DE1569521B2 - Schaeumbares plastisol und verfahren zum herstellen von zellkoerpern aus polyvinylchlorid - Google Patents
Schaeumbares plastisol und verfahren zum herstellen von zellkoerpern aus polyvinylchloridInfo
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Description
Polyvinylchloridschaum mit offenen wie mit geschlossenen Zellen wird, ausgehend von einem Plastisol,
hergestellt, und zwar durch Aufblähen oder Schäumen des Plastisols und anschließendes Erhitzen
bis zur Gelbildung und Verschmelzen der aufgeblähten oder porigen Struktur. Der Schaum wird im allgemeinen
nach einem von drei Verfahren hergestellt. Beim Gas-Druck-Verfahren wird ein Gas, wie z. B.
Kohlendioxyd oder Stickstoff, in dem Plastisol unter Druck gelöst. Beim Nachlassen des Druckes dehnt
sich das gelöste Gas in dem Plastisol aus, und zwar unter überführung des Plastisols in einen Vinylschaumstoff
mit geschlossenen Zellen. Ein anderes Verfahren schließt die Verwendung chemischer Treibmittel
ein, welche sich in dem Plastisol unter Freisetzung eines Gases, wie z. B. Stickstoff zersetzen,
wobei der Schaum gebildet wird. Bei dem wohl am gebräuchlichsten dritten Verfahren wird zum Herstellen
des Schaumes Luft in das Plastisol geschlagen.
Die Hauptnachteile des Gas-Druck-Verfahrens bestehen darin, daß es die Anwendung verhältnismäßig
teurer in Flaschen abgefüllter Gase, einer teuren Kühlvorrichtung zur genauen Nieder-Temperatur-Steuerung
und einer komplizierten Hochdruckanlage erfordert. Die Verwendung chemischer Treibmittel ist
von Nachteil, weil diese Mittel teuer sind und das Verfahren schwierig zu steuern ist. Das heutige
mechanische Schlagverfahren ist für Leichtstoffschäume nicht zufriedenstellend, weil das geschäumte
Plastisol dazu tendiert, vor oder während des Verschmelzens zusammenzubrechen.
Kürzlich wurde ein mechanisches Schlagverfahren zur Herstellung von Polyvinylchloridschaum vorgeschlagen,
bei welchem der. Schaum nicht zusammenbricht, so daß der erhaltene Schaum eine feine, gleichförmige,
offenzellige Struktur aufweist. Dieses Verfahren und das Produkt, welche die Anwesenheit einer
Alkaliseife und Wasser in dem Plastisol erfordern, bevor dieses zur Bildung des Schaumes geschäumt
oder geschlagen wird, haben sich als höchst zufriedenstellend erwiesen. Sie könnten jedoch verbessert
werden, wenn ein Weg gefunden würde, um die Zugfestigkeit oder den Zugfestigkeits-Dichte-Index
(Zugfestigkeit pro Dichte) zu erhöhen und die Zellengröße entweder innerhalb oder zwischen den Schäumen
zu variieren.
Ein Erfindungsgegenstand ist nun ein schäumbares Plastisol, bestehend aus etwa 100 Gewichtsteilen Polyvinylchloridharzteilchen,
dispergiert in etwa 45 bis etwa 350 Gewichtsteilen eines Polyvinylchlorid-Weichmachers
und etwa 2 bis etwa 16 Gewichtsteile einer Seifenmischung aus mindestens etwa 0,5 Gewichtsteilen Alkaliseife, mindestens 1,5 Gewichtsteilen Aminseife
und etwa 0,2 bis etwa 3,0 Gewichtsteile Wasser als -Schäumhilfe und gegebenenfalls Stabilisatoren
oder ein organisches, nichtseifiges, grenzflächenaktives Mittel. ,,::Λ,
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält das Plastisol etwa 0,5 bis etwa 6 Gewichtsteile
eines Wärme- und Lichtstabilisators für das Polyvinylchloridharz oder etwa 0,25 bis etwa
4 Gewichtsteile eines organischen, nichtseifigen, grenzflächenaktiven
Mittels.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von geformtem Schaum
durch Einschlagen von Luft in ein Polyvinylchlorid-Plastisol, enthaltend eine Alkalimetallseife und Wasser
und gegebenenfalls Stabilisatoren, zur Bildung eines flüssigen Schaumes, Formen des flüssigen Schaumes,
Erhitzen des flüssigen Schaumes zum Gel und Verschmelzen desselben, Abkühlen des geschmolzenen
Schaumes auf Raumtemperatur, nach welchem man ein Polyvinylchlorid-Plastisol zu Schaum schlägt,
das, bezogen auf 100 Gewichtsteile Polyvinylchlorid in dem Plastisol, als Schäumhilfe ein Gemisch, bestehend
aus 0,2 bis 3,0 Gewichtsteilen Wasser und 2 bis 16 Gewichtsteilen einer Seifenmischung aus
mindestens 0,5 Gewichtsteilen Alkaliseife und mindestens 1,5 Gewichtsteilen Aminseife sowie zusätzlich
45 bis 350 Gewichtsteile Weichmacher enthält.
