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Verfahren zur Herstellung von Zellkörpern aus thermoplastischen Kunststoffen
Für die Herstellung von Zellkörpern aus Kunststoffen, die in den letzten Jahren
an technischer Bedeutung gewonnen haben, sind verschiedene Verfahren bekannt. Bei
einer Arbeitsweise, die in der Technik in größerem Umfang benutzt wird, geht man
von wäßrigen Lösungen härtbarer Kondensationsprodukte aus und führt diese nach Zugabe
von Emulgiermitteln in Schäume über, die dann ausgehärtet werden. Ein anderes Verfahren,
das für die Verarbeitung von härtbaren und thermoplastischen Kunststoffen brauchbar
ist, bedient sich des Zusatzes von in der Wärme Gas abspaltenden Verbindungen, wie
Carbonaten oder Azoverbindungen, um die durch Erwärmen erweichten Kunststoffe aufzublähen.
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Für thermoplastische Kunststoffe, insbesondere Polystyrol, haben
sich leicht flüchtige Flüssigkeiten und Gase als Treibmittel in der Technik bewährt.
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Bei Kunststoffen auf Polyurethanbasis verläuft die Reaktion zur Bildung
von Zellkörpern unter Kohlendioxydabspaltung, so daß die Zugabe eines besonderen
Treibmittels hier in der Regel nicht erforderlich ist.
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Auch bei thermoplastischen Polymerisationskunststoffen hat es nicht
an Versuchen gefehlt, ohne Ver wendung besonderer niedermolekularer Treibmittel
eine Expansion des Kunststoffes zu erreichen, doch haben derartige Verfahren sich
bisher in der Technik nicht einführen können, da sie noch mit erheblichen Mängeln
behaftet sind. So ist es z. B. bekannt, daß man durch Erhitzen von polymeren Estern
der Chloracrylsäure Chlorwasserstoff abspalten und diesen als Treibmittel für die
erweichte Kunststoffmasse verwenden kann. Der stark korrodierende Chlorwasserstoff
ist jedoch als Treibmittel unerwünscht. Bei der weiterhin bekannten thermischen
Zersetzung von Polymethacrylsäuremethylester, Polymethacrylsäure und Polyvinylacetat,
die unter Zellkörperbildung verläuft, entstehen nur Produkte von verhältnismäßig
hohem spezifischem Gewicht, die für die Praxis ohne Bedeutung sind.
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Es wurde nun gefunden, daß man Zellkörper von niedrigem spezifischem
Gewicht ohne Verwendung eines niedermolekularen Treibmittels erhält, wenn man aus
Polymerisaten oder Mischpolymerisaten von tert.-Butyl-acrylsäureester oder tert.-Butyl-methacrylsäureester
durch Erwärmen auf Temperaturen oberhalb ihres Erweichungspunktes Isobutylen abspaltet
und den dabei zurückbleibenden Kunststoff durch das gebildete Isobutylen expandiert.
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Die bei dieser Erfindung verwendeten Polymerisate oder Mischpolymerisate
lassen sich durch Polymerisation in Emulsion, Lösung oder Suspension herstellen.
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Auch das Blockpolymerisationsverfahren kann an-
gewendet werden, wenn
man dafür Sorge trägt, daß die Zersetzungstemperatur der monomeren und/oder polymeren
tert-Butyl-Acrylsäureester bzw. tert.-Butylmethacrylsäureester nicht überschritten
wird.
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Für die Mischpolymerisation mit tert.-Butylacrylsäureester oder tert.-Butyl-methacrylsäureester
ist vorzugsweise Vinylchlorid von Interesse. Es sind beispielsweise Mischpolymerisate
aus 50 bis 95 Teilen Vinylchlorid und 5 bis 50 Teilen tert.-Butylacrylsäureester
wertvolle Ausgangsstoffe für dieses Verfahren, die beim Erwärmen Zellkörper mit
geschlossenen Zellen von spezifischen Gewichten zwischen 0,5 und 0,02 und darunter
bilden. Es lassen sich auch Gemische von Homo- oder Mischpolymerisaten des tert.-Butylacrylsäureesters
und des tert.-Butyl-methacrylsäureesters untereinander oder mit Polyvinylchlorid
verwenden.
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Die für die Expansion erforderliche Erwärmungstemperatur richtet
sich nach dem Erweichungs- und Zersetzungsbereich des einzelnen Polymerisates. Für
Mischpolymerisate aus Vinylchlorid und Acrylsäuretert.-butylester liegen günstige
Erwärmungstemperaturen bei 110 bis 140"C. Mit zunehmendem Gehalt an tert.-Butylacrylat
sinkt der Erweichungsbereich des Mischpolymerisats.
