DE1135652B

DE1135652B - Ununterbrochenes Verfahren zum Herstellen eines thermoplastischen Zellkoerpers

Info

Publication number: DE1135652B
Application number: DED16356A
Authority: DE
Inventors: Chancey Edward Delong; John Lloyd Mccurdy
Original assignee: Dow Chemical Co
Current assignee: Dow Chemical Co
Priority date: 1950-06-29
Filing date: 1953-11-13
Publication date: 1962-08-30

Description

deutsches

Patentamt

D16356X/39a³

ANMELDETAG: 13. NOVEMBER 1953

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UNDAUSGABEDER
AUSLEGESCHRIFT: 30. AUGUST 1962

Die Erfindung betrifft ein ununterbrochenes Verfahren zum Herstellen eines thermoplastischen Zellkörpers, bei dem ein wärmeplastifiziertes thermoplastisches Polymerisat und ein unter normalen Bedingungen gasförmiges, in dem Polymerisat lösliches Mittel, das in Mengen von 0,05 bis 0,25 Gewichtsteilen je Teil Polymerisat und bei einer zwischen 120 und 220° C liegenden Temperatur zugeführt wird, in einer Mischvorrichtung gemischt und das Gemisch unter Druck in der Mischvorrichtung zwecks Bildung eines homogenen beweglichen Gels gehalten und anschließend in einen Raum niederen Druckes ausgestoßen wird, wobei das Gemisch gleichzeitig auf eine Temperatur abgekühlt wird, bei der es fließfähig bleibt und die unter dem Siedepunkt des normalerweise gasförmigen Mittels bei dem auf dem Gemisch lastenden Druck liegt.

Das thermoplastische Polymerisat ist vorzugsweise Polystyrol.

Es ist ein Verfahren zur Herstellung von thermoplastischen Zellkörpern bekannt, bei dem ein thermoplastisches Harz, ζ. B. Polystyrol, und ein Treibmittel, z. B. Methylchlorid, Methyläther, Propylen oder Butylen, in einem geschlossenen Gefäß unter Druck und bei einer unter der kritischen Temperatur des Treibmittels liegenden Temperatur gehalten werden, bis ein einheitliches bewegliches Gel entstanden ist, worauf ein Auslaß geöffnet wird, aus dem das Gel in eine Zone niedrigeren Druckes ausfließen kann, wobei dann die Schäumung erfolgt.

Es ist ferner ein Verfahren bekannt, bei dem ein Gemisch einer zuvor bestimmten Menge eines Treibmittels und eines thermoplastischen Harzes unter Druck gebildet und in einem unter Druck stehenden Lagergefäß aufbewahrt wird, worin es bei einer bestimmten Temperatur gehalten wird, bis eine einheitliche bewegliche Gellösung entstanden ist, ehe das Harz aus dem Gefäß ausgestoßen und ausdehnen gelassen wird.

Diese bekannten Verfahren besitzen jedoch verschiedene Nachteile. So sind die einzelnen Arbeitsgänge, ζ. Β. das Auflösen einer zuvor bestimmten Menge eines unter normalen Bedingungen gasförmigen Mittels in einem thermoplastischen Polymerisat unter Druck in einem geschlossenen Gefäß bei einer für das Auspressen geeigneten Temperatur oder aber die Bildung des Gels bei einer anderen Temperatur, wonach es auf die zum Ausstoßen geeignete Temperatur gebracht werden muß, schwierig und zeitraubend und nehmen z. B. des öfteren 3 Tage der Woche in Anspruch. Ferner neigt das erhaltene Gel während des Ausstoßens dazu, an den Innen-Ununterbrochenes Verfahren zum Herstellen eines thermoplastischen Zellkörpers

Anmelder:

The Dow Chemical Company,
Midland, Mich. (V. St. A.)

ίο Vertreter: Dipl.-Ing. H. Ruschke, Patentanwalt,
Berlin-Grunewald, Auguste-Viktoria-Str. 65

John Lloyd McCurdy, Torrance, Calif.,
und Chancey Edward Delong, Midland, Mich.

(V. St. A.),
sind als Erfinder genannt worden

wänden des Gefäßes hängenzubleiben und nach unten einen Trichter zu bilden, so daß die Dämpfe durch das im Boden befindliche Entladungsventil entweichen, wenn sich noch ein großer Teil, z. B. etwa ein Drittel oder mehr, des Gels in dem Gefäß befindet. Ein Teil des in dem Gefäß zurückbleibenden Gels kann in befriedigender Weise herausgeholt werden, wenn man das Ausstoßventil beim Ent-

3.0 weichen von Gas sofort schließt, die Vorrichtung stehenläßt, damit das Gel von den Innenwänden des Gefäßes nach unten zusammenlaufen kann, um dann das Ventil wieder zu öffnen. Es muß jedoch während des Ausstoßens und auch während der Wiederbe-Schickung des Kessels dafür Sorge getragen werden, daß der Dampfdruck im Kessel nicht so weit absinkt, daß das im Kessel verbleibende Gel sich in merklicher Weise zu einer zelligen Masse ausdehnen kann. Wenn diese Vorsichtsmaßregeln nicht eingehalten werden, müssen besondere Maßnahmen getroffen werden, um das zellige Material aus dem Kessel zu entfernen, der ja in dem Verfahren weiter verwendet werden soll.