Die Aminseife und die Alkaliseife können in das ungeschäumte Plastisol entweder durch Vermischen
mit dem Plastisol oder dem Weichmacher eingeführt werden, indem sie beispielsweise darin in situ gebildet
werden. Die Ausgangsstoffe zur Bildung der Aminseife und der Alkaliseife, nämlich eine Fettsäure, ein Amin
und eine gesättigte wäßrige Lösung einer eine Alkaliseife bildenden Base müssen vor dem mechanischen
Schäumen des Plastisols vollständig umgesetzt sein. Ferner wurde gefunden, daß die in dem Plastisol
anwesende Wassermenge auf einem niederen Wert gehalten werden muß, damit die Gelbildung und das
Verschmelzen des Schaums nicht gestört und die Schaumstruktur nicht vernichtet wird.
Der in dem Plastisol als Dispersionsmedium für die Polyvinylchloridharzteilchen anwesende flüssige
Weichmacher wird in verschiedenen Mengen in Abhängigkeit von der Art des Weichmachers und des
Polyvinylchloridharzes angewandt. Gewöhnlich wird das Plastisol etwa 54 bis etwa 95 Gewichtsteile
Weichmacher pro 100 Gewichtsteile Polyvinylchloridharz enthalten. Zu typischen geeigneten Weichmachern
gehören Dioctylphthalat oder Di-(2-äthyl-hexyl)-phthalat, Butyldecylphthalat, Dicaprylphthalat, Butylbenzylphthalat,
Dioctyladipinsäureester, Dioctylsebazinsäureester, Tricresylphosphat, Trioctylphosphat,
Cresyldiphenylphosphat, Acetyltributylcitrat, Dipropylenglykoldibenzoat, Weichmacher vom Epoxyd-Typ,
polymere Weichmacher und Butadien-Acrylnitril-Mischpolymerisate.
Im allgemeinen werden diese Weichmacher in Mischung verwendet, wobei zusammengesetzte
Weichmachersysteme, gebildet werden.
Bei der Wahl des Weichmachers soll seine Wirkung auf die Fließeigenschaften des Plastisols und dessen
Fähigkeit, Luft zu halten oder frei zu lassen, berücksichtigt werden. Die Erfahrung hat gezeigt, daß ein
Plastisol mit einer Viskosität von 1500 bis 10000 Centipoise
(cP) in zufriedenstellender Weise in dem Verfahren der Erfindung verwendet werden kann, wobei
die Viskosität auf einem Brookfield-Viskosimeter bei 30 Umdrehungen pro Minute mit einer Spindel Nr. 4
gemessen wurde. Unterhalb der unteren Viskositätsgrenze vermag das Plastisol nur schlecht Luft zu
halten. Oberhalb der oberen Viskositätsgrenze wird es schwierig, das Plastisol weiterzuleiten.
Das verwendete Plastisol muß beim Rühren dünnflüssiger werden. Durch Verwendung eines Brookfield-Viskosimeter
können die Fließeigenschaften durch Messungen mit zwei Spindelgeschwindigkeiten geprüft
werden. Thixotropische Plastisole zeigen eine Verringerung der Viskosität bei der höheren Spindelgeschwindigkeit.
