DE1227228B

DE1227228B - Verfahren zur Herstellung von Schaumkoerpern aus Polyvinylchloridpasten

Info

Publication number: DE1227228B
Application number: DEW24123A
Authority: DE
Inventors: Dr Joseh Heckmaier; Dr Karl-Heinz Michl
Original assignee: Wacker Chemie AG
Current assignee: Wacker Chemie AG
Priority date: 1958-09-19
Filing date: 1958-09-19
Publication date: 1966-10-20
Also published as: GB906067A; CH386104A

Description

Verfahren zur Herstellung von Schaumkörpern aus Polyvinylchloridpasten Das Aufschäumen von Polyvinylchloridpasten bei der Herstellung von Schaumkörpern kann bekanntlich chemisch unter Verwendung von Treibmitteln oder physikalisch erfolgen. Die physikalischen Treibverfahren haben gegenüber den chemischen Treibverfahren den Vorteil, daß polymerisierbare Weichmacher mitverwendet werden können, wie weiter unten näher erläutert wird. Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Schaumkörpern aus Polyvinylchloridpasten, bei dem das Aufschäumen der Pasten ebenfalls physikalisch erfolgt.
Der physikalische Treibvorgang wurde nach den bisher bekannten Verfahren entweder durch Ausdehnung eines in der aufzuschäumenden Paste unter Druck gelösten oder drucklos in die Paste eingerührten Gases bzw. durch Verdampfung einer in die Paste eingemischten niedrigsiedenden Flüssigkeit bewirkt.
Die bekannte Anwendung von Vakuum während der physikalischen Treibvorgänge hat gegenüber den bei Normaldruck arbeitenden Verfahren den Vorteil, daß Schäume mit niedrigerer Dichte erhalten werden.
Durch die überaus schlechte Wärmeleitung des vakuumgetriebenen Schaumes erfolgt bei den bisher bekannten Verfahren die Gelierung jedoch nur sehr langsam und ungleichmäßig. Dies führt dazu, daß nach den bisher bekannten Verfahren nur vakuumgetriebene Schäume geringer Stärke hergestellt werden können und/oder eine über den Querschnitt des Schaumes ungleiche Porengröße auftritt. Außerdem muß nach den bisher bekannten Verfahren unter Anwendung von Vakuum beim Treibvorgang eine sehr große Gelierdauer in Kauf genommen werden, während der Schaum durch Diffusion des eingeschlossenen Gases und Platzen von Gasbläschen teilweise wieder zusamunensinkt. Ungleiche Porengröße und Bildung offener Poren sind in verstärktem Maße bei vakuumgetriebenen Schäumen zu beobachten, die aus Pasten mit bei der Pastenbereitung eingerührten Gasen hergestellt wurden, weil es zu schwierig ist, durch Einrühren eine gleichmäßige Verteilung der Gase in den Pasten zu erzielen.
Ferner ist es bekannt, die Pastenbereitüng unter Evakuieren durchzuführen und die Pasten nach Absitzenlassen und Aufhebung des Vakuums zu gelieren. Nach diesem Verfahren werden jedoch völlig porenfreie Gegenstände und keine Schaumkörper erhalten.
Schließlich war die Gelierung durch Hochfrequenzheizung von geschäumten Polyvinylchloridpasten bei Normaldruck bekannt. Wegen der Gefahr des Auftretens von Glimmentladungen in nach den bisher bekannten Verfahren vakuumgetriebenen Pastenschäumen bei Unterdrücken konnte jedoch eine Hochfrequenzheizung bisher nicht bei Unterdruck-Treibverfahren angewendet werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren vermeidet die oben beschriebenen Nachteile und ermöglicht durch die Kombination der Gelierung durch Hochfrequenzheizung mit einem neuartigen Verschäumungsverfahren eine schnelle und gleichmäßige Gelierung und damit die Herstellung von Schaumkörpern aus Polyvinylchloridpasten mit größerer Stärke und eine Verhinderung der Bildung unerwünschter offener Poren. Die erfindungsgemäß hergestellten Schaumkörper enthalten ferner Poren mit gleichförmiger Größe über die gesamte Höhe des Schaumes.