Diese Herstellung und Lagerung des Gels lassen natürlich ein kontinuierliches Arbeiten sowie schnell zu bewirkende Veränderungen in der Zusammensetzung oder der Temperatur der Gellösung nicht zu. Es wäre erwünscht, ein kontinuierlich arbeitendes Verfahren zu finden, nach dem ein schnelles homogenes Vermischen und Abkühlen des Gemisches aus Polymerisat und normalerweise gasförmigem Mittel zu einem beweglichen Gel erzielt werden kann.

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Es ist auch eine Mischmaschine für die Rohstoffe und Zusätze von Weich- und Hartschaumkunststoffen bekannt, bei der das Gemisch nur einer Rührarbeit unterworfen wird, ohne gleichzeitig eine Vorwärtsbewegung zu bewirken. Die Ausbildung der Zellen erfolgt dabei aber mit Hilfe von Luft. Die Mischmaschine dient dazu, einen Beschleuniger mit einer Kunststoffmasse, z. B. einem Kautschuklatex, sowie mit Luft homogen zu vermischen und eine

nicht zur Herstellung geschäumter zelliger Produkte aus einem Gel eines thermoplastischen Harzes und einem normalerweise gasförmigen Treibmittel geeignet.

Es wurde nun ein Verfahren aufgefunden, nach dem die Herstellung eines thermoplastischen Zellkörpers von einheitlichem Zellgefüge in einem kontinuierlichen Arbeitsgang unter Verwendung einer

Ring 6 auf, der auf dem Mittelteil der Schnecke, am besten nach dem ersten Drittel und vor dem letzten Viertel des Weges von dem Aufgabetrichter bis zum Entladungsende angebracht ist. Diese Abschluß-5 platte bzw. dieser Ring ist gewöhnlich fest auf der Förderschnecke 3 aufgebracht. Die Platte 6 stellt zweckmäßig eine ringförmige Erweiterung des Schneckenkörpers 3 dar, deren Durchmesser etwas kleiner als die Bohrung des Zylinders ist, so daß ein

schäumbare Masse zu bilden, die in geeignete Be- io Spielraum von etwa 0,3 bis 0,6 cm zwischen diesen hälter ausfließen gelassen wird, in denen der Schaum- beiden Teilen vorhanden ist. Dieser Ring kann auch prozeß beginnt und der Kunststoff gehärtet oder auf aus einer auf der Schnecke 3 befestigten Platte beandere Weise in einen festen Schaumkörper überge- stehen, die eine gewisse Zahl von Bohrlöchern mit führt wird, z. B. durch Polykondensation einer Poly- einem Durchmesser von etwa 0,3 bis 0,9 cm enthält, estermasse oder durch Vulkanisieren einer Kau- 15 in welchem Fall ein Spielraum von etwa 0,025 bis tschuklatexmasse. Diese Mischmaschine ist jedoch 0,05 cm zwischen der Innenwandung des Zylinders 4

und dem Rand dieser Abschlußplatte 6 ausreicht. Der Zylinder 4 ist je nach Bedarf von Heiz- oder Kühlkammern7 und la umgeben. Unmittelbar neben 20 der Abschlußplatte 6 auf der Förderschnecke 3 befindet sich ein Einlaßstutzen 8 zu dem Hohlraum des Zylinders 4 der Auspreßvorrichtung. Am Ende der Auspreßvorrichtung 5 ist ein Rohr 9 befestigt. Das Rohr 9 ist ferner mit dem Einlaßrohr 10 zu dem

Mischvorrichtung möglich ist, durch die das Gemisch 25 einen Ende eines horizontalen druckfesten zylinallein unter dem Druck der Beschickung hindurch- drischen Misch- und Kühlgefäßes 11 verbunden. In fließt. das Einlaßrohr 10 mündet ein Einlaßstutzen 12. Das

