DE1115010B

DE1115010B - Verfahren zur Herstellung von poroesen Formkoerpern aus thermoplastischen Kunststoffen

Info

Publication number: DE1115010B
Application number: DEB43604A
Authority: DE
Inventors: Dr Fritz Stastny
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1957-02-21
Filing date: 1957-02-21
Publication date: 1961-10-12
Also published as: FR1191713A

Description

Verfahren zur Herstellung von porösen Formkörpern aus thermoplastischen Kunststoffen Bei der Herstellung von porösen Formkörpern aus thermoplastischen Kunststoffen bedient man sich neuerdings eines Verfahrens, bei dem man von blähfähigen Einzelteilchen ausgeht, z. B. von treibmittelhaltigen Polystryrolteilchen mit einem Durchmesser von 1 bis 2 mm. Diese Teilchen werden zunächst vorexpandiert, ohne sie zu versintern, wobei ihr Volumen um das etwa 20- bis 30fache vergrößert wird. Die Einzelteilchen sind dann porös, aber noch blähfähig und werden nun in Metallformen, die nicht gasdicht schließen, weiterverarbeitet, indem man den Hohlraum einer Form mit den Teilchen ausfüllt und sie hierauf auf Temperaturen oberhalb ihres Erweichungsbereiches erwärmt. Die Kunststoffteilchen weiten sich dabei zusätzlich aus und verschweißen zu einer zusammenhängenden Masse. Dabei tritt ein erheblicher Druck innerhalb des Hohlraumes der Form auf, der bis zu etwa 3 kg/cm2 betragen kann. Nach diesem Verfahren kann man poröse Formkörper herstellen, die in der Regel ein spezifisches Gewicht zwischen 0,015 und 0,3 haben. Obwohl das spezifische Gewicht derartiger Formkörper verhältnismäßig niedrig ist, besteht auf einigen Gebieten der Technik ein Bedarf nach noch leichteren porösen Formkörpern.
Es wurde nun gefunden, daß man besonders leichte poröse Formkörper aus thermoplastischen Kunststoffen herstellen kann, wenn man vorexpandierte, aber noch blähfähige Einzelteilchen von thermoplastischen Kunststoffen auf Basis von Styrolpolymerisaten in einer nicht gasdicht schließenden Form mit veränderbarem Volumen durch Erwärmen weiterexpandiert und verschweißt, dann das Formvolumen vergrößert und den porösen Formkörper in derselben Form, gegebenenfalls durch erneutes Erwärmen, nachexpandiert.
Am einfachsten läßt sich das Verfahren bei der Herstellung von würfel- oder plattenförmigen Formkörpern durchführen, indem man Formen mit einem oder mehreren beweglichen Seitenteilen oder mit beweglichen Ober- und Unterseiten verwendet. Nach dem Expandieren und Verschweißen der Einzelteilchen vergrößert man die Form und bringt sie zweckmäßig in einen Raum, welcher etwa die gleiche oder eine etwas höhere Temperatur aufweist als der erwärmte Schaumstoff. Vorteilhaft sind Formen mit veränderlichem Volumen, bei denen das Formvolumen durch den Druck des expandierten Schaumstoffes geändert wird. Derartige Formen sind mit einer Sperre versehen, die eine Veränderung ihres Volumens während des Expandierens und Verschweißens verhindert.
Sobald die Einzelteilchen verschweißt sind, wird die Sperre gelöst, so daß der Schaumstoff Gelegenheit hat, sein Volumen so lange zu vergrößern, bis praktisch kein Innendruck mehr vorhanden ist. Man kann dadurch eine Vergrößerung um 30 bis 60 o/o des ursprünglichen Volumens der Form erreichen. Die erhaltenen porösen Formkörper haben, wenn sie aus blähfähigem Polystyrol hergestellt wurden, nur ein spezifisches Gewicht von etwa 0,007.
Die erforderliche Zeit für das Nachexpandieren richtet sich nach der Größe der Form und auch nach der Schichtdicke des Schaumstoffkörpers. Sie beträgt im Durchschnitt 10 bis 90 Minuten. Nach dieser Behandlung kann man die Form an der Luft auf Raumtemperatur abkühlen oder auch eine allmähliche Abkühlung durch Zwischenlagerung bei 75, 65 und 45 C durchführen. Die erhaltenen sehr leichten Schaumstoffkörper bilden eine zusammenhängende Masse und sind ziemlich druckelastisch. Sie können in ähnlicher Weise wie schwerere Schaumstoffkörper für mannigfaltige Zwecke verwendet werden, z. B. als Isoliermaterial, als Schwimmkörper, als Dekorationsmaterial, zur Herstellung von Reklamefiguren, als Verpackungsmaterial, als stoßdämmende Schicht.
