DE1504514A1 - Verfahren zur Herstellung von Schaumstoffen mit geschlossenen Zellen aus thermoplastischen Kunststoff-Massen - Google Patents

Description

PATENTAHWÄLTE .. DR. LOTTERHOS - DR-1NG^TTERHOS

6000 FRANKFURT (MAIN),

ANNASTRASSE 19 FERNSPRECHER= (0611) 555061 TELEGRAMME: LOMOSAPATENT LANDESZENTRALBANK 4/951 DRESDNER BANK FFM., Nr. 524742

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LOHZA A * (τ ο, Gampel (Kanton Wallis),

Geachäftsleiiungt Basel / Schweiz

Verfahren zur Herstellung von Schaumstoffen mit geschlossenen Seilen aus thermoplastischen Kunststoff massen

Die Erfindung betrifft die Herstellung von Schaumstoffen mit geschlossenen Zellen aus pulverföTaigen odar körnigkrümeligen, thermoplastischen Kunatetoffmaseen in Bruokformen unter Verwendung von Gasen ale treibmittel_o

Ss ist bekannt, Schaumstoffe mit geschlossenen Zellen aus thermoplastischen Kunststoffen dadurch herzustellen, dass aus den Kunststoffen mit Lösungsmitteln und/oder Weichmachungsmitteln eine lockere kSrnigkrümelige Masse gebildet» diese in eine gasdichte Stempelform eingefüllt und begast wird, durch Zusammenpressen der Form die Lösung der Gase in der Hasse herbeigeführt und gleichzeitig die Kaste verdichtet wird, worauf die gashaltige komprimierte Masse bis zur Gelierung erwärmt, alsdann gekühlt und vom Brück entlastet wird und schliesalich die gashaltige Kunststoffmasse durch Erwärmen unter Bildung des Schaumkörpers expandiert

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Ss ist weiterhin bekannt« dass das Gasaufnahmevermögen von Kunststoffen wesentlich verbessert werden kann, wenn ihnen organische, auf den Kunststoff lösend oder quellend wirkende Flüssigkeiten einverleibt werdeno

Die Einführung der Gase in die mit einer körnigkrümeligen Masse gefüllte Form erfolgt z.B. ueber Oeffnungen im Formboden, wobei das einströmende Gas in die Zwischenräume der körnigkrümeligen Masse geleitet wird» Ee wurde nun festgestellt» dass, wenn von Kunststoffmassen ausgegangen wird, die Lösungsmittel bzw. Quellmittel enthalten, die Stellen der expandierten Schäumst of fblötike, die sich in der Form in der Gegend von Gaseintrittsstellen befanden, sich in ihrer Beschaffenheit von den übrigen Teilen der Schaumstoffblöcke unterscheiden,, Sie weisen an diesen Stellen.eine unterschiedliehe Weichheit und eine andere Zellenstruktur auf, die bis zu offenen Zellen reichen kann_o Dieser Nachteil ist auf die an diesen Stellen eintretende, durch den Gasstrom bedingte Abnahme der Lösungsmittelkonzentration im Kunststoff zurückzuführen und macht sich dann besonders unangenehm bemerkbar, wenn grosse Gasmengen in die Form eingeleitet und/ oder Schaumstoffe mit sehr niedrigem spezifischem Gewicht hergestellt werdeno

Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, das genannte Schaumstoffherstellungsverfahren von diesem Nachteil zu befreiene

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Dae Verfahren der Erflrdung sur Herstellung von Schaumstoff fen mit geschlossene" Zellen me tine rmoplas ti sehen Kunststoffen₉ bei denen ein lösungsmittel- oder quellmittelhaltiges Auegangsmaterial in grosBöberflächiger, körnigkrümeliger Form in eine durch einen Stempel auf veränderliches Volumen einstellbare Pressform eingebracht, dann die Pressform mittels des Stempele gasdicht geschlossen und Treibgas in der für die Expansion notwenigen Menge eingeleitet wird₉ wobei der Gasdruck in der Form zur Lösung der gesamten Gasiaenge im Ausgangsmaterial noch nicht ausreichend ist_s worauf durch Einfahren des Stempels und Gelati= nieren des Kunststoffes eine Masse entsteht, in welcher nahezu das ganze Treibgas gelost ist» diese gekühlt und das Gebilde vom Druck entlastet, aus der Form herausgenommen und durch Wiedererwärmen expandiert wird, ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass dem Treibgas vor der Einführung in die Form Lösungsmitteldampf oder Quellmitt«!dampf zugegeben wird₀

und der Gehalt an Lösungsmittel oder-Quellmittel-im Treibgas so eingestellt wird, dass zu keiner Zeit während der Einführung des Treibgases der Lösungsmittel- oder Quelimitteigehalt in der das Compound umgebenden Atmosphäre die Sättigungsgren*e erreichtο