Newtonsche Plastisole ergeben annähernd die gleichen Werte bei jeder Geschwindigkeit.
. Sowohl die thixotropischen als auch die Newtonschen Plastisole lassen sich für das Verfahren der Erfindung
zufriedenstellend verwenden. Dilatante Plastisole je-
1 t_> U C/
<£J Λ
doch zeigen eine Erhöhung der Viskosität bei der höheren Spindelgeschwindigkeit und sind schwierig
in dem Verfahren zu verwenden.
Ein Luft gut freigebender Weichmacher, wie er für viele Plastisolanwendungen erforderlich ist, ■-ist für
das vorliegende Verfahren nicht erwünscht, weil die Luft bei dem vorliegenden Verfahren ja gerade
mechanisch in das Plastisol eingeführt wird. Jedoch können geringe Mengen eines Luft hervorragend frei
gebenden Weichmachers verwendet werden, wenn in dem fertigen Schaum spezifische Eigenschaften erwünscht
sind.
Zusätzlich zu der dispergierten Phase, nämlich dem plastisolreinen Polyvinylchlorid und dem Dispersionsmedium, nämlich dem flüssigen Weichmacher, können
die Polyvinylchlorid-Plastisole gegebenenfalls verschiedene übliche Additive enthalten. Gewöhnlich
sind Wärme- und Lichtstabilisatoren anwesend, bei welchen es sich um Verbindungen oder Komplexe von
Blei, Zinn, Zink, Kadmium oder Barium handelt. Die Wärme- und Lichtstabilisatoren sind in dem
Plastisol normalerweise in einer Menge von etwa 0,5 bis etwa 6 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile
Polyvinylchlorid anwesend, insbesondere in einer Menge von etwa 2 bis etwa 4 Gewichtsteilen pro etwa
100 Gewichtsteile des Polyvinylchlorids.
In den Plastisolen werden häufig Füllmittel geringen ölabsorptionsvermögens verwendet, um die Kosten
des fertigen Schaumes zu verringern und seine Eigenschaften zu modifizieren; wobei Calciumkarbonat,
Talk oder hydratisiertes Magnesiumsilikat typische Füllmittel sind. Wenn Füllmittel in dem Plastisol
verwendet werden, sind sie im allgemeinen in einer Menge bis zu etwa 10 Gewichtsteilen des Füllmittels
pro 100 Gewichtsteile Polyvinylchlorid anwesend.
Wenn ein gefärbter oder getönter Polyvinylchloridschaum
gewünscht wird, werden dem Plastisol Farbstoffe oder farbbeständige Pigmente zugesetzt. Die
Farbstoffe oder Pigmente sind gewöhnlich in dem Plastisol in einer Menge von etwa 1 Gewichtsteil pro
100 Gewichtsteile Polyvinylchlorid anwesend.
Häufig enthalten die Plastisole organische, nichtseifige, oberflächenaktive Mittel, welche als Viskositätsregulatoren
dienen. Typische organische, nichtseifige, oberflächenaktive Mittel umfassen die nichtionischen,
anionischen und kationischen, nichtseifigen, oberflächenaktiven Mittel, wie Polyäthylenglykolmonolaurat
usw. Wenn sie angewandt werden, sind diese nichtseifigen, oberflächenaktiven Mittel oder
Viskositätsregulatoren in dem Plastisol gewöhnlich in einer Menge von etwa 0,25 bis etwa 4 Gewichtsteilen
pro 100 Gewichtsteile Polyvinylchlorid anwesend.
; Erfinduhgsgemäß enthält das Plastisol eine Mischung aus Aminseife und Alkaliseife in einer Menge von etwa 2 bis etwa 16 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile Polyvinylchlorid. Keine Seife ist allein für eine zufriedenstellende Wirkung ausreichend, weil die Verwendung der Alkaliseife allein zu Schaumprodukten mit verringerter Zugfestigkeit oder verringertem Zug-Dichte-Index und im wesentlichen nicht variierbarer Zellengröße führt, während die Anwendung von Aminseife allein Schaumprodukte ergibt, welche übermäßig zusammengebrochen sind und/oder eine grobe Zellenstruktur aufweisen.