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch ge- Gefäß 11 ist mit dem Auslaßstutzen 13 versehen, der kennzeichnet, daß das Gemisch allein unter dem unmittelbar mit der Preßplatte bzw. Auslaßdüse 14 Druck der Beschickung unter Überwindung des Rei- 30 in Verbindung steht. Eine Hohlwalze 15 mit einem bungswiderstandes an den Innenwänden der Misch- Durchmesser, der kleiner als der der Bohrung des vorrichtung durch die Mischvorrichtung fließt und zylindrischen Gefäßes 11 ist, so daß ein Spielraum das Gemisch ununterbrochen einer Rührbewegung von etwa 0,6 bis 1,8 cm oder mehr zwischen diesen quer zur Fließrichtung durch diese Mischvorrichtung beiden Teilen der Vorrichtung besteht, ist drehbar in mehreren dicht beieinanderliegenden Regionen 35 in dem Gefäß 11 angebracht, wobei genügend Spielüber fast die ganze Länge der Mischvorrichtung raum zwischen den Enden dieser Walze und den unterworfen wird. Enden des Gefäßes 11 vorhanden ist. Die Walze 15

Dadurch wird erreicht, daß ein Gemisch aus einem ist mit einer Reihe von Ansätzen bzw. Flügeln 16 auf wärmeplastifizierten thermoplastischen Polymerisat der Außenfläche versehen, die so groß sind, daß ein und einem normalerweise gasförmigen Mittel unter 40 Spielraum von 0,025 bis 0,05 cm zwischen ihnen und Druck leicht und schnell in ein homogenes Gel mit der Wandung des Misch- und Kühlgefäßes 11 beder gewünschten gleichmäßigen Temperatur inner- steht. Das Gefäß 11 ist ebenfalls je nach Bedarf mit halb der gesamten Masse — während die Masse auf Heiz- oder Kühlkammern 17 umgeben. Die Hohleine Temperatur unterhalb der kritischen Tempe- walze 15 ist mit einem Einlaßrohr 18 und mit einem ratur des normalerweise gasförmigen Mittels abge- 45 Auslaßstutzen 19 versehen, um je nach Bedarf Heizkühlt wird — übergeführt wird, ehe das Material in oder Kühlflüssigkeit in Berührung mit den Inneneine Zone niederen Druckes ausgestoßen wird, wo wänden der Walze 15 durchleiten zu können. Die die Aufblähung erfolgt. Walze 15 wird in geeigneter Weise, z. B. durch einen

Auf diese Weise wird die Herstellung des Schaum- elektrischen Motor, über die Welle 20 angetrieben, Produktes weniger zeitraubend und kostspielig ge- 50 wobei die Geschwindigkeit geregelt werden kann,
staltet, da die Lagerung oder sonstige Vorkonditio- Der wesentliche Vorzug dieser Einrichtung be-

nierung der Lösung oder des Gels über längere Zeit steht in der gleichmäßigen Mischung und Wärmeentfällt, übertragung innerhalb eines Gemisches einer wärme-Die Erfindung soll mit Hilfe der Zeichnung er- plastifizierten oder geschmolzenen Masse aus einem läutert werden, die im Schnitt eine der möglichen 55 thermoplastischen Polymerisat und einem unter nor-Formen der Vorrichtung zeigt, die bei der Durch- malen Bedingungen gasförmigen Mittel unter Druck, führung der Erfindung angewandt werden können. Diese Vorgänge erfolgen in dem Misch- und Kühl-Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Aus- gefäß, um schnell ein einheitliches bewegliches Gel preßvorrichtung für plastische Massen in Verbindung oder eine entsprechende Lösung zu erzeugen, die mit einer Misch- und Kühlvorrichtung und einer 60 zum Zeitpunkt des Auspressens in der ganzen Masse Preßplatte oder -düse. eine im wesentlichen gleichmäßige Temperatur und Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch die Misch- Zusammensetzung aufweist. Vor dem Auspressen und Kühlvorrichtung längs der Linie 2-2 der Fig. 1. aus dem Gefäß 11 wird das Gemisch auf die Tempeln der Zeichnung bezeichnet 3 eine Förderschnecke ratur gebracht, bei der das unter normalen Bedes Drucktyps in dem zylindrischen Rohr 4 einer 65 dingungen gasförmige Mittel bei dem angewandten Maschine 5 zum Ausstoßen plastischer Massen in Druck in nicht gasförmiger Form vorliegt,
horizontaler Richtung. Die Schnecke 3 weist gewöhn- Es sei darauf hingewiesen, daß das Umrühren des lieh eine durchlöcherte Abschlußplatte bzw. einen unter Druck stehenden Gemisches von thermo-

plastischem Polymerisat und dem normalerweise gasförmigen Mittel in einer Richtung quer zur Fließrichtung des Gemisches durch das Misch- und Kühlgefäß bewirkt, daß dem Gemisch durch Übertragung eines Teils der mechanischen Energie, die zum Drehen der Walze benötigt wird, in Form von Wärmeenergie infolge Reibung mit dem Gel oder der Lösung Wärme zugeführt wird. Demzufolge kann das Umrühren des Gemisches in erheblichem Maße zu einer Steigerung der Temperatur des Gels oder der Lösung führen, d. h. es kann dem Gemisch durch das mechanische Rühren Wärme schneller zugeführt werden, als sie durch die mit diesem in Berührung stehenden Flächen bzw. ein Kühlmedium durch Übertragung abgeleitet werden kann. Im allgemeinen ist das Ausmaß des Umrührens quer zur Fließrichtung des Gemisches durch die Misch- und Kühlzone ausreichend, wenn eine ungleichmäßige Verteilung des normalerweise gasförmigen Mittels durch die Masse des Gemisches vermieden wird.