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Die erforderliche Wärme kann den zu expandierenden Kunststoffen auf
verschiedene Weise, z. B. durch Dampf, heiße, nicht lösende Flüssigkeiten, Infrarotstrahlen
oder Hochfrequenzheizung zugeführt werden.
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In der Regel werden bei diesem Verfahren die Kunststoffe ohne Anwendung
von erhöhtem oder vermindertem Druck expandiert. Es ist aber auch möglich, bei erhöhtem
oder vermindertem Druck zu arbeiten.
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Um geformte Zellkörper aus den Polymerisaten der ungesättigten Ester
des tert.-Butylalkohols herzustellen, kann man aus dem nicht expandierten Polymerisat
einen Rohling erzeugen und diesen, gegebenenfalls unter Verwendung einer Form, expandieren.
Von besonderem Interesse ist für die Herstellung von porösen Formkörpern ein Verfahren,
bei dem die gekörnten Kunststoffmassen in einer Form, die nicht gasdicht schließt,
expandiert werden Dabei Werden die Menge des zu expandierenden Kunststoffs und das
Fonnvolumen so aufeinander abgestimmt, daß der expandierbare Kunststoff einen geringen
Überdruck auf das Innere der Formwände ausübt. Dadurch versintern die einzelnen
Kunststoffkörner während des Expandierens unter einander und bilden einen maßgerechten
Formkörper.
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Die nach diesem Verfahren hergestellten Zellkörper können auf verschiedenen
Gebieten der Technik mit gutem Erfolg verwendet werden. So sind sie z. B. als Isolationsstoffgegen
Wärme, Kälte und Schall brauchbar.
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Die folgenden Beispiele dienen der näheren Erläuterung der Erfindung.
Die angegebenen Teile sind Gewichtsteile.
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Beispiel 1 Ein Emulsionsmischpolymerisat aus 90 Teilen Vinylchlorid
und 10 Teilen tert.-Butylacrylsäureester vom K-Wert 62 wird bei 150"C zu einer Platte
verpreßt und anschließend granuliert. Dann wird mit diesem Granulat eine verschließbare
gegebenenfalls perforierte Form zu etwa 1/5 gefüllt und 15 Minuten auf 140"C erwärmt.
Nach Abkühlung erhält man einen porösen Formkörper vom spezifischen Gewicht 0,02.
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Beispiel 2 Ein Emulsionsmischpolymerisat aus 70 Teilen Vinylchlorid
und 30 Teilen tert.-Butylacrylsäureester wird bei 140tC zu einer Platte verpreßt.
Durch 20 Minuten Lagerung in einem Wärmeschrank bei 120 bis 1-25"C erhält man eine
poröse Platte vom spezifischen Gewicht 0,02.
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Beispiel 3 Ein Mischpolymerisat aus 70 Teilen Vinylchlorid und 30
Teilen tert.-Butylmethacrylsäureester vom K-Wert 60 wird bei 150 bis 160"C zu einer
Platte verpreßt. Wach Abkühlung wird die Platte der Preßform entnommen. Durch Lagerung
der Platte in einem Trockenschrank bei 1400 C während 20 Minuten erhält man einen
porösen Formkörper mit einem spezifischen Gewicht von etwa 0,025.
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Beispiel 4 60 Teile eines Mischpolymerisates aus 65°/o Vinylchlorid
und 350/o tert.-Butylacrylsäureester vom K-Wert 63Werden mit 40 Teileneines Polyvinylchlorids
mit K-Wert 65 möglichst homogen vermischt. Die Mischung wird bei 150 bis 160"C zu
einer Platte verpreßt. Nach Abkühlung wird die Platte der Preßform entnommen. Durch
Lagerung der Platte in einem Heizraum bei 140°C während 15 Minuten erhält man einen
porösen Formkörper mit einem spezifischen Gewicht von etwa 0,12.
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PÄTENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Herstellung von Zellkörpern aus
thermoplastischen Kunststoffen, dadurch gekennzeichnet, daß man Polymerisate oder
Mischpolymerisate von tert.-Butylacrylsäureester oder tert.-Butyl-methacrylsäureester
unter Druck auf Temperaturen oberhalb ihres Erweichungsbereichs erwärmt und anschließend
das Polymerisat in an sich bekannter Weise durch Erwärmen expandiert.