Die Lösungsmittelmaxige oder Quallmittelmenge, die dem Treibgas zugegeben wird_t. ist im wesentlichea vom Gehalt und von der Flüchtigkeit des LÖsungfjmii^eli oder Quallmittels im Kunststoff abhängig» So soll die Lösungsmittel- oder Quellmitteldampf konzentrat! on im Treibgas ausreichend sein, um die Auf-

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recht erhaltung einer annähernd - homogenen Löeungaei ttel- - ■■. - - v ©der QuellmittelYerteilung in Ausgangsmateilei während der Gaeeinleitung;und der Verdiohtung zu gewährleisten* '

Die Erfahrungen in Ausübung der Erfindung haben geseigt, daaa ee richtig ist» für die untere GrenB« der Beladung des Treibgaeee mit Löaungs- und/oder Quellaittel den Partialdruck der LöBunge- oder 4}uellniittel in Jreibgae m Beginn der ll dee Treibgaoee in die ?orm auf mindeetene 5^ dee Partialdruokee d«e Lötungemittela oder QuellMittele in der dae Coiipound umgebenden Atmoaphfire in der for« ein«uetellen_e

Weiterhinhat eich ergeben,daie es richtig Igt« für die Obergrense der Beladung des Trelbgaeee mit Lö»ungeaittel und/oder Quelleittel den Gehelt an LÖeungM&ittel oder Quellaittel ia , Treibgaa eo einaueteilen,daee am Ende der Zuführung due Treib gasee in die Pora der Gehalt an Lösungsmittel oder Quellmittel der das Compound umgebenden Atmosphäre höchstens die SÄttigungegrenee erreichte

Sohlieeelich wurde ermittelt,daee die Optimale Aueführung der Erfindung dann gewährleistet iat, wenn der Partialdruok an LÖeungo-'-f ttel oder Quellmittel im Treibgas eo einge,-eti)llt wird» daes er zu jede» Zeitpunkt wahrend des pi'nführrorganges dee Treibgaeee in die form den Partialdruck ■ . " - ·». 5 >■·" • ' BAD ORIGINAL

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- 5 der das Compound umgebenden Atmosphäre entspricht*· ■.

Eine Kondensation von Lösungsmitteln bzw. Quellmitteln in der Form hätte nämlich zur Folge, dass ein Schaumstoff gebildet würde_f der an den Kondensationsstellen grössere und kleinere lunker aufweist,« .

Die beste Menge Lösungsmittel bzwο Quellmittel muss unter Berücksichtigung der genannten Bedingungen für jeden Kunststofftyp„und Schaumstofftyp,..ob.weich oder hart* mit grpssem oder kleinem Raumgewioht einzeln ermittelt werden, was jedoch, ohne erfinderisches Zutun, im Können des Fachmannes liegt. . ,

Eine zweokmäesige Weise, die Lösungsmittel- bzw«, Quellmitxeldampfkonzentration im Treibgas vor dem Einfüllen in die ¥orm einzustellen, besteht darin, das Treibgas mit dem Lösungsmittel bzw. Quellmittel bei gleichbleibender Temperatur und unter einem Bruok von 1 bis 1OO atü über dem Endeinfülldruok (Druck, der am Ende der G as einfüllung in der Form herrscht), zu sättigen und anschiiessend auf den Einfülldruck au entspannenο

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!Das Lösungsmittel kann aber auch während des Einfüllens in die Form dem Treibgas laufend derart zugegeben werden, dass während des Einpressens des Treibgases zu jeder Zeit die Gleichgewichtskonzentration in der Form gehalten wird ο

Zur Durchführung des Verfahrens der Erfindung wird von einem Polymerisat ausgegangen_? das gänzlich oder teil» weise aus Vinylchlorid gebildet wurde* Das Mischpolymerisat kann ausser aus Vinylchlorid auch aus Vinylacetat, Vinylidenchlorid und anderen an sich bekannten polymeric sationsfähigen Monomeren hergestellt sein. ' ■■'"--

Die üeberführung der Ausgangsstoffe in die grossoberflächige, körnigkrümelige Porm kann auf verschiedene Weise erfolgen und richtet sich nach der Art der Stoffβο

Sie ist ird wesentlichen im ^ deutschen ,potent Q73 QOO

■ ο -ό· o-o ο ooo beschriebene Die thermoplastischen Kunststoffmassen können, im nicht plästifisierteö Zustand verwendet werden. Im ersteren Falle werden die pulverigen oder körnigen Polymerisate mit Hilfe von Lösungsmitteln im. Verhältnis von zweokmässig 100 Gewichtsteilen Polymerisat zu 20 bis 50 Gewichtateilen Lösungsmittel bzw. Quellmittel durch Rühren in eine lockore trockene,krümelige Masse über-

