DE1256881B

DE1256881B - Verfahren zur Herstellung von poroesen Formkoerpern aus kleinteiligen blaehfaehigen thermoplastischen Kunststoffen

Info

Publication number: DE1256881B
Application number: DEB59006A
Authority: DE
Inventors: Dr Boris Ikert; Dr Fritz Stastny
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1960-08-17
Filing date: 1960-08-17
Publication date: 1967-12-21
Also published as: GB924767A; FR84947E; BE641497A; FR1297604A; DE1479981A1; CH384856A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

B29d

Deutsche Kl.: 39 a3-27/00

Nummer: 1256 881

Aktenzeichen: B 59006 X/39 a3

Anmeldetag: 17. August 1960

Auslegetag: 21. Dezember 1967

Es ist bekannt, poröse Formkörper aus thermoplastischen Kunststoffen herzustellen, indem man feinkörnige, treibmittelhaltige Massen aus thermoplastischen Kunststoffen in nicht gasdicht schließende Formen füllt und durch Erwärmen auf Temperaturen oberhalb ihres Erweichungspunktes gleichzeitig aufbläht und versintert. Das Aufblähen erfolgt in der Regel mit Heißdampf. Es ist aber auch bekannt, im elektrischen Hochfrequenzfeld aufzublähen. Die mechanische Festigkeit der so hergestellten Formkörper hängt insbesondere auch vom Raumgewicht ab. Sie nimmt mit steigendem Raumgewicht zu. Hieraus ergibt sich, daß man besonders gute mechanische Festigkeiten oft durch Erhöhung des Raumgewichts erkaufen muß, was in vielen Fällen unerwünscht ist.

Es wurde nun ein vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung von porösen Formkörpern durch Erhitzen von kleinteiligen, blähfähigen thermoplastischen Kunststoffen in nicht gasdicht schließenden Formen in Gegenwart von Wasser im Hochfrequenzfeld auf Temperaturen oberhalb des Erweichungspunktes der Kunststoffe gefunden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man wasserfeuchte Mischungen der Kunststoffe mit hochmolekularen, als Bindemittel wirkenden Stoffen erhitzt.

Es ist bereits bekannt, daß man kleinteilige, blähbare thermoplastische Kunststoffe im Hochfrequenzfeld aufschäumen kann. Nach diesem bekannten Verfahren kann das Aufschäumen der Kunststoffteilchen auch in Gegenwart verschiedenartiger Zusätze erfolgen. Unter diesen Zusätzen werden auch Füllstoffe und Flammschutzmittel, ζ. B. Polyvinylchloridpulver und Kautschukpulver, genannt. Hier findet sich jedoch kein Hinweis, daß man diese thermoplastischen Kunststoffe zusammen mit Wasser mit den verschäumbaren Kunststoffteilchen mischen und dann im Hochfrequenzfeld aufschäumen soll.

Nach einem anderen Verfahren ist ebenfalls das Aufschäumen von thermoplastischen Kunststoffen im Hochfrequenzfeld bekannt. Es wird hier empfohlen, den Kunststoffen Stoffe zuzusetzen, die einen hohen dielektrischen Verlust haben. Die Verwendung von Gemischen aus Wasser und Bindemittel wird jedoch nicht erwähnt.

Nach dem Verfahren der Erfindung werden Formkörper mit besseren mechanischen Eigenschaften erhalten, als sie Formkörper aufweisen, die durch Erhitzen von expandierbaren Thermoplasten mit Heißdampf erhalten werden. So haben beispielsweise Formkörper, welche durch Verschäumen von feinteiligem Polystyrol in Gegenwart von wäßrigen Kunststoffdispersionen erhalten werden, eine höhere Verfahren zur Herstellung von porösen
Formkörpern aus kleinteiligen blähfähigen
thermoplastischen Kunststoffen

Anmelder:

Badische Anilin- & Soda-Fabrik
Aktiengesellschaft, Ludwigshafen/Rhein

Als Erfinder benannt:

Dr. Fritz Stastny, Ludwigshafen/Rhein;

Dr. Boris Ikert, Mannheim

Elastizität und eine höhere Biegefestigkeit als Formkörper, die in Abwesenheit des Bindemittels hergestellt wurden. Verwendet man als Bindemittel ein härtbares Harz, so erhält man nach dem Verfahren der Erfindung Formkörper mit besonders hoher Biege- und Druckfestigkeit.

Es ist ein weiterer Vorteil des neuen Verfahrens gegenüber dem bekannten Stand der Technik, daß sich Mischungen bzw. Lösungen von hochmolekularen, als Bindemittel wirkenden Stoffen in Wasser besser und gleichmäßiger auf den zu verschäumenden Partikeln verteilen lassen als reines Wasser oder Lösungen von Wasser und Netzmittel. Wasser und die wäßrigen Lösungen der Netzmittel sind im Vergleich zu den wasserhaltigen hochmolekularen Bindemitteln niedrig viskos. Das Wasser bzw. die wäßrigen Lösungen können auf Grund der Schwerkraft leicht von den zu verschäumenden Teilchen abfließen, so daß es zu einer unhomogenen Verteilung des Wassers in dem zu verschäumenden Gemisch kommt. Hierdurch treten Schwierigkeiten beim Verschäumen der Teilchen auf. Wichtig ist es außerdem, daß man die mit Wasser und Bindemittel benetzten Teilchen in diesem Zustand länger lagern kann als Teilchen, die lediglich mit Wasser benetzt worden sind, so daß es nicht erforderlich ist, die mit Wasser und Bindemittel benetzten Teilchen unmittelbar nach dem Auftragen des wäßrigen Bindemittels zu verarbeiten.