Das in dem Verfahren zur Bildung des zelligen Produktes benutzte, unter normalen Bedingungen gasförmige Mittel soll eine Substanz sein, die in dem Polymerisat unter dem angewandten Druck von mehreren Atmosphären löslich oder wenigstens merklich löslich ist. Beispiele für Substanzen, die zur Bildung von zelligen thermoplastischen Produkten geeignet sind, sind Methylchlorid, Methyläther, Äthylchlorid, Dichlordifluormethan und unter normalen Bedingungen gasförmige Olefine, wie Propylen oder Butylen. Es können auch Gemische von zwei oder mehreren dieser Verbindungen angewandt werden.

Die Menge des Treibmittels soll so groß sein, daß sie bei Wegnahme des Druckes fast völlig verdampft und dabei nicht nur eine Quellung und Ausdehnung des Polymerisats bewirkt, sondern dieses zur gleichen Zeit auch auf eine Temperatur abkühlt, bei der es in den Abmessungen beständig ist. Das gasförmige Mittel wird gewöhnlich in einer Menge angewandt, die 0,05 bis 0,25, vorzugsweise 0,05 bis 0,20 Gewichtsteilen je Gewichtsteil angewandten thermoplastischen Polymerisats entspricht, d. h. also in einer Menge von 5 bis 25 Gewichtsprozent.

In den meisten Fällen wird das Polymerisat im wärmeplastifizierten oder geschmolzenen Zustand bei einer Temperatur zwischen 120 und 220° C, vorzugsweise 160 und 200° C, im Gemisch mit dem Treibmittel bei Überdruck in das Misch- und Kühlgefäß gegeben. Der anzuwendende Druck kann zwischen etwa 21 at und den durch die Vorrichtung gesetzten Grenzen schwanken. Ein Druck zwischen 28 und 140 at wird bevorzugt. Im allgemeinen reicht ein Druck aus, der dem Dampfdruck des Treibmittels bei der Temperatur des Gels unmittelbar vor dem Auspressen entspricht. Bessere Ergebnisse werden allerdings erhalten, wenn etwas höhere Drucke angewandt werden.

Die Lösung oder das Gel wird unter Druck gebildet und auf eine Temperatur unter der kritischen Temperatur des Treibmittels gebracht. Diese Temperatur liegt im Falle des Methylchlorids bei etwa 143° C. Das Gel wird am besten auf eine Temperatur zwischen 60 und 130° C, vorzugsweise 90 und 110° C, gebracht, und zwar unmittelbar vor der Wegnahme des Druckes beim Auspressen.

Das wärmeplastifizierte oder geschmolzene Polymerisat wird mit Hilfe der Ausstoßvorrichtung 5 oder mit Hilfe anderer üblicher Mittel, z. B. mit Hilfe einer Getriebepumpe für plastische Massen, über das Einlaßrohr 10 in das Misch- und Kühlgefäß 11 gepreßt. Das Treibmittel wird durch den Einlaßstutzen 12 oder den Einlaßstutzen 8 bei Überdruck in der gewünschten Menge eingeführt. Das Gemisch fließt durch den ringförmigen Durchgang zwischen der Wand des Gefäßes 11 und der Walze 15 unter dem Druck der Förderschnecke 3 auf die Beschickungssubstanzen, die miteinander vermischt eintreten. Das

ίο Gemisch wird quer zu seiner Fließrichtung durch die sich drehende Walze 15 und die Ansätze 16 gerührt, wodurch das plastische Gemisch schnell in eine einheitliche gleichförmige Masse verwandelt wird. Gleichzeitig mit diesem Vermischen wird das Gemisch auf eine bestimmte Temperatur gebracht, bei der es fließfähig bleibt und die so hoch ist, daß das normalerweise gasförmige Mittel bei dem auf der Mischung lastenden Druck nicht gasförmig ist, indem ein Kühlmittel, z. B. Wasser, durch die Kammer 17 und die Walze 15 geführt wird, so daß das Gemisch ein bewegliches Gel oder eine entsprechende Lösung bildet, die eine praktisch gleichförmige Zusammensetzung und Temperatur durch die ganze Masse hindurch zum Zeitpunkt des Auspressens hat. Das bewegliche Gel bzw. die Lösung fließt, wie sie gebildet wird, aus dem Gefäß 11 durch den Auslaß 13 und die Preßplatte oder -öffnung 14 in eine Zone niedrigeren Druckes, z. B. in die umgebende Luft, ab und quillt oder dehnt sich durch Verdampfung des normalerweise gasförmigen Gemisches unter Bildung einer zelligen Masse des Polymerisats aus.