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geführte Die Lösungsmittel "bzw. Quellmittel werden "bei allmählicher Zugabe von den Kunststoffen aufgesaugt und ergeben damit direkt trockene, gequollene Körner· Sollen hingegen plastifizierte, körnigkrümelige Ausgangskunststoffmassen hergestellt werden, so wird das Polymerisat mit dem Weichmacher und mit flüchtigen Lösungsmitteln zusammengemischt _o Bas Verhältnis von Polymerisat zu Weichmacher und Lösungsmittel wird zweckmässig in den Grenzen Ton 100 Gewichteteilen Polymerisat au 10 bis 90 Gewichteteilen ITeichaacher au 3*3 bis 30 Gewichtsteilen Lösungsmittel gewählt

l>Le Lösungsmittel bsw, Quellmittel und Weicheachungsmittel werden nach Massgabe der Löseeigenschaft bzw« Quelleigenschaft der Polymerisate gewählt, Pas Treibgas wird zweck* massig mit dem Lösungsmittel bsw« Quellmittel beladen, das im Kunststoff vorhanden ist· Der unterschied im Sinne der vorliegenden Erfindung zwischen Lösungsmittel bzWo Quell» mittel einerseits und Weichmacher andererseits liegt darin ₉ dass die erstgenannten einen Siedepunkt, von weniger als etwa.160-170⁰C, die letztgenannten einen höheren Siedepunkt aufweisenο

Für Polyvinylchlorid und seine Copolymerisate sind als die Lösungsmittel·· bzw ο Quellmitteltypen, welche eine gute Gaslösefähigkeit.herbeiführen zu nennen, z.B. Aceton, Eethylaetnvlketon» Butylacetat, Cyclohexanon,Furan,

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chlorierte Kohlenwasserstoffe» Äla Weichmacher kommen die Üblichen für Polyvinylchlorid und ^vinylchlorldcopoiyme risate verwendeten, vorzugsweise Dioc ';ylphthalat ₍ Dioctyladipat in Betrachtο

Selbstverständlich können je nach ""Notwendigkeit oder Bedürfnis die üblichen dem Fachmann bekannten Stabili== satoren_? füllstoffe und Färbemittel in den erforderlichen Mengen zugegeben werden*

Sind nun die Massen in den gewünschten feineerteilten» lockeren β verdichtbaren Zustand mit erhöhter Gaslöeefähigfceit gebracht, so werden aie, wie ZoB₀ in der §f£ofS Patentschrift _ο?ΙΙ_ο?2?ο._βό gezeigt, in die Stempelform eingefüllt, die ^orm mit dem Stempel gasdicht verschlossen und dann das einzuverleibende lösungamittelhaltige Treibgas in die ^orm gepresst_o Die Menge Treibgas wird von der zu erreichenden Endexpansion bestimmtο Je grosser die gewünschte Expansion, doho je kleiner die dichte des zu erzeugenden Sohatunetoff^a ist, dßsto grosser muss die Treibgasmenge, die in die Form eineufüllen ist, sein« Zweekmäesig wird soviel Treibgas in die Form gepreset, dass der Endeiftfülldruek in der ?orm 20 bis 70 atü beträgt« 3)&B Treibgas kann aus Waseere^off,Stioketoff₉ Kohlendioacyd und derglo bestehen«, .

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Anschliesaend wird der Stempel bis auf einen Druck von etwa 200 bis 500 kg/cm eingefahren und die ?ora während ζ.B. 2 bis 6 Stunden auf 150 bis 180°0 erhitzt, woo durch die Gaslösung und die Gelatinierung der Hasse eintrittο Schliesslioh wird nach Abkühlen und gegebenenfalls 3tufenweisem Druckentlasten ein Rohkörper, der ein Rohzellkörper sein kann, gebildet, der durch Wiedererwärmen auf bekannte Weise zum fertigen Schaumstoff expandiert wird ο ■ / ' ^y---> ^:pl-

Beispiel 1

SO kg eines Compounds» bestehend aus 40 Gewichtsteilen Diootylphthalat, 60 Gewichtatellen Polyallylchlorid* 3 Gewichtsteilen Blei-Stabilisatoren, H Gewichtsteilen Methyläthylketon , werden in eine Form τοη 58 1 Inhalt gefüllt ο Die i^Tü.rm wird vor der endgültigen Kompreesion mit Stickstoff τοη 0 auf 38 atü beladen« Dieser Stickstoff wird vorgängig bei konstant 60 atü und 22°C mit Methyläthylketon gesättigt, so dass am Schluss der Begasung bei 38 atü pro m^ Gas 380-390 g Methyläthylketon enthalten sind· Die Kondensation würde bei ca» 470-480 β eintreten·