Als kleinteilige, blähfähige thermoplastische Kunststoffe sind die an sich bekannten körnigen Massen aus thermoplastischen Kunststoffen, wie Styrolpolymerisate oder Polymethacrylsäureester, die als Treibmittel leichtflüchtige Flüssigkeiten oder in der Hitze unter Gasabspaltung zersetzliche Stoffe in homogener Verteilung enthalten, geeignet.

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Geeignete hochmolekulare, als Bindemittel wirkende Die Form wird zwischen Kondensatorplatten bei Stoffe sind vorzugsweise synthetische Hochpolymere, einer Stromdichte von 2,5 mA/cm² und 2500 V z. B. Polyvinylverbindungen, wie Polyacrylsäureester Spannung 25 Sekunden lang dem Hochfrequenzoder Polyvinyläther. Es können auch solche Poly- strom ausgesetzt. Nach einer Wartezeit von 2 bis vinylverbindungen verwendet werden, die in der Wärme 5 3 Minuten wird ein Formkörper entnommen, der ein erweichen und dann klebend wirken, wie Polymerisate spezifisches Gewicht von etwa 0,06 aufweist und sich von Vinylchlorid oder Vinylacetat. Ferner sind durch hohe Biegefestigkeit, Druckfestigkeit und Scher-Methylcellulose oder natürliche Klebstoffe, wie Leim, festigkeit auszeichnet.

geeignet. Gut geeignet sind schließlich auch härtbare Die Rahmenteile der Form können perforiet oder polymerisierbare Stoffe, die in hochmolekulare, io sein. Außerdem ist es möglich, während der Beklebend wirkende Stoffe übergeführt werden können, handlung mit Hochfrequenzstrom aus der Form den z. B. härtbare Harze, wie Harnstoff-Formaldehyd- sich bildenden Wasserdampf abzusaugen, um den oder Phenol-Formaldehyd-Kondensate. Schäumungsvorgang zu beschleunigen.

Für die Herstellung von innigen Mischungen aus

den vorgenannten Komponenten können die hoch- 15 Beispiel2
molekularen, klebend wirkenden Stoffe als solche in

feinteiligem Zustand oder in Wasser oder organischen Die gemäß Beispiel 1 vorbehandelten und mit dem

Lösungsmitteln gelöst oder dispergiert verwendet Mischpolymerisat beschichteten blähfähigen PoIy-

werden. Mit Hilfe von Lösungen oder Dispersionen styrolteilchen werden in einen teilweise perforierten

können dünne Klebstoffüberzüge auf den blähfähigen ao Fensterrahmen aus Hart-Polyvinylchlorid eingebracht

kleinteiligen Massen erzeugt werden. Für diese und die Seitenflächen mit Holzteilen abgeschlossen,

Arbeitsweise sind insbesondere wäßrige Emulsionen und zwar in der Weise, daß die behandelten bläh-

von Polyvinylverbindungen geeignet. Trockene Mi- fähigen Teilchen den Hohlraum des Rahmens völlig

schungen sollen durch Zugabe von Wasser ange- ausfüllen und der Rahmen druckfest abgeschlossen ist.

feuchtet werden. Je nach dem gewünschten Raum- 25 Die Innenseite des Fensterrahmens kann gegebenen-

gewicht und der gewünschten mechanischen Festigkeit falls vorher mit einem thermoplastischen Klebemittel,

können etwa 1 bis 75 Gewichtsprozent, bezogen auf z. B. auf Polyvinylpropionatbasis, beschichtet werden,

das Gewicht des blähfähigen Kunststoffs, an Binde- Das so vorbereitete Formstück wird unter den im

mittel verwendet werden. Beispiel 1 beschriebenen Bedingungen 30 Sekunden

Das Aufschäumen kann beispielsweise in Formen 30 lang im Hochfrequenzfeld erhitzt. Dadurch bildet

aus Kunststoff, wie Polyvinylchlorid und Polymeth- sich innerhalb des Rahmens eine geschlossene, harte

acrylsäureester, oder aus Holz erfolgen. Nach dem und stoßfeste Schaumstoffschicht aus, welche zur

Abkühlen können die Schaumkörper der Form ent- Erhöhung der mechanischen Eigenschaften des Rah-

nommen werden. Sie können aber auch durch das mens beiträgt und gleichzeitig eine Isolierung des

Aufschäumen mit der Form verbunden werden und 35 gesamten Körpers bewirkt,
hierin verbleiben. Bei der Auswahl von Stromstärke,