Wichtig ist, daß das Gel zu einer homogenen Masse vermischt und innerhalb der ganzen Masse auf eine praktisch gleichmäßige Temperatur gebracht wird, ehe der Druck weggenommen wird, um dadurch ein zelliges Produkt zu erhalten, das aus einzelnen Zellen von praktisch gleicher Größe besteht. Erwähnt sei, daß die Größe der in dem zelligen Produkt gebildeten Zellen und dementsprechend auch die Massendichte des zelligen Produktes nach Wunsch verändert werden kann, je nach Wahl der Temperatur des Gels und seines Gehalts an aufgelöstem flüchtigem Mittel durch die ganze Masse hindurch zum Zeitpunkt des Auspressens. Im allgemeinen bewirkt eine Erhöhung dieser Temperatur eine Abnahme der Massendichte des bei Wegnahme des Druckes gebildeten Produktes bei einer gegebenen Menge des aufgelösten flüchtigen Mittels. Der über dem Gemisch aufrechterhaltene Druck kann ebenfalls nach Wunsch verändert werden, indem man die Größe der Preßplatte oder die Länge der Preßöffnung verändert, durch die das bewegliche Gel aus dem Misch- und Kühlgefäß ausgepreßt wird. Er kann auch dadurch verändert werden, daß man die Beschickungsgeschwindigkeiten des normalerweise gasförmigen Mittels und des Polymerisats in das Gefäß hinein ändert. Hier sei bemerkt, daß im allgemeinen das aus dem Gefäß herauskommende bewegliche Gel leichter fließt, als das in das Gefäß aufgegebene wärmeplastifizierte oder geschmolzene Polymerisat. Es wird demzufolge eine Auspreßplatte oder -öffnung benutzt, deren Querschnitt erheblich geringer ist als der Querschnitt der Zuführöffnung des Gefäßes, um das Gemisch während des Mischens und Kühlens unter dem gewünschten Druck zu halten. Einer Preßplatte mit Durchgängen von gegebenem Querschnitt entspricht ferner auch eine Mindestgeschwindigkeit des Polymersats und des

normalerweise gasförmigen Mittels bei der Be- 0,08 Gewichtsteilen Bariumstearat bestehendes Geschickung des Gefäßes, die eingehalten werden muß, misch wurde aus dem Aufgabetrichter bei einer damit der gewünschte Druck auf dem Gemisch er- Leistung von etwa 12 kg je Stunde in die Presse gehalten wird. Obwohl der auf dem Gemisch in dem geben, in der es durch die Förderschnecke vorwärts Misch- und Kühlgefäß aufrechterhaltene Druck im 5 gedruckt und durch Durchleiten von Dampf durch geringeren Maße von veränderlichen Bedingungen, den umgebenden Mantel auf eine Temperatur von z. B. der Art und Menge des in dem Polymerisat auf- 195° C erhitzt wurde. Beim Vorwärtspressen durch gelösten, unter normalen Bedingungen gasförmigen die Förderschnecke über die Abschlußplatte in dem Mittels und der Temperatur vor dem Auspressen Zylinder der Preßvorrichtung hinaus wurde das er- bzw. der Wegnahme des Druckes auf dem Gel ab- io hitzte Polymerisat mit Propylendampf in einer Menge hängig ist, kann der Druck leicht durch Regelung der gemischt, die etwa 0,9 kg Propylen je Stunde entjeweiligen Beschickungsgeschwindigkeiten der Korn- sprach. Das Gemisch wurde beim Vorwärtspressen ponenten in das Gefäß und der Entladung des beweg- durch die Förderschnecke zum Entladungsende der liehen Gels aus diesem durch einen beschränkten Preßvorrichtung hin gekühlt, indem ein Kühlmittel, Durchgang oder eine Preßplatte der erwähnten Art 15 z. B. Wasser, durch den umgebenden Mantel geeingestellt werden. schickt wurde. Das Gemisch wurde aus der Preß-Die folgenden Beispiele dienen der Erläuterung vorrichtung bei 125° C entladen und unter Druck der Erfindung. von 77 at in das Misch- und Kühlgefäß eingebracht.

