DE1479920B2 - Verfahren zum Herstellen geformter Schaumstoffgebilde aus Polyolefinen - Google Patents
Verfahren zum Herstellen geformter Schaumstoffgebilde aus PolyolefinenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen
geformter Schaumstoffgebilde aus Polyolefinen durch Versetzen von granuliertem Polyolefin mit Treibmittel,
Extrudieren, Aufschäumen und erneutes Granulieren des Polyolefins.
Es ist allgemein bekannt, thermoplastische Kunststoffe, z. B. Polyolefine, in einem plastischen geschmolzenen
Zustand zu erhitzen, zu schäumen bzw. aufzuschäumen und sodann ein Extrudieren in gewünschte
Formgebilde vorzunehmen. Der nicht aufgeschäumte Kunststoff kann hierbei in Granulatform,
z. B. als Perlen, Tabletten oder anderen vorgeformten Teilchen vorliegen, die mit einem geeigneten chemischen
Blähmittel überzogen oder mit diesem in anderer Weise vereinigt werden. Sobald derartige vorgebildete
Teilchen erhitzt werden, erzeugt das Blähmittel bei seiner Zersetzung ein Gas, wodurch der
Kunststoff vor Übergang in den geschmolzenen Zustand aufgeschäumt wird und sich ausdehnt.
Dieses Produkt kann dann zur Bildung von Gegenständen gewünschter Zellstruktur extrudiert und abgeschreckt
werden.
Es ist ferner bekannt, bei der Herstellung von Schaumgebilden auf der Grundlage von Polystyrol
von einem granulierten Produkt auszugehen, das man gegebenenfalls vermittels mehrerer Erhitzungsstufen
einer wiederholten Aufschäumung und einem erneuten Granulieren unterwirft, beispielsweise zum Herstellen
bahnförmigen Materials.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, vermittels dessen es gelingt,
geschäumte Polyolefinprodukte herzustellen, die eine Dichte von weniger als etwa 0,45 g/cm3 aufweisen.
Es ist bisher noch nicht gelungen, Polyolefine in einem derartig hochgeschäumten Zustand bzw. derartig
geringer Dichte zu gewinnen, da zwar allgemein auf dem einschlägigen Gebiet des Herstellens geschäumter
Kunststoffe die Regel gilt, daß, je höher die angewandte Menge an Blähmittel, um so niedriger
die Dichte des erhaltenen Produktes, jedoch können die Polyolefine nicht unter diese Regel fallen,
und unabhängig von der Menge des in Anwendung kommenden Blähmittels war es bisher noch nicht
möglich, Polyolefine mit den angegebenen Dichtewerten zu erhalten. Eine Erläuterung hierfür ist nicht
ohne weiteres möglich, aber scheinbar ist die Erscheinung darauf zurückzuführen, daß die geschmolzenen
Polyolefine nicht in der Lage sind, das sich expandierende Gas so schnell aufzunehmen, wie dasselbe
durch die Zersetzung der entsprechenden Verbindung erzeugt wird. Die einschlägigen Versuche
haben jedenfalls immer bisher dazu geführt, daß das sich expandierende Gas die Oberfläche des geschmolzenen
Polyolefins bei dem Extrudieren desselben zerreißt und so zu einem Zusammenfallen eines Teils
der Zellstruktur führt. Die so gewonnenen Polyolefin-Gegenstände
zeigten somit eine rohe und poröse Oberfläche und relativ hohe spezifische Dichte.
Erfindungsgemäß verfährt man dergestalt, daß man ein durch Versetzen von granuliertem Polyolefin
mit Treibmittel durch Extrudieren und Aufschäumen erhaltene und durch erneutes Granulieren erhaltene
Produkt erneut mit Treibmitteln versetzt und in der gewünschten Endform extrudiert. Erfindungsgemäß
führt dieses zweistufige Extrudierungsverfahren zu geschäumten Polyolefin-Gegenständen, die einerseits
eine einheitlichere und feinere Zellstruktur ähnlicher Gegenstände vergleichbarer Dichte besitzen, die nach
herkömmlichen Verfahrensweisen gewonnen worden sind. Weiterhin gelingt es erfindungsgemäß, geschäumte
Polyolefin-Gegenstände herzustellen, deren spezifische Dichte weniger als etwa 0,4 g/cm3 beträgt
und die keine rauhe und poröse Oberfläche besitzen. Die so hergestellten Gegenstände können für Wärme Isolationen
und/oder Anwendungsgebiete herangezogen werden, wo der Auftrieb derselben wichtig ist.
