DE10142349A1

DE10142349A1 - Verfahren zur Herstellung von Schaumstoff-Formteilen

Info

Publication number: DE10142349A1
Application number: DE2001142349
Authority: DE
Inventors: Dietrich Scherzer; Kee Graham Edmund Mc; Rainer Klenz; Klaus Wendel; Franz-Josef Dietzen; Horst Schuch
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 2001-08-30
Filing date: 2001-08-30
Publication date: 2003-03-20

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Schaumstoff-Formteilen auf Basis eines thermoplastischen Polymeren, dessen Dichte leicht erniedrigt ist und die eine gleichmäßige, feinzellige Schaumstoffstruktur aufweisen, durch Extrusion oder Spritzgießen der Thermoplastschmelze zusammen mit einem anorganischen Gas im überkritischen Zustand, wobei die Thermoplastschmelze geringe Mengen eines Silikonöls oder eines vernetzten Kautschuks zugemischt enthält.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Schaumstoff-Formteilen mit leicht erniedrigter Dichte durch Extrusion oder Spritzgießen einer Thermoplast-Schmelze zusammen mit einem anorganischen Gas in überkritischen Zustand.

Das bekannte Verfahren zur Herstellung von Thermoplast-Strukturschaum (TSG) mit chemischen Treibmitteln führt zu relativ groben Zellenstrukturen. Neuerdings ist ein Verfahren bekannt geworden ("Mucell-Verfahren"), das feinzelligere Schaumstrukturen liefert. Als Schäummittel dienen anorganische Gase im überkritischen Zustand, die in die Thermoplast-Schmelze eingemischt werden. Mit diesem Verfahren lassen sich auch dünnwandige Formteile herstellen, die eine gleichmäßige, feinzellige Schaumstoffstruktur aufweisen, und deren Dichte um 10 bis 40% gegenüber dem ungeschäumten Thermoplasten erniedrigt ist. Das Verfahren ist ausführlich in dem Artikel "Feinzellige Spritzgußteile" in Kunststoff-Berater 9/2000, Seiten 24-26 beschrieben. In diesem Artikel werden für glasfaserverstärkte und mit Talkum gefüllte Thermoplaste zwar Zellgrößen zwischen 5 und 50 µm angegeben, es hat sich jedoch gezeigt, daß derart feinzellige Schaumstrukturen bei unverstärkten Styrolpolymerisaten und Polyamiden nicht erreicht werden können.

Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde nach dem Mucell-Verfahren Schaumstoff-Formteile auf Basis der genannten Thermoplasten herzustellen, die Zellgrößen im Bereich von 5 bis 150 µm aufweisen. Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren gelöst.

Für das erfindungsgemäße Verfahren kommen praktisch alle thermoplastischen Polymeren in Frage, z. B. Polyolefine, thermoplastische Polyester, Polycarbonat, Polyoxymethylen, Polysulfone, Polyphenylensulfid, Polyetherimid, Polyetherketone und Polyimide. Bevorzugt sind Homo- und Copolymerisate des Styrols, insbesondere Copolymerisate des Styrols mit 20 bis 40 Gew.-% Acrylnitril, sowie Polyamide, insbesondere Polyamid 6 und Polyamid 6,6.

Der Thermoplast wird in einem Extruder aufgeschmolzen und in die Schmelze wird als Treibmittel das anorganische Gas im überkritischen Zustand eingemischt, wobei Kohlendioxid und Stickstoff bevorzugt sind. Die Konzentration des Gases im Thermoplasten beträgt vorzugsweise 0,05 bis 3,0 Gew.-%, insbesondere 0,2 bis 1,5 Gew.-%.

Erfindungsgemäß enthält der Thermoplast 0,001 bis 1 Gew.-% eines Silikonöls oder eines vernetzten Kautschuks. Als Silikonöl sind grundsätzlich alle Polydimethyl- oder Phenylsiloxane geeignet, die bei der Verarbeitungstemperatur der Formmassen flüssig sind. Bevorzugt sind Produkte mit einer Viskosität von 1 bis 100.000 cs. Besonders bevorzugt ist Dimethylsiloxan mit einer Viskosität zwischen 5 und 70.000 cs, es wird vorzugsweise in Mengen von 0,003 bis 0,5 Gew.-% zugesetzt. Der vernetzte Kautschuk weist eine Partikelgröße von weniger als 1,0 µm, insbesondere von weniger als 0,8 µm auf. Bevorzugt ist ein Hülle/Kern-Pfropfkautschuk, der in dem Thermoplasten unlöslich ist, dessen Hülle aber mit den Thermoplasten verträglich ist, beispielsweise ein Pfropfpolymerisat von Styrol und Acrylnitril auf Polybutadien oder ein Acrylesterpolymerisat. Der vernetzte Kautschuk wird dem Thermoplasten bevorzugt in Mengen von 0,001 bis 1,0 Gew.-%, vorzugsweise 0,002 bis 1 Gew.-% zugesetzt. Die Teilchen haben einen mittleren Durchmesser (Gewichtsmittel) von < 100 µm, bevorzugt < 10 µm und insbesondere < 1 µm. Der Zusatzstoff kann mit dem Thermoplasten vor dem Aufschmelzen zugemischt werden, man kann aber auch ein Konzentrat des Zusatzstoffes direkt in die Thermoplast-Schmelze einmischen.