Das plastische Gemisch wurde unter Druck der

Beispiell ^ao Förderschnecke auf die Beschickungsmaterialien durch

den ringförmigen Durchgang zwischen der Walze

Die Vorrichtung bestand aus einer Presse für und dem Zylinder des Misch- und Kühlgefäßes plastische Massen, deren Bohrung etwa 9 cm groß durchgepreßt. Die Walze machte 16 Umdr./Min. war und deren etwa 1,20 m langer Zylinder von In den Außenmantel des Misch- und Kühlgefäßes einem zweiteiligen Mantel umgeben war, in Ver- 25 wurde Wasser von 60° C eingeführt. Es verließ den bindung mit einer Misch- und Kühlvorrichtung, die Mantel mit einer Temperatur von 73° C. Das Geder in der Zeichnung dargestellten entsprach. Auf der misch wurde aus dem Misch- und Kühlgefäß unter Förderschnecke der Presse saß eine mit ihr ver- einem Druck von etwa 55 at in Form eines einheitbundene Abschlußplatte, etwa 55 cm vom Aufgabe- liehen beweglichen Gels bei einer gleichmäßigen trichter des Preßzylinders entfernt. Diese Abschluß- 30 Temperatur von 102,5° C innerhalb der ganzen platte enthielt 36 Bohrlöcher mit einem Durch- Masse am Entladungsende herausgedrückt und durch messer von 0,3 cm, die gleich weit voneinander ent- die Auspreßöffnung von etwa 1 cm Durchmesser in fernt auf einem Kreis mit d = 7,5 cm vorgesehen die umgebende Luft gepreßt. Die Mischzeit betrug waren. Der Durchmesser der Abschlußplatte war etwa 15 Minuten. Unter Mischzeit wird die Zeit veretwas kleiner als die Bohrung des Preßzylinders, so 35 standen, die für eine bestimmte kleine Menge des daß zwischen beiden Teilen ein Spielraum von plastischen Gemisches zum Durchqueren der Misch-0,05 cm vorhanden war. Die Platte bildete eine Art und Kühlzone erforderlich ist, in der sie mechanisch plastischer Verschluß, so daß kein Gas im Gegen- durch die Walze vom Beschickungspunkt dieser Zone strom zur plastischen Masse durch den Preßzylinder bis zum Entladungspunkt durchgerührt wird. Das befließen konnte. Unmittelbar neben der Platte befand 40 wegliche Gel dehnte sich beim Wegnehmen des sich an dem Preßzylinder ein Einlaß mit einem Druckes zu einem praktisch runden zelligen Stab aus, Durchmesser von etwa 1,25 cm, durch den das unter der einen Durchmesser von etwa 6,5 cm hatte. Das normalen Bedingungen gasförmige Mittel zum Ver- zellige Produkt hatte eine Dichte von etwa mischen mit dem geschmolzenen Polymerisat züge- 0,031 g/cm³,
führt werden konnte. Das Entladungsende der 45

Plastenpresse war mit einem Einlaß an der Misch- Beispiel 2

und Kühlvorrichtung durch eine etwa 5 cm breite

und 1,50 m lange Leitung verbunden. Die Misch- Wie im Beispiel 1 wurde das Gemisch aus körni-

und Kühlvorrichtung bestand aus einem ummantelten gem Polystyrol bei einer Leistung von etwa 12,4 kg druckfesten Zylinder, der etwa 10 cm Innendurch- 50 je Stunde in die Preßvorrichtung gegeben, in der es messer hatte und etwa 80 cm lang war; er war mit auf 190° C erhitzt und mit Äthylchlorid in einer einer Kammer umgeben, die geeignete Einlasse zum Menge vermischt wurde, die etwa einer Zufuhr von Durchleiten eines Wärme- oder Kühlmediums auf- 1,1 kg je Stunde entsprach. Das Gemisch wurde aus wies. In dem Zylinder war eine zylindrische Hohl- der Preßvorrichtung bei 136° C entladen und in die walze angebracht, deren Durchmesser etwa 9 cm be- 55 Misch- und Kühlvorrichtung unter einem Druck von trug, so daß ein Spielraum zwischen den Enden des etwa 67 at eingeführt. Die Walze drehte sich mit Zylinders der Misch- und Kühlvorrichtung und den 16 Umdr./Min. Das in den Mantel eingeführte Kühl-Enden der Walze bestand. Auf der Außenfläche wies wasser war 78° C warm und floß bei einer Temperadie Walze acht Reihen von Ansätzen auf, die den tür von 85° C aus. Das Gemisch wurde aus dem Zweck hatten, das plastische Gemisch von dem Zylin- 60 Kühl- und Mischgefäß unter einem Druck von etwa der abzukratzen und das Vermischen dieser Masse 42,5 at in Form einer homogenen Lösung mit einer beim Umdrehen der Walze zu besorgen. Ein Auslaß Temperatur von 102° C innerhalb der gesamten von etwa 5 cm Durchmesser und 30 cm Länge führte Masse am Entladungspunkt ausgestoßen und anam Entladungsende des Misch- und Kühlzylinders zu schließend durch eine etwa 1 cm breite Düse in die einer Auspreßplatte, die eine ringförmige öffnung 65 umgebende Luft ausgepreßt. Das Gel dehnte sich zu mit einem Durchmesser von etwa 1 cm aufwies. einem gleichmäßigen zelligen Produkt aus, das einen

Eine aus 100 Gewichtsteilen körnigen Polystyrols, Durchmesser von etwa 5 cm hatte. Das zellige Pro-0,75 Gewichtsteilen gefälltem Calciumsilikat und dukt hatte eine Dichte von etwa 0,033 g/cm³.