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Schaumkörpern mit vorwiegend offenen Poren aus Weichmacher, Stabilisatoren, gegebenenfalls Emulgatoren und/oder Füllstoff enthaltenden Polyvinylchloridpasten unter Verschäumen bei Unterdruck ist dadurch gekennzeichnet, daß unter Vermeidung von mechanischem Luft- oder Gaseinrühren hergestellte treibmittelfreie Pasten nach Homogenisierung durch starken Unterdruck verschäumt und gleichzeitig oder anschließend mittels Hochfrequenzheizung geliefert werden.
Je nach Stärke des angelegten Vakuums lassen sich auf diese Weise Schwämme bis zu Dichten von etwa 0,05 g/ccm herstellen. Das erfindungsgemäße Verfahren beruht unter anderem auf der Auffindung der Tatsache; daß die an den Polyvinylchloridteilchen bereits von der Herstellung der Pasten adsorbierte Luft genügt, die Pasten ohne irgendwelche Zusätze, wie Gaszusätze bei oder nach der Pastenbereitung, Treibmittel oder niedrigsiedende Flüssigkeiten, im Vakuum auf das Vielfache ihres Anfarfgsvolumens zu bringen. Bei Verwendung von Füllstoffen trägt die auf Grund deren Porosität zusätzlich adsorbierte Luftmenge ebenfalls zur Aufblähung der Paste im Vakuum bei. Die an Polyvinylchlorid und Füllstoffen adsorbierte Luft kann auch vor dem- Verpasten mit Weichmacher durch Kohlensäure oder $tickstoff ersetzt werden.
Bei manchen Polyvinylchloridsorten erwies sich auch der Zusatz von Emulgatoren ionogener oder nichtionogener Art als vorteilhaft.
Die Dauer der Gelierung ist gegeben durch die Größe der Form und die Leistungsfähigkeit des Hochfrequenzgenerators.
Das neue Verfahren wird beispielsweise in der Weise durchgeführt, daß die zu verschäumenden Pasten in ein evakuierbares Gefäß, welches z. B. die Form eines Sitzkissens hat, eingebracht werden.
Dessen Deck- und Bodenplatte sind die Elektroden, die an einen Hochfrequenzgenerator angeschlossen sind, während die Seitenwände aus einem Isolator bestehen. Das Aufschäumen erfolgt durch Evakuieren; sodann werden die Pasten kapazitiv erwärmt. Da beim Erwärmen der Pasten bis zum Einsetzen der Gelierung eine Viskositätserniedrigung stattfindet, reißen gelegentlich die Zellen in diesem Stadium auf. Es ist dann zweckmäßig, vor Anlegen des vollen Vakuums die Paste schon etwas zu erwärmen. Auch ist es vorteilhaft, die Formwände zwecks Verhinderung von Wärmeverlusten zusätzlich zu beheizen; dies kann ebenfalls kapazitiv erfolgen, wenn die Form aus einem Material mit geeigneten dielektrischen Verlusten gefertigt oder mit einem derartigen Material ausgekleidet ist. Polyester ist z. B. als Formmaterial und Polyvinylalkohol, Gummi oder Silikonkautschuk als Auskleidung geeignet.