Auf Grund der einheitlichen und feinen Zellstruktur
ίο sind die erhaltenen Gegenstände ebenfalls weniger
zerbrechlich und können größere Belastungen als vergleichbare Gegenstände aufnehmen, die vermittels
herkömmlicher Extrudierungsverfahren gewonnen worden sind.
Die bei dem Verfahren gemäß der Erfindung in Anwendung kommenden Blähmittel werden bei den
zwei aufeinanderfolgenden Extrudierungsschritten einmal auf die noch nicht geschäumten und zum anderen
auf die bereits einmal geschäumten Polyolefin-
ao teilchen auf ihren Oberflächen vermittels Behandeln derselben mit Benetzungslösungen oder Klebstoffen
aufgebracht, die auf den Kunststoff als solchen keine Lösungsmittelwirkung ausüben.
Das spezielle, in Anwendung kommende Blähmittel und die Menge desselben hängt natürlich von Faktoren,
wie dem speziellen zu schäumenden Polyolefin und dem angestrebten Ausmaß des Schäumens während
jeder der Verfahrensstufen ab. Das in Anwendung kommende Blähmittel sollte natürlich mit dem
zu schäumenden Polyolefin verträglich sein und sollte sich bei einer Temperatur ausreichend unter der
Zersetzungstemperatur des Kunststoffes zersetzen. Bei den beiden Verfahrensstufen können gegebenenfalls
unterschiedliche Mengen an Blähmittel angewandt werden, jedoch sollte die Menge keinesfalls so
hoch gewählt werden, daß ein Zerreißen der Oberfläche des extrudieren Produktes während des Extrudierens
eintritt.
Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise unter Bezugnahme auf das Fließbild erläutert.
Entsprechend der üblichen Technik werden zunächst die aus einem Extruder 13 austretenden, geschmolzenen
(ungeschäumten) Polypropylenstränge durch ein rotierendes Messer 11 in geeignete kleine
Stücke geschnitten und diese- Stücke dann durch einen Kaltwasserstrahl abgeschreckt und in einem
Behälter 15 gesammelt. Entsprechend dem Extrudierungsprofil und der Art der Zerschneidung fallen
diese Stücke als Perlen, Kügelchen, Tabletten oder andere vorgeformte Teilchen an. Diese nicht geblähten
Polypropylenteilchen werden bei 17 mit einem Benetzungsmittel besprüht, bei 19 mit einem üblichen
chemischen Blähmittel überzogen und sodann in einen herkömmlichen Extruder 21 gefällt.
Das Benetzungsmittel versetzt die Oberflächen der vorgeformten Polypropylenteilchen in die Lage, das
Blähmittel aufzunehmen und haften zu lassen und besteht etwa aus einem für diese Zwecke üblichen
Material, z. B. einem Mineralöl, einem Polyisobutylen oder einem Äthylenglykol. Während man normalerweise
Azodicarbonamid als Blähmittel für Polypropylen anwendet, können ferner auch Blähmittel
Anwendung finden, die sich bei niedrigeren Temperaturen zersetzen.
Im Extruder 21 wird das chemische Blähmittel während der Erwärmung der Polypropylenteilchen
und deren Schmelzen zersetzt und erzeugt dabei ein Gas, das bei seiner Expansion die Schäumung des ge-
schmolzenen Polypropylens bewirkt. Der Kunststoff verläßt den Extruder in Form eines oder mehrerer
profilierter Stränge und wird durch ein rotierendes Messer 23 erneut in Stücke vorgegebener Länge unterteilt.
Diese Stücke werden als nunmehr geschäumte oder geblähte Perlen, Tabletten oder andere vorgeformte
Polypropylenteilchen in einem Behälter 25 gesammelt.