Beispiel 3

Das körnige Polystyrolgemisch nach Beispiel 1 wurde bei einer Leistung von etwa 13,6 kg je Stunde in die im Beispiel 1 beschriebene Preßvorrichtung gegeben, in der es auf 191° C erhitzt und mit Methylchlorid in einer Menge gemischt wurde, die einer Zufuhr von etwa 1,33 kg Methylchlorid je Stunde entsprach. Das Gemisch wurde aus dieser Preßvorrichtung unter einem Druck von etwa 105 at entladen und bei einer Temperatur von etwa 112,5° C dem Misch- und Kühlgefäß zugeführt. Die Walze machte wiederum 16 Umdr./Min. 73° C warmes Wasser wurde in den Kühlmantel des Gefäßes eingeführt; es verließ ihn mit einer Temperatur von 77° C. Das Gemisch wurde aus dem Misch- und Kühlgefäß unter einem Druck von etwa 39 at in Form einer einheitlichen Masse mit einer Temperatur von 101° C durch eine etwa 1 cm breite Preßdüse in die umgebende Luft ausgepreßt und dehnte sich zu einem zelligen Produkt aus, dessen Dichte etwa 0,026 g/cm³ betrug.

Beispiel 4

Der Versuch nach Beispiel 3 wurde wiederholt. Dabei wurde das Polystyrol bei einer Leistung von etwa 13,3 kg je Stunde mit Methylchlorid in einer zugeführten Menge von etwa 1,30 kg je Stunde vermischt. In diesem Fall machte die Walze 31 Umdr./Min. Das bewegliche Gel wurde aus dem Misch- und Kühlgefäß bei 105° C durch eine etwa 1 cm breite Düse in die umgebende Luft gepreßt. Das zellige Produkt hatte eine Dichte von etwa 0,022 g/cm³.

Beispiel 5

Der Versuch wurde wiederholt, nur machte die Walze 8 Umdr./Min. Das bewegliche Gel wurde aus dem Misch- und Kühlgefäß unter einem Druck von 49 at und bei einer Temperatur von 94° C entladen. Das zellige Produkt hatte eine Dichte von etwa 0,034 g/cm³.

Beispiel 6

Ähnlich wie im Beispiel 1 wurde das körnige Polystyrolgemisch bei einer Leistung von etwa 12,37 kg je Stunde in die Preßvorrichtung gegeben, in der es auf 193° C erhitzt und mit Methylchlorid in einer Menge gemischt wurde, die einer Zufuhr von etwa 0,73 kg je Stunde entsprach. Das Gemisch wurde aus der Preßvorrichtung bei 141° C entladen und dem Misch- und Kühlgefäß unter einem Druck von 70 at zugeführt. Die Walze machte 16 Umdr./Min. Das Kühlwasser wurde bei 71,5° C in den Mantel des Misch- und Kühlgefäßes eingeführt und floß aus diesem 81° C warm ab. Die Masse floß aus dem Misch- und Kühlwasser unter einem Druck von etwa 47 at als gleichförmige Lösung mit einer Temperatur von 102° C durch eine etwa 1 cm breite Auspreßöffnung in die umgebende Luft, wo es ein zelliges Produkt mit einem Durchmesser von etwa 5,8 cm bildete, das eine Dichte von 0,030 g/cm³ besaß.

Beispiel 7

Das körnige Polystyrolgemisch nach Beispiel 1 wurde bei einer Leistung von etwa 14,1 kg je Stunde in die im Beispiel 1 beschriebene Preßvorrichtung gegeben, in der es komprimiert und auf 198° C erhitzt wurde. Dann wurde ein flüssiges, aus 75 Gewichtsprozent Propylen und 25 Gewichtsprozent Methylchlorid bestehendes Gemisch bei einer Leistung von etwa 0,98 kg je Stunde in das geschmolzene Polystyrol unter einem Druck von 140 at eingepreßt. Das erhaltene Gemisch wurde aus der Preßvorrichtung bei 11 ί ^; C entladen und unter einem Druck von etwa 125 at in das Misch- und Külilgeiäß gegeben. Die Walze machte 16 Umdr./Min. Das Kühlwasser wurde bei 48° C in den Mantel des Misch- und Kühlgefäßes

ίο eingeführt und verließ ihn mit einer Temperatur von 56° C. Das Gemisch floß aus dem Misch- und Kühlgefäß unter einem Druck von etwa 50 at in Form einer gleichmäßigen Masse mit einer Temperatur von etwa 101° C durch eine etwa 1 cm breite Preßdüse in die umgebende Luft ab, wo es sich zu einem zelligen Produkt ausdehnte, das die Dichte von 0,034 g/cm^:! besaß.

