根据权利要求1至6任一项所述的方法，其特征在于，在模具内腔和腔体之间，模具的两侧遵循轮廓的部分具有2和15cm之间的厚度。
8.根据权利要求1至7任一项所述的方法，其特征在于，从腔体中导出的冷却液体在返回相应的预置容器之前通过换热器冷却至20和40℃之间的导入温度。
9.根据权利要求1至8任一项所述的方法，其特征在于，在方法步骤a.中填充时将颗粒预热至80和180℃之间的温度。
10.根据权利要求1至9任一项所述的方法，其特征在于，在方法步骤a.中将颗粒吸入模具。
11.根据权利要求1至10任一项所述的方法，其特征在于，在方法步骤a.中用颗粒将模具填充至50和100％之间的填充水平。
12.根据权利要求1至11任一项所述的方法，其特征在于，在方法步骤b.的过程持续时间的前一半的过程中在模具的内腔中导入热空气或蒸气。
13.硬质泡沫芯，其特征在于，硬质泡沫芯由P(M)I组成，具有复杂形状并且硬质泡沫芯的表面的至少95％被由P(M)I组成的、厚度为至少100μm的外皮包围。
14.根据权利要求13所述的硬质泡沫芯，其特征在于，P(M)I-硬质泡沫芯具有25和220kg/m3之间的密度。
CN201580019154.8A 2014-05-19 2015-05-13 在封闭模具中对聚(甲基)丙烯酰亚胺颗粒进行发泡成形从而制备硬质泡沫芯 Pending CN106170508A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014209425.9A DE102014209425A1 (de) 2014-05-19 2014-05-19 Formschäumen von Poly(meth)acrylimid-Partikeln in geschlossenen Werkzeugen zur Herstellung von Hartschaumkernen
DE102014209425.9 2014-05-19
PCT/EP2015/060562 WO2015177013A1 (de) 2014-05-19 2015-05-13 Formschäumen von poly(meth)acrylimid-partikeln in geschlossenen werkzeugen zur herstellung von hartschaumkernen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106170508A true CN106170508A (zh) 2016-11-30

Family

ID=53268778

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201580019154.8A Pending CN106170508A (zh) 2014-05-19 2015-05-13 在封闭模具中对聚(甲基)丙烯酰亚胺颗粒进行发泡成形从而制备硬质泡沫芯

Country Status (12)

Country Link
US (1) US20170087750A1 (zh)
EP (1) EP3145691A1 (zh)
JP (1) JP2017523060A (zh)
KR (1) KR20170007442A (zh)
CN (1) CN106170508A (zh)
AU (1) AU2015263296A1 (zh)
BR (1) BR112016024800A2 (zh)
CA (1) CA2949294A1 (zh)
DE (1) DE102014209425A1 (zh)
RU (1) RU2016142716A (zh)
TW (1) TW201609343A (zh)
WO (1) WO2015177013A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109438743A (zh) * 2018-11-24 2019-03-08 浙江中科恒泰新材料科技有限公司 一种利用微波加热模内发泡制备的聚甲基丙烯酰亚胺泡沫及其制备方法
CN114206574A (zh) * 2019-08-08 2022-03-18 赢创运营有限公司 风力发电厂的转子叶片中和船舶制造中作为芯材的聚甲基丙烯酸甲酯硬质泡沫的制备方法

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014009338A1 (de) 2014-06-27 2015-12-31 Evonik Röhm Gmbh Druckabhängiges Formschäumen von Poly(meth)acrylimid-Partikeln in geschlossenen Werkzeugen zur Herstellung von Hartschaumstoffkernen
EP3159129A1 (de) 2015-10-22 2017-04-26 Evonik Röhm GmbH Herstellung von komplexen schaum-/ oder sandwichholstrukturen mittels eines formkerns
AT518100A1 (de) 2015-12-22 2017-07-15 Fill Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers aus einem Partikelschaummaterial
AT518099A1 (de) 2015-12-22 2017-07-15 Fill Gmbh Verfahren zur Herstellung eines geschäumten Partikelschaummaterials
EP3887440A1 (en) * 2018-11-26 2021-10-06 Mubea Carbo Tech GmbH Process for producing poly(meth)acrylimide materials
EP3911489A1 (en) 2019-01-16 2021-11-24 Evonik Operations GmbH Novel foaming process for production of foam materials
AU2021371895A1 (en) 2020-10-29 2023-06-22 Evonik Operations Gmbh Process for producing foam panels for the production of foam films