Diese Schaumstoffteilchen verlassen dann den Behälter 25, werden erneut bei 27 einer Besprühung
mit einem Benetzungsmittel, das z. B. Mineralöl enthalten kann, ausgesetzt und bei 29 wiederum mit
Azodicarbonamid oder einem anderen chemischen Blähmittel überzogen. Die so vorbereiteten Schaumstoffteilchen
gelangen in einen Extruder 31, in dem sie durch Erwärmung in den geschmolzenen Zustand
übergeführt werden. Das Polypropylen verläßt schließlich den Extruder 31 in Form des gewünschten
Endproduktes 33. Während dieser letzten Verfahrensstufe dient das bei der Zersetzung des Blähmittels im
Extruder 31 erzeugte Gas dazu, das geschmolzene Polypropylen erneut zu schäumen, so daß der Endgegenstand
33 die gewünschte gleichförmige und fein unterteilte Zellstruktur erhält.
Das folgende Ausführungsbeispiel dient der weiteren Erläuterung des Erfindungsgegenstandes.
Vorgeformte Tabletten aus einem nicht geschäumten Polypropylen werden mit einem Oberflächenbenetzungsmittel
behandelt, das 0,1 Gewichtsprozent Äthylenglykol enthält, und dann in drei Proben
unterteilt, die mit A, B bzw. C bezeichnet werden sollen. Diese benetzten Proben A, B und C werden
mit einem chemischen Blähmittel überzogen, das 0,3, 0,5 bzw. 0,7 Gewichtsprozent Azodicarbonamid enthält.
Diese vorbehandelten Proben werden anschließend getrennt voneinander in einem Extruder geschmolzen
und nach einem üblichen Verfahren zur Tablettenherstellung in kleine Teile zerschnitten. Diese Tabletten,
die jede aus den angegebenen ursprüglichen Proben geformt werden, haben eine Schaumstruktur, ihr
spezifisches Gewicht beträgt 0,4 bis 0,6 g/cm3.
Die Tabletten aus Polypropylenschaumstoff jeder der drei Proben A, B und C werden sodann mit einem
Oberflächenbenetzungsmittel behandelt, das wiederum 0,1 Gewichtsprozent Äthylenglykol enthält und
erneut jeweils in drei Gruppen unterteilt, die mit 1, 2 bzw. 3 bezeichnet werden sollen.
Diese Gruppen 1, 2 bzw. 3 der verschiedenen Proben A, B bzw. C werden mit einem chemischen
Blähmittel überzogen, das 0,3,0,5 bzw. 0,7 Gewichtsprozent Azodicarbonamid enthält, und getrennt voneinander
durch Schmelzextrudieren in je einen Stab von 3 mm Durchmesser übergeführt. In allen Fällen
haben diese stranggepreßten Stäbe eine gleichförmige und feine Zellstruktur. Das spezifische Gewicht dieser
verschiedenen Probestäbe beträgt:
°/o Blähmittel | °/o Blähmittel | Spezifisches Gewicht |
|
.- STIyJUC | erster Überzug | zweiter Überzug | g/cm3 |
Al | 0,3 | 0,3 | 0,51 |
A2 | 0,3 | 0,5 | 0,46 |
A3 | 0,3 | 0,7 | 0,45 |
20 Bl | 0,5 | 0,3 | 0,31* |
B2 | 0,5 | 0,5 | 0,27 |
B3 | 0,5 | 0,7 | X. |
Cl | 0,7 | 0,3 | 0,31 |
C2 | 0,7 | 0,5 | X |
2S C3 | 0,7 | 0,7 | X |
X bedeutet, daß die Stäbe eine unerwünscht grobe und poröse Oberfläche aufweisen. Das deutet darauf
hin, daß die verwendete Blähmittelmenge für die betreffende Anwendung zu groß war.
Claims (2)
1. Verfahren zum Herstellen geformter Schaumstoffgebilde aus Polyolefinen durch Versetzen von
granuliertem Polyolefin mit Treibmittel, Extrudieren, Aufschäumen und erneutes Granulieren
des Polyolefins, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Granulat erneut mit Treibmittel
versetzt und in der gewünschten Endform extrudiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Blähmittel auf das noch
nicht verschäumte sowie das geschäumte Produkt mittels eines Benetzungsmittels aufgebracht wird.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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Legal Events
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