-
Verfahren zum Herstellen von feinporösen schaumförmigen Formteilen
aus Polyester-Formmassen, die Wasser enthalten Es ist bekannt, daß man eine bl-in-Wasser-Emulsion,
bestehend aus einer monomeren und einer polymeren Verbindung sowie Wasser, aushärten
kann. Die Öl-in-Wasser-Emulsion wird mit Hilfe von Emulgatoren und Schutzkolloiden
gebildet und bis zur Beendigung der Polymerisation, also Aushärtung, aufrechterhalten.
Als oberflächenaktive Substanzen werden hierbei Seifen und seifenähnliche Stoffe,
schwefelsaure Salze von Fettalkoholen u. a. verwendet. Als Schutzkolloide sind bekannt
Polyvinylalkohol, Methylcellulose, Celluloseester, Alginsäuren, Salze der Polyacryl-
und Polymethacrylsäure u. a.
-
Diesen Maßnahmen - Emulsionen auszuhärten -ähnlich ist ein in den
bekanntgemachten Unterlagen des belgischen Patents 565530 beschriebenes Verfahren,
das jedoch zu porösen Formteilen führt.
-
Nach diesem Verfahren wird ein Gemisch aus einer monomeren, anpolymerisierbaren
Flüssigkeit, einer darin quellbaren oder löslichen polymeren organischen Verbindung
und einem mit Wasser oder einer hydrophilen Flüssigkeit beladenen Füllstoff ausgehärtet.
Unter Füllstoffen werden solche Verbindungen verstanden, die in Wasser anquellen,
sich in Wasser lösen (kolloidal) bzw. größere Mengen Wasser physikalisch aufzunehmen
vermögen, wie z. B. Gelatine, Alginsäure, Celluloseäther, kolloidale Kieselsäure,
Mischpolymerisate mit einem vorwiegenden Anteil an Methacryl- oder Acrylsäure. Die
Eigenschaften der nach diesem Verfahren hergestellten Produkte werden wesentlich,
insbesondere ihr hydrophiler Charakter, durch die Füllstoffe bestimmt.
-
Der in das Gemisch einzubringende Wasseranteil liegt etwa bei 30 0/o.
Es wird ausgeführt, daß mit Hilfe von Emulgatoren Wasser nur bis zu 15°/o in gleichmäßiger
Verteilung in einem Monomeren-Polymeren-Gemisch einpolymerisiert werden kann.
-
Aus der USA.-Patentschrift 2 843556 ist es bekannt, in Polyestergießharze
Wasser in Mengen zwischen 0,5 bis 120/0 einzuarbeiten. Diese Maßnahme wird vorgeschlagen,
um die »Pot-life«-Zeit zu verlängern. Nach Ausführung der Patentschrift wird, solange
Wasser im Gemisch enthalten ist, die Gelierung unterbunden oder erheblich verzögert.
Wird jedoch das Wasser enthaltende Gemisch in dünner Schicht aufgetragen, so härtet
die Masse nach Abscheiden des Wassers aus. Dieses Verfahren ist jedoch nur bei Verwendung
von Metallsalzen organischer Säuren (Cobalt-Naphthenat) als Beschleuniger durchführbar.
Das Verfahren führt, da das Wasser vor der Gelierung ausgetrieben wird, zu keinem
porösen Feststoff.
-
Im Gegensatz hierzu dient das Wasser beim Herstellen poröser Formteile
gemäß der Erfindung zur Porenbildung. Es muß daher in der Formmasse verbleiben,
bis diese unter dem Einfluß von Katalysatoren einen ausreichend festen Zustand erreicht
hat und die Erhaltung der porösen Struktur nach Entweichen oder Austreiben des Porenbildners
gewährleistet ist. Dies ist jedoch frühestens mit dem Stadium der Gelierung oder
mit der beginnenden oder vollendeten Aushärtung erreicht.
-
Es wurde somit ein Verfahren gefunden zum Herstellen von feinporösen,
schaumförmigen Formteilen durch Aushärten von Formmassen, die monoolefinisch ungesättigte
anpolymerisierbare Verbindungen, ungesättigte Polyester, Katalysatoren, Wasser sowie
gegebenenfalls Beschleuniger, Füllstoffe, Weichmacher und/oder Farbstoffe enthalten.
Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man Massen, die 50 0/o und mehr -
bezogen auf den ungesättigten Polyester - an Wasser enthalten, innig zu einer Wasser-in-Öl-Emulsion
vermischt, aushärtet und dann aus den erhaltenen Formteilen das Wasser durch Trocknen
austreibt.
-
Die nach der Erfindung zu verwendende Formmasse kann in niedriger
Viskosität verarbeitet werden. Ein Formteil, aus einer Emulsion aus Wasser, anpolymerisierbaren
monomeren Verbindungen und ungesättigten Polyestern hergestellt und ausgehärtet,
zeigt feine kugelförmige Hohlräume.
-
Für die Durchführung des Verfahrens ist eine Wasser-in-Öl-Emulsion
Voraussetzung. Diese unterscheidet sich gegenüber der Öl-in-Wasser-Emulsion, die
mit Polyestern ebenfalls hergestellt werden kann,
dadurch, daß sie
eine höhere Viskosität und eine ölähnliche Beschaffenheit aufweist. Die WO-Emulsion
ist gegenüber der OW-Emulsion leicht zu unterscheiden: 1. Liegt der elektrische
Widerstand der WO-Emulsion ganz erheblich höher als der der OW-Emulsion.
-
2. Werden Wassertropfen auf die WO-Emulsion gebracht, so verfließt
diese nicht wie in einer OW-Emulsion.