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3837769A (en) * 1972-07-29 1974-09-24 H Erlenbach Apparatus for the manufacture of molded articles of foam-forming thermoplastic synthetics
DE2726260C2 (de) 1977-06-10 1983-05-26 Röhm GmbH, 6100 Darmstadt Schäumbares Polymermaterial
JPS5514243A (en) * 1978-07-18 1980-01-31 Mitsubishi Petrochem Co Ltd Foaming mold for thermoplastic synthetic resin
DE3630930A1 (de) 1986-09-11 1988-03-24 Roehm Gmbh Verfahren zur herstellung eines hartschaumstoffes mittels eines mikrowellen- oder hochfrequenzfeldes
CA2356644C (en) * 1998-12-11 2007-10-16 Sekisui Plastics Co., Ltd. Process for producing a crystalline aromatic polyester resin molded foam article
DE10141757A1 (de) 2001-08-29 2003-03-27 Roehm Gmbh Verbessertes Verfahren zur Herstellung von PMI-Schäumen
DE10350971A1 (de) 2003-10-30 2005-06-02 Röhm GmbH & Co. KG Wärmeformbeständige Polymethacrylimid-Schaumstoffe mit feinen Poren
CN100420702C (zh) 2005-07-28 2008-09-24 西北工业大学 一种maa/an共聚物泡沫塑料及其制备方法
DE102010028695A1 (de) 2010-05-06 2011-11-10 Evonik Röhm Gmbh Polymethacrylimid-Schaumstoffe mit verminderter Entflammbarkeit sowie Verfahren zur Herstellung dieser
CN101857656B (zh) * 2010-05-24 2011-08-31 四川大学 用于生产聚甲基丙烯酰亚胺泡沫材料的可发性颗粒及应用
KR101860440B1 (ko) 2011-07-01 2018-05-24 삼성전자주식회사 기기 간 통신 시스템에서 멀티캐스트 데이터 암호화 키 관리 방법, 장치 그리고 시스템
EP2956499A1 (de) 2013-02-15 2015-12-23 Evonik Röhm GmbH Perlpolymerisat zur herstellung von pmi-schäumen
DE102013225132A1 (de) 2013-12-06 2015-06-11 Evonik Industries Ag Vorschäumung von Poly(meth)acrylimid-Partikeln für das anschließende Formschäumen in geschlossenen Werkzeugen

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109438743A (zh) * 2018-11-24 2019-03-08 浙江中科恒泰新材料科技有限公司 一种利用微波加热模内发泡制备的聚甲基丙烯酰亚胺泡沫及其制备方法
CN109438743B (zh) * 2018-11-24 2022-05-27 浙江中科恒泰新材料科技有限公司 一种利用微波加热模内发泡制备的聚甲基丙烯酰亚胺泡沫及其制备方法
CN114206574A (zh) * 2019-08-08 2022-03-18 赢创运营有限公司 风力发电厂的转子叶片中和船舶制造中作为芯材的聚甲基丙烯酸甲酯硬质泡沫的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20170087750A1 (en) 2017-03-30
BR112016024800A2 (pt) 2018-06-12
TW201609343A (zh) 2016-03-16
KR20170007442A (ko) 2017-01-18
WO2015177013A1 (de) 2015-11-26
AU2015263296A1 (en) 2016-10-06
RU2016142716A (ru) 2018-05-03
JP2017523060A (ja) 2017-08-17
CA2949294A1 (en) 2015-11-26
EP3145691A1 (de) 2017-03-29
DE102014209425A1 (de) 2015-11-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106170508A (zh) 在封闭模具中对聚(甲基)丙烯酰亚胺颗粒进行发泡成形从而制备硬质泡沫芯
CN106459465B (zh) 在封闭模具中对聚(甲基)丙烯酰亚胺颗粒进行压力相关的模制发泡从而制备硬质泡沫芯
KR102318466B1 (ko) 폐쇄된 도구에서 후속적인 발포 성형을 위한 폴리(메트)아크릴이미드 입자의 예비발포
CN105907107A (zh) 一种精密铸造调制蜡及其处理工艺
CN108136494A (zh) 由金属泡沫制备部件的方法、由所述方法制备的部件和用于实现所述方法的模具
Peixinho et al. Compressive properties and energy absorption of metal-polymer hybrid cellular structures
US10919198B2 (en) Production of complex hollow foam or sandwich structures by means of a mold core
Liu et al. Factors affecting the warpage of rotationally molded parts
US20210380776A1 (en) Process for producing poly(meth)acrylimide materials
JPH06320634A (ja) 熱可塑性樹脂型内発泡成形用成形型および熱可塑性樹脂型内発泡成形体
TW201806726A (zh) 經由使用增加導熱性的添加劑來縮短聚合物粒子發泡的冷卻期
US3792138A (en) Process of moulding foamable materials by simultaneously heating and vibrating the mold
KR20160033669A (ko) 고강도 표피층이 형성된 압축발포 성형물 및 이의 제조장치 및 제조방법
Esteves et al. Characterization of polypropylene structural foams for large part applications
Ellis A study of the rotational moulding of linear low density polyethylene´´
CN108297297A (zh) 一种3d打印用高流动性聚碳酸酯粉末及制备方法
JPH0313306A (ja) 発泡性熱可塑性樹脂粒子の低倍予備発泡法
JP2013215806A (ja) 注型発泡品の製造方法、注型発泡品及び中間発泡品
JPH0428739B2 (zh)

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20161130