DE1479920C

DE1479920C - Verfahren zum Herstellen geformter Schaumstoffgebilde aus Polyolefinen

Info

Publication number: DE1479920C
Authority: DE
Inventors: Arthur Richard Garden City Pa Tomlinson (V St A)
Original assignee: Avisun Corp , Philadelphia, Pa (V St A )
Publication date: 1971-06-24

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 Hersteilens 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 Pölyolefin-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 Wärmeisolationen,.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 Blähmittelwerden bei den zwei aufeinanderfolgenden Extrudierungsschritten einmal auf die noch nicht geschäumten und zum anderen auf die bereits einmal geschäumten Polyolefinteilchen 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 extrudierten 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 dervorgeformten 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 Polypropyleriteilchen 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 wieder-

um 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:

P_mUp	o/o Blähmittel	°/o Blähmittel	Spezifisches Gewicht
. - Γ IU UC	erster Überzug	zweiter Überzug	g/cm^:1
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	¹ 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

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen geformter Schaum-Stoffgebilde 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