Spannung und Heizdauer sollen die Größe der Form, Beispiel 3
ihre Wandstärke sowie die Zusammensetzung der

blähfähigen bindemittelhaltigen Masse berücksichtigt 250 Teile von bläbiähigen, teilweise vorgeschäumten

werden. 40 Polystyrolpartikeln, welche ein Schüttgewicht von

Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung erhält 30 g/l aufweisen, werden mit 150 Teilen einer 50%igen

man Schaumkörper oder Verbundkörper mit einem wäßrigen Lösung eines Harnstoff-Formaldehyd-Har-

Schaumstoffkern, die sich durch erhöhte Druckfestig- zes und 15 Teilen einer 10%igen Ammonium-

keit, Scherfestigkeit, Biegefestigkeit und Zugfestigkeit chloridlösung versetzt. Der feuchte Ansatz wird in

auszeichnen. 45 den Hohlraum einer Holzform, welche einen Inhalt

Die in den Beispielen genannten Teile sind Gewichts- von 500 cm³ hat, eingebracht. Die Holzform ist an

teile. der Unterseite perforiert. Die Höhe des Hohlraumes

beträgt 4 cm. Die Form wird geschlossen und mit

BeisDiel 1 Hochfrequenzstrom von 2,5 mA/cm^a Stromdichte und

50 einer Spannung von 2500 V beheizt.

Die Behandlung mit Strom wird 30 bis 60 Sekunden

50 Teile perlförmiges, blähfähiges, als Blähmittel aufrechterhalten und hierauf für 2 bis 3 Minuten

4 Teile Hexan enthaltendes Polystyrol werden durch abgestellt. Nach dieser Zeit kann ein Formkörper

Erhitzen mit Wasserdampf von 107° C bis zu einem entnommen werden, welcher sich durch eine hohe

Schüttgewicht von 50 g/l aufgeschäumt. Die porösen, 55 Bruchfestigkeit auszeichnet,
noch blähfähigen Teilchen werden mit 25 Teilen einer

50%igen wäßrigen Dispersion eines Mischpoly- Beispiel 4
merisates aus 33,3% Vinylchlorid, 33,3% Acryl-

säurebutylester und 33,3 % Vinylacetat gleichmäßig 20 g perlförmiges, blähfähiges, als Blähmittel Pentan vermischt. Die Mischung wird im Luftstrom getrocknet. 60 enthaltendes Polystyrol werden durch Erhitzen mit Die trockene kleinteilige Masse wird hierauf mit Wasserdampf von 105⁰C bis zu einem Schüttgewicht 12 Teilen Wasser gleichmäßig angefeuchtet und in von 20 g/l aufgeschäumt. Die porösen, noch bläheine Form aus glasfaserverstärkten Polyesterplatten, fähigen Teilchen werden mit 10 g einer 55%igen welche nicht luftdicht abschließt, an den Aufliege- wäßrigen Dispersion eines Mischpolymerisates aus stellen eine Spaltöffnung von etwa 0,5 mm aufweist 65 11 % Acrylsäuremethylester und 89% Vinylidenchlorid und einen Hohlraum von 1000 cm³ enthält, eingefüllt. gleichmäßig vermischt. Die Mischung wird hierauf Der Hohlraum der Form hat die Dimensionen in eine Form aus glasfaserverstärkten Polyesterplatten 100 χ 50 χ 20 mm. eingefüllt, welche nicht luftdicht abschließt, an den

Claims

Aufliegestellen eine Spaltöffnung von etwa 0,5 mm aufweist und einen Hohlraum von 1000 cm³ enthält. Der Hohlraum hat die Dimension 100 X 50 χ 20 mm.

Die Form wird zwischen Kondensatorplatten bei einer Stromdichte von 1,5 mA/cm² und einer Feldstärke von 700 V/cm 35 Sekunden lang dem Hochfrequenzstrom ausgesetzt. Der nach einer Wartezeit von 2 bis 3 Minuten entnommene Formkörper zeichnet sich durch hohe Biegefestigkeit, Druckfestigkeit und Scherfestigkeit aus. Der Formkörper zeigt einen Wasserdampfdiffusionswiderstandsfaktor von etwa 135.

Verfährt man in analoger Weise, verwendet jedoch 20 g der erwähnten wäßrigen Dispersion, so wird ein biege-, druck- und scherfester Formkörper erhalten, dessen Wasserdampfdiffusionswiderstandsfaktor etwa 275 beträgt.

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung von porösen Fonnkörpern durch Erhitzen von kleinteiligen, blähfähigen thermoplastischen Kunststoffen in nicht gasdicht schließenden Formen in Gegenwart von Wasser im Hochfrequenzfeld auf Temperaturen oberhalb des Erweichungspunktes der Kunststoffe, dadurch gekennzeichnet, daß man wasserfeuchte Mischungen der Kunststoffe mit hochmolekularen, als Bindemittel wirkenden Stoffen erhitzt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 941 389;
französische Patentschrift Nr. 1217 351;
»Modem Plastics«, April 1954, S. 136, 137, 140.