Als thermoplastische Kunststoffe, die nach diesem Verfahren verarbeitet werden können, eignen sich solche auf Basis von Styrolpolymerisaten, z. B. Polystyrol, und Mischpolymerisate aus Styrol und anderen polymerisierbaren Monomeren, wie Acrylnitril oder Divinylbenzol. Brauchbare Treibmittel für das Expandieren derartiger thermoplastischer Kunststoffe sind z. B. leichtfiüchtige aliphatische und cycloaliphatische Kohlenwasserstoffe, deren Siedepunkte unterhalb des Erweichungsbereiches der einzelnen Kunststoffe liegen. Auch gelöste Gase sind wirksame Treibmittel.
Beim Vorexpandieren der zweckmäßig in feinkörniger Form angewandten Kunststoffe werden diese auf eine Temperatur oberhalb ihres Erweichungsbereiches erwärmt. Die Erwärmungszeit wird jedoch so kurz gewählt, daß die erhaltenen vorexpandierten Teilchen noch blähfähig sind, so daß sie beim Erwärmen in einer Form, die nicht gasdicht schließt, noch weiter expandieren und durch den Druck der Formwand untereinander verschweißen.
Es sind schon Formen mit veränderlichem Volumen bekannt, die im Zusammenhang mit der Herstellung von Zellkörpern Verwendung finden. Diese Formen schließen jedoch gasdicht und dienen zur Herstellung blähbarer Formkörper, die nicht oder nur sehr wenig porös sind. Es sind auch schon Verfahren bekannt, um poröse Formkörper aus Kunststoffen nachträglich mit geschlossenen, porenfreien Oberflächen zu versehen. Hierbei werden die porösen Formkörper mit thermoplastischen Kunststoffen oder härtbaren Harzen in Formen erhitzt, die etwa größer als die porösen Formkörper sind. Bei diesen Verfahren finden jedoch keine Formen mit veränderlichem Volumen Verwendung, und es werden keine extrem leichten Schaumkörper erhalten. Schließlich war es bekannt, zusammenhängende Massen aus kautschuk- oder weichmacherhaltigem Polyvinylchlorid und Treibmitteln in gasdicht schließenden Formen zu Zellkörpern zu verarbeiten. Im Gegensatz zu den bekannten Verfahren handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren darum, vorexpandierte, aber noch bläbfähige Einzelteilchen in einer nicht gasdicht schließenden Form mit veränderbarem Volumen durch Erwärmen zu expandieren und zu verschweißen und die restliche Blähkraft dadurch zur Herstellung eines extrem leichten, formgetreuen Schaumkörpers auzunutzen, daß man den Schaumkörper in der Form beläßt und das Formvolumen vergrößert. Bei dieser Arbeitsweise werden Schaumkörper mit kontrollierbaren Abmessungen erhalten, die ein spezifisches Gewicht von nur 0,007 glem3 besitzen.
Das nachfolgende Beispiel dient der weiteren Erläuterung der Erfindung.
Beispiel Der Hohlraum einer perforierten Metallform mit einem Volumen von 1000 ccm, deren Ober- und Unterteil beweglich angeordnet sind, wird mit blähfähigen, porösen Polystyrolteilchen von 3 bis 6 mm Durchmesser, die ein Schüttgewicht von 15 gil besitzen, vollständig ausgefüllt. Dann wird die Form geschlossen. Man bläst nun 30 Sekunden Dampf von 1100 C durch die Perforierungen in den Hohlraum der Form. Die Form wird hierauf in einem Wärmeschrank von 1070 C gelagert und gleichzeitig die Ober- und Unterplatte so weit voneinander entfernt. daß das Volumen des Hohlraumes der Form nunmehr 1500 ccm beträgt. Bei der Lagerung im Wärmeschrank weitet sich die Schaumstoffmasse weiter aus und füllt den Hohlraum vollständig aus. Man entnimmt die Form nach 40 Minuten und lagert sie hierauf 20 Minuten bei 650 C und 20 Minuten bei 250 C. Es wird ein zusammenhängender Schaumstoffkörper vom spezifischen Gewicht 0,008 erhalten, der als Isoliermaterial, z. B. im Kühlschrankbau, verwendet werden kann.
Die verwendeten blähfähigen, porösen Polystyrolteilchen wurden durch unvollständiges Aufblähen von Polystyrolteilchen, die 70/0 Pentan enthielten, hergestellt.

Claims

PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung von porösen Formkörpern aus vorexpandierten, aber noch blähbaren Einzelteilchen von thermoplastischen Kunststoffen auf Basis von Styrolpolymerisaten, dadurch gekennzeichnet, daß man die vorexpandierten, aber noch blähbaren Kunststoffteilchen in einer nicht gasdicht schließenden Form mit veränderbarem Volumen durch Erwärmen weiterexpandiert und verschweißt, dann das Formvolumen vergrößert und den porösen Formkörper in derselben Form, gegebenenfalls durch erneutes Erwärmen, nachexpandiert. ~~~~~~~~ In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 946 085, 953 835; deutsche Patentanmeldung G 8710 X/39 a (bekanntgemacht am 3. 9. 1953); schweizerische Patentschrift Nr. 277 087; britische Patentschrift Nr. 749052.