Nach Beendigung der Gelierung kann sofort belüftet werden und die Abkühlung des Schwammes bei gewöhnlichem Druck erfolgen. Diese überraschende Tatsache erklärt sich daraus, daß keine geschlossenen Zellen mehr vorhanden sind, die Gas verminderten Druckes enthalten. Während der Gelierung erfolgt nämlich ein Aufplatzen der geschlossenen Bläschen; dies geschieht jedoch erst dann, wenn die Gelierung so weit fortgeschritten ist, daß kein Zusammenfallen des Schaumes mehr möglich ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist allgemein anwendbar. Die im Verhältnis zum Polyvinylchlorid verwendete Weichmachermenge ist in weiten Grenzen veränderbar. Es können z. B. auch Hart-Polyvinylchloridschäume hergestellt werden. Als Weichmacher wird dabei allein oder im Gemisch mit üblichen Polyvinylchlorid-Weichmachern eine polymerisierbare Verbindung verwendet, wie bereits bei der Herstellung von Gegenständen aus ungeschäumten Pasten bekannt, die während der Verschäumung und Gelierung der Masse polymerisiert wird. Beispielsweise ist verwendbar Tetraäthylenglykoldimethacrylat, das mit einem Peroxyd oder einem Redoxsystem während der Gelierung polymerisiert wird. Derartige Hart-Polyvinylchloridschäume lassen sich bei Verwendung der üblichen Treibmittel dagegen nicht herstellen, da deren radikalische Zersetzungsprodukte eine vorzeitige Polymerisation des polymerisierbaren Weichmachers verursachen und die Paste so stark erhärten, daß die Treibwirkung dann nur sehr gering ist.
Nach dem Verfahren lassen sich Schaumkörper mit; vorwiegend offenen Zellen herstellen, die z. B. zu Polsterungen verwendet werden können. Die harten Schäume sind unter anderem für Isolierzwecke geeignet.
Beispiel 1 In einem mit Planetenrührwerk versehenem Gefäß werden 100 Teile verpastbares Polyvinylchlorid mit K-Wert 75 und 70 Teile Dibutylphthalat unter Zusatz von 0,2 Teilen Monophenylharnstoff als Stabilisator gemischt. Das gebildete Plastisol wird anschließend auf einem Dreiwalzenstuhl homogenisiert und in die evakuierbare Form gegeben. Die Form hatte das i5fache Volumen der Paste. Durch Evakuieren auf 8 Torr wurde ein gleichmäßiger, feinzelliger Schaum gebildet, der die gesamte Form ausfüllte. Im hochfrequenten Wechselfeld wurde innerhalb 2 Minuten geliert und der erhaltene Schaumkörper nach Belüften bei Atmosphärendruck abgekühlt. Die Dichte betrug 0,08 g/ccm.
Beispiel 2 Eine Paste aus 100 Teilen verpastbarem Polyvinylchlorid, 30 Teilen Dibutylphthalat, 50 Teilen Tetraäthylenglykoldimethacrylat und 1,5 Teilen Lauroylperoxyd wird, wie im Beispiel 1 beschrieben, in einen Schaum übergeführt.
Die Dichten der nach den Beispielen hergestellten Schaumkörper betrugen je nach verwendeter Menge der Polyvinylchloridpaste (bei gleichem Formvolumen) 0,05 bis 0,25 kg/l. Die Porengrößen waren über den gesamten Querschnitt gleichmäßig.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung von Schaumkörpern mit vorwiegend offenen Poren aus Weichmacher, Stabilisatoren, gegebenenfalls Emulgatoren und/oder Füllstoffe enthaltenden Polyvinylchloridpasten unter Verschäumen bei Unterdruck, dadurch gekennzeichnet, daß unter Vermeidung von mechanischen Luft-oder Gaseinrühren hergestellte treibmittelfreie Pasten nach Homogenisierung durch starken Unterdruck verschäumt und gleichzeitig oder anschließend mittels Hochfrequenzheizung geliert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Polyvinylchloridpasten, deren Weichmacher oder ein Teil desselben aus während der Gelierung polymerisierbarem Tetraäthylenglykoldimethacrylat besteht, verschäumt werden.
3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abkühlung der erhaltenen Schaumkörper bei gewöhnlichem Druck erfolgt. ~~~~~~~~ In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 742329, 223; USA.-Patentschrift Nr. 2 562 204; »Kunststoffe«, 1957, Heft 8, S. 448.