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Ifach dieser Gasbeladung wird in bekannter Weise die Endkompression und die Gelatinierung bei 280 atü und 17O⁰C durchgeführt und nach Vorentspannung sowie Kühlung der Rohsellkörper aus der Form genommen» Man erhält durch Expansion im Wärmeschrank einen Schaumblock vom Raumgewioht 0,08 g/ car mit durchgehend einheitlicher 2elietruktur₀

Beispiel 2

30 kg eines Compounds, bestehend aus 75 Gewiohtsteilen eines Gopolymeren des Vinylchloride mit 10j6 Vinylacetat, 3 Gewichts teilen eines Bleistabilisators und 10 Gewiohtsteilen Methylathy!keton werden in eine ^orm von 35 Litern Inhalt gefüllto Nach dem Schliessen der £qrm wird die Form mit einem Wasserstoff-Stickstoffgemisch bis zu einem Druck von 20 atü gefüllt. Vor der Einleitung des Gasgemisches wird dieses bei 40 atü und 20⁰C mit Methylethylketon gesättigt, so dass am Schlüsse der Begasung bei 20 atü 220 - 250 g Methylä thy !keton pro lim⁵ enthalten sindο Kondensation würde bei 350 - 380 g/ Jfar eintreten₀ Nach Weiterbehandlung,wie in Beispiel 1 beschrieben, wird ein fehlerloses Produkt erhaltene

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Beispiel 3

50 kg eines Gemisches, bestehend aus 100 Gewichtsteilen Polyvinylchlorid, 4 Gewichtsteilen Stabilisator, 2 Gewichte teilen Titandioxyd und 40 Gewichteteilen Methylethylketon werden in eine Form γοη 58 Litern Inhalt gefüllte Nachdem die ?orm gasdicht verschlossen ist« wird Stickstoff, i der vorgängig unter einem Druck τοη 60 atü mit Methyläthylketon gesättigt wurde, bis au einem En&druok von 45 atü eingeleitet. Die Hasse wird nun in bekannter Welse verdichtet, geliert, stufenweise druckentlastet und nach -Abkühlen unter Bildung eine β Rohsellkörperaaus der lOrm genommen· . Hach der auf bekannte Weise durchgeführten Expansion erhält man einen Zellkörper mit homogener Sohaumstruktür, dessen Dichte 0,06 ist·

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909820/1176 ^{BÄD ommi}

Claims (1)

1. ■-<■*»

   Patentansprüche

   1) Verfahren sur Herstellung von Schaumstoffen mit geschlossenen Zellen aue thermoplastischen Kunststoffen, bei denen ein lösungsmittel- oder quellmittelhaltiges Ausgangematerial in grossoberfläohi ger, körnigkrümeliger Form in eine durch einen Stempel auf veränderliches Volumen einstellbare Pressform eingebracht, dann die Pressform mittels des Stempels gasdicht geschlossen und Treibgas in der für die Expansion notwendigen Menge eingeleitet wird, wobei der gasdruck in der Form zur Lösung der gesamten Gaamenge im Ausgangsmaterial noch nicht ausreichend ist, worauf durch Einfahren des Stempele und Gelatinieren des Kunststoffes eine Masse entsteht, in welcher nahezu das ganze Treibgas gelöst ist,diese gekühlt und das Gebilde vom Druck entlastet, aus der Form herausgenommen und durch Wiedererwärmen expandiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass dem Treibgas vor der Einführung in die Form Lösungsmittel- oder Quellmittildampf zugegeben wird und der Gehalt an Lösxingsmittei oder Quellmittel im Treibgas so eingestellt wird, dass zu keiner ^l£;während der Einführung des Treibgases der-LOsung^V; öfer Quellmittelgehalt in der das Compound umgebenden Atmosphäre

   die Sättigungsgrenze erreicht _o ' i. .

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   Z) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Partialdruck der Löeungs- oder Quellmittel im Treibgas zu Beginn der Einleitung dee Treibgases in die Form auf mindestens 5fi des Partialdruckes des Lösungsmittels oder Quellmittels in der das Compound umgebenden Atmosphäre in der Form eingestellt wirdο

   3)Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass der Gehalt an Lösungsmittel oder Quellmittel im Treibgas so eingestellt wird, dass am Ende der Zuführung des Treibgases in die ?orm der Gehalt an Lösungsmittel oder Quellmittel der das Cpmpound umgebenden Atmosphäre höchstens die Sättigungegrenze erreioht.

   4)Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass tier Partialdruck an Lösungs- oder Quellmittel in Treibgas so eingestellt wird, dass er zu jedem Zeitpunkt während des Einführvorgangeβ des Treibgases in die · Form dem Partialdruck der das Compound umgebenden Atmosphäre entsprichtο

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