-
3. Wird eine OW-Emulsion tropfenweise in Wasser eingebracht, so verteilen
sich diese Tropfen sofort. Bei der WO-Emulsion tritt die Verteilung des Tropfens
nicht ein.
-
Würde man in einer reinen Öl-in-Wasser-Emulsion die Aushärtung des
Gemisches durchführen, so würde man entsprechend der bekannten Perl- oder Suspensionspolymerisation
feine feste Teilchen und kein poröses Blockmaterial erhalten. Allenfalls würden
bei stehender OW-Emulsion die Teilchen zusammenbacken und einen bröckligen Körper
ohne Festigkeit und gleichmäßige Struktur ergeben.
-
Als anpolymerisierbare monomere Verbindung werden z. B. Styrol, Ester
der Methacrylsäure, Vinylacetat, Vinylidenchlorid oder Gemische dieser verwendet.
In diesem Monomeren werden die ungesättigten Polyester aus Dicarbonsäuren und mehrwertigen
Alkoholen gelöst. In 100 Gewichtsteilen dieser Lösung können etwa 10 bis 75 Gewichtsteile
Polyester enthalten sein.
-
In das fertige Gießharz wird das Wasser eingebracht, das auch mit
organischen Lösungsmitteln gemischt werden kann. In Frage kommen z. B. niedermolekulare
Alkohole (Methanol, Äthanol, Isopropanol). Das Wasser wird vorsichtig eingerührt.
Es muß darauf geachtet werden, daß die WO-Emulsion erhalten bleibt.
-
Peroxyde dienen als Katalysatoren; übliche Beschleuniger können zugesetzt
werden. Von Vorteil ist es, Peroxyde in dem Monomeren vorzulösen.
-
Die Fonnmasse läßt sich einfärben, Weichmacher können zugesetzt werden,
ebenso auch Füllstoffe, sofern sie die WO-Emulsion nicht zerstören.
-
Die Härtung der Formmasse kann nach Zusatz von Katalysatoren und
gegebenenfalls Beschleunigern kalt oder unter Einwirkung von mäßiger Hitze durchgeführt
werden.
-
Es war zu erwarten, daß das Wasser aus dem Blockpolymerisat nur mit
Schwierigkeiten zu entfernen ist. Überraschenderweise hat es sich gezeigt, daß das
Wasser bereits durch Trocknen bei 200 C auszutreiben ist. Natürlich ist auch höhere
Temperatur geeignet.
-
Die nach der Erfindung zu verwendenden Formmassen lassen sich leicht
vergießen, in Bahnen, Platten und Flächen ausstreichen. Durch den beim Auftreten
der Polymerisationswärme entstehenden Dampfdruck des Wassers wird unerwünschte Schrumpfung
weitgehend vermieden. Durch Wasserdampfbildung wird die Trennung der Gußstücke von
der Form erleichtert. Das Gesamtporenvolumen kann je nach dem Wasserzusatz genau
eingestellt werden.
-
Die Wärmeaufnahme des Wassers verhindert bei
kurzen Härtezeiten und
Verwendung von Beschleunigern das Aufblähen des Polymerisates. Die Wärmeableitung
wird begünstigt. Man kann daher mit einem größeren Anteil an Monomeren arbeiten
und in kurzen Zeiten, z. B. 5 bis 10 Minuten, auch dickwandige Stücke (50 bis 100
mm) aushärten.
-
Die Verwendungsmöglichkeiten der erfindungsgemäß hergestellten Formteile
erstrecken sich über den Bau- und Wohnungssektor als Wand- und Fußbodenbekleidung,
wobei die Atmungsaktivität, die Schall- und die Wärmeisolierung von Vorteil sind.
-
Weitere Anwendungsmöglichkeiten sind z. B. Profile für Fenster und
Türen, Beleuchtungsverkleidung, Schaufensterdekorationen, Möbel, Kunstgewerbe, Gehäuse,
orthopädische Prothesen, Geräte und Fußstützen, Herstellung von Schienen und Starrverbänden
für medizinische Zwecke und Schuhleisten.
-
Beispiel 1 In 500 g ungesättigtem Polyester, gelöst in Styrol (Styrolgehalt
33 0/o), werden 10,0 g Benzoylperoxyd gelöst. Bei einer Temperatur zwischen 5 und
100 C werden 600,0 g Wasser unter laufendem Rühren langsam zugesetzt, bis sich eine
weiße, cremeartige Emulsion gebildet hat, dabei ist darauf zu achten, daß eine Wasser-in-Öl-Emulsion
entsteht. In diese Emulsion werden 0,8 g Dimethylparatoluidin in 100 g Styrol eingerührt.
Die fließfähige Masse wird in eine Plattenform mit einer Dicke von 5 mm eingegossen.
-
Die Form wird einer Temperatur von 500 C im Wasserbad ausgesetzt.
Die Gießmasse härtet nach etwa 10 bis 15 Minuten aus. Das Wasser wird aus der Platte
nach Entformung bei 1000 C ausgetrieben.
-
Es entsteht ein poröses Material mit einem spezifischen Gewicht von
0,6.
-
Beispiel 2 Es wird nach Beispiel 1 verfahren, jedoch wird der im
Beispiel 1 angeführte Polyester nicht mit Styrol, sondern mit den gleichen Mengen
Methylmethacrylat gelöst. Katalyse, Härten und Austreiben des Wassers erfolgt unter
den gleichen Bedingungen.
-
Es ergibt sich ein feinporöser Formkörper mit einem spezifischen
Gewicht von 0,6.