Beispiel 8

In der im Beispiel 1 beschriebenen Weise wurde das körnige Polystyrolgemisch bei einer Leistung von etwa 12,7 kg je Stunde in die Preßvorrichtung gegeben, in der es auf 190° C erhitzt und mit Methylchlorid in einer zugeführten Menge von etwa 1,78 kg je Stunde vermischt wurde. Das erhaltene Gemisch wurde aus der Preßvorrichtung bei 113° C entladen und unter einem Druck von 42 at der Misch- und Kühlzone zugeführt. Die Walze machte 16 Umdr./Min. Das Kühlwasser floß bei 79° C zu und mit 98° C ab.

Die gleichmäßige Mischung floß aus dem Misch- und Kühlgefäß unter einem Druck von etwa 39 at als gleichmäßige Masse mit einer Temperatur von 102° C durch eine 1 cm breite Preßöffnung in die Atmosphäre ab und dehnte sich zu einem zelligen Produkt aus, dessen Dichte 0,018 g/cm³ betrug.

Beispiel 9

Das körnige Polystyrolgemisch nach Beispiel 1 wurde ununterbrochen bei einer Leistung von etwa 12,7 kg je Stunde in die oben beschriebene Preßvorrichtung gegeben, in der es auf 188° C erhitzt und mittels der Förderschnecke durch den Preßzylinder gedrückt wurde. Hinter der Abschlußplatte auf der Förderschnecke wurde das geschmolzene Polymerisat mit Dichloridfluormethan in einer etwa 2,77 kg je Stunde zugeführten entsprechenden Menge gemischt. Das bei 122° C aus der Preßvorrichtung austretende Gemisch wurde unter einem Druck von 77 at dem Zylinder der Misch- und Kühlzone zugeführt. Die Walze machte 16 Umdr./Min. Das Kühlwasser hatte beim Einfließen 67° C und beim Ausfließen 76° C. Das Gemisch floß aus der Misch- und Kühlzone unter einem Druck von 49 at als gleichmäßige Masse mit einer Temperatur von 103° C aus und wurde durch eine 1 cm breite Preßdüse in die umgebende Luft gedrückt. Bei Fortfall des Druckes dehnte sich die Lösung zu einem beständigen zelligen Stab aus. Das zellige Produkt hatte eine Dichte von 0,026 g/cm³ und bestand zum größten Teil aus praktisch gleichförmigen Zellen, deren Durchmesser etwa 1 mm betrug.

Das hier beschriebene Verfahren kann auch zur Herstellung von gleichmäßigen Zellkörpern aus anderen thermoplastischen Harzen, z. B. den Polymerisäten von p-Chlorstyrol, m-Chlorstyrol, o-, m-, oder p-Methylstyrol, m- oder o-Äthylstyrol, p-Isopropylstyrol, Methylmethacrylat und Vinylacetat, oder aus thermoplastischen Mischpolymerisaten, z. B. aus

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Styrol und Methylmethacrylat, Styrol und α-Methylstyrol oder Vinylacetat und Vinylchlorid, benutzt werden. In allen Fällen ist es wichtig, daß die obenerwähnten Grenzen für die Menge des flüchtigen Mittels eingehalten werden und daß auch die Temperatur und der Druck des Gels vor der Aufhebung des Druckes beachtet werden.

Claims

PATENTANSPRUCH:

Ununterbrochenes Verfahren zum Herstellen eines thermoplastischen Zellkörpers, bei dem ein wärmeplastifiziertes thermoplastisches Polymerisat und ein unter normalen Bedingungen gasförmiges, in dem Polymerisat lösliches Mittel, das in Mengen von 0,05 bis 0,25 Gewichtsteilen je Teil Polymerisat und bei einer zwischen 120 und 220° C liegenden Temperatur zugeführt wird, in einer Mischvorrichtung gemischt und das Gemisch unter Druck in der Mischvorrichtung zwecks Bildung eines homogenen beweglichen Gels gehalten und anschließend in einen Raum

niederen Druckes ausgestoßen wird, wobei das Gemisch gleichzeitig auf eine Temperatur abgekühlt wird, bei der es fließfähig bleibt und die unter dem Siedepunkt des normalerweise gasförmigen Mittels bei dem auf dem Gemisch lastenden Druck liegt, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch allein unter dem Druck der Beschickung unter Überwindung des Reibungswiderstandes an den Innenwänden der Mischvorrichtung durch die Mischvorrichtung fließt und das Gemisch ununterbrochen einer Rührbewegung quer zur Fließrichtung durch diese Mischvorrichtung in mehreren dicht beieinanderliegenden Regionen über fast die ganze Länge der Mischvorrichtung unterworfen wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 902 789;
USA.-Patentschrift Nr. 2515 250;
Deutsches Jahrbuch für die Industrie der praktischen Massen, 1951/1952, Abschnitt IV bis VI.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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