Die treibmittelhaltige Thermoplast-Schmelze kann aus dem Extruder in eine Form eingespritzt werden, wobei Spritzguß-Formteile erhalten werden. Sie kann aber auch durch eine Düse an die Atmosphäre ausgepreßt werden, wobei Schaumstoffstränge entstehen, die je nach Geometrie der Düse verschiedenartige Profile aufweisen können.

Die Dichte der Formteile ist je nach Menge des eingemischten Treibmittels um 5 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise um 10 bis 40 Gew.-% gegenüber dem ungeschäumten Thermoplasten erniedrigt. Die Formteile weisen eine sehr feine, gleichmäßige Zellstruktur auf, ihre Zellgröße beträgt 5 bis 100 µm, vorzugsweise 20 bis 120 µm.

Die erfindungsgemäßen Formteile können zur Herstellung von Bauteilen für Haushaltsgeräte oder in der Automobilindustrie verwendet werden.

Die in den folgenden Beispielen genannten Teile und Prozente beziehen sich auf das Gewicht.

Im Extruder einer Spritzgußmaschine des Typs Es 2550/400 HL der Firma Engel wurde der Thermoplast ohne bzw. mit Zusatzstoff aufgeschmolzen. Am Kopf des Extruders wurde Stickstoff im überkritischen Zustand in einer Menge von 0,4 Gew.-%, bezogen auf den Thermoplasten, zudosiert. Das Werkzeug hatte die Abmessungen 180 × 265 × 50 mm bei einer Wanddicke von 2,6 mm. Die Schließkraft der Form betrug 500 KN.

Es wurden Schaumstoff-Formkörper erhalten, die ohne Zusatzstoff eine grobe und ungleichmäßige Struktur, mit Zusatzstoff jedoch eine feine, gleichmäßige Struktur aufweisen. Einzelheiten können der Tabelle entnommen werden. Einsatzstoffe LURAN 368: Copolymerisat aus Styrol und Acrylnitril im Verhältnis 75 : 25 (Hersteller BASF).
PSAN: Copolymerisat aus Styrol und Acrylnitril im Verhältnis 67 : 33 (Hersteller BASF) mit einer Viskositätszahl von 80 ml/g, gemessen als 0,5%ige Lösung in DMF und 23°C nach DIN 53726.
ULTRAMID B3: Polyamid 6 (Hersteller BASF) mit einer Viskositätszahl von 150 ml/g in H₂SO_n nach DIN 53726.
Silikonöl: Dimethylsilioxan mit einer Viskosität von 60.000 cs, (Hersteller DOW Corning)
Kautschuk: Polybutadien, gepfropft mit 40% einer Mischung aus Styrol und Acrylnitril im Verhältnis 70 : 30, Partikelgröße 0,3 µm. Tabelle 1

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Schaumstoff-Formteilen auf Basis von thermoplastischen Polymeren, deren Dichte gegenüber den ungeschäumten Thermoplasten um 5 bis 50% erniedrigt ist, und die eine Zellgröße im Bereich von 5 bis 100 µm aufweisen, durch Extrusion oder Spritzgießen der Thermoplast-Schmelze zusammen mit einem inerten anorganischen Gas im überkritischen Zustand, dadurch gekennzeichnet, daß die Thermoplastschmelze 0,001 bis 1 Gew.-% eines Zusatzstoffes enthält, der ausgewählt ist aus

a) einem Silikonöl und/oder

b) einem vernetzten Kautschuk mit einer Partikelgröße von weniger als 1,0 µm.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Thermoplast ein Styrol/Acrylnitril - Copolymerisat ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Thermoplast Polyamid 6 oder 6,6 ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das anorganische Gas Kohlendioxid oder Stickstoff ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vernetzte Kautschuk ein Hülle/Kern-Pfropfkautschuk ist, der in dem Thermoplasten unlöslich, dessen Hülle aber mit dem Thermoplasten verträglich ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kautschuk ein Pfropfpolymerisat von Styrol und Acrylnitril auf Polybutadien oder einem Acrylesterpolymeren ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Silikonöl Dimethylsiloxan mit einer Viskosität von 1 bis 100.000 cs ist.