; Erfinduhgsgemäß enthält das Plastisol eine Mischung aus Aminseife und Alkaliseife in einer Menge von etwa 2 bis etwa 16 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile Polyvinylchlorid. Keine Seife ist allein für eine zufriedenstellende Wirkung ausreichend, weil die Verwendung der Alkaliseife allein zu Schaumprodukten mit verringerter Zugfestigkeit oder verringertem Zug-Dichte-Index und im wesentlichen nicht variierbarer Zellengröße führt, während die Anwendung von Aminseife allein Schaumprodukte ergibt, welche übermäßig zusammengebrochen sind und/oder eine grobe Zellenstruktur aufweisen.
Die Alkaliseife ist ein Alkalisalz einer gesättigten
oder ungesättigten Fettsäure einschließlich Hydroxylfettsäuren oder deren Mischungen mit 8 bis 24 Kohlenstoffatomen
und vorzugsweise 18 Kohlenstoffatomen.
Typische Beispiele hierfür umfassen die Kalium- und Natriumsalze der Caprylsäure, Caprinsäure, Laurinsäure,
Myristinsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure, Oleinsäure, Linolsäure, Linolensäure und Ricinolsäure;
Kaliumoleat ist bevorzugt. Die Alkaliseifenkomponente der Seifenmischung ist in dem Plastisol
in einer Menge von mindestens etwa 0,5 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile Polyvinylchlorid anwesend.
Die Aminseife ist ein Aminsalz einer gesättigten
Die Aminseife ist ein Aminsalz einer gesättigten
ίο oder ungesättigten Fettsäure, einschließlich Hydroxylfettsäuren,
oder deren Mischungen, mit 8 bis 24 Kohlenstoffatomen und vorzugsweise 18 Kohlenstoffatomen.
Typische Beispiele umfassen die Ammonium-, Dimethylamin-, Triäthanolamin- und Morpholinsalze
der Caprylsäure, Caprinsäure, Laurinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure, Oleinsäure, Linolsäure,
Linolensäure und Ricinolsäure. Morpholinoleat ist bevorzugt. Die Aminseifenkomponente der
Seifenmischung ist in dem Plastisol in einer Menge von mindestens etwa 1,5 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile Polyvinylchlorid anwesend.
Die Seifen, welche als Schäumhilfen dienen und den Schaum stabilisieren bzw. eine genügend lange Zeit
ein Zusammenbrechen des Schaumes verhindern, so daß er zur Gelbildung und zum Verschmelzen befähigt
ist, müssen in dem Plastisol anwesend sein, bevor dieses geschlagen oder geschäumt wird und. können
daher nicht zugesetzt oder während oder nach dem Schäumen des Plastisols in situ gebildet werden.
Erfindungsgemäß enthält das Plastisol Wasser, weil es die Bildung eines zufriedenstellenden Schaums
unterstützt und für die Einmischung der Alkalis'eife oder der die Alkaliseife bildenden Base erforderlich
ist. Der Wassergehalt des Plastisols jedoch muß auf einem niederen Wert gehalten werden, nämlich
zwischen 0,2 bis 3,0 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile Polyvinylchlorid. Die Anwesenheit größerer
Mengen Wasser in dem Plastisol schädigt die Schaumstruktur und stört die Gelierung des Schaumes. Das
in dem Plastisol anwesende Wasser muß von dem Schaum durch Destillation entfernt werden, und das
Abdampfen der überschüssigen Wassermengen, insbesondere aus den dicken Teilen des Schaumes, reißt"
" die Luftzellen auf und zerstört dip Schaumstruktur.
Die flüssige Schäumhilfe bzw. der Schaumbildner ist eine Mischung (Emulsion oder Dispersion), welche
aus etwa 2 bis etwa 16 Gewichtsteilen einer Seifenmischung
und etwa 0,2 bis etwa 3,0 Gewichtsteilen Wasser besteht, wobei die Seifenmischung aus etwa
3 bis etwa 91 Gewichtsprozent Alkaliseife und etwa 97 bis etwa 9 Gewichtsprozent Aminseife besteht.
Eine Menge bis zu etwa 4 Gewichtsteilen eines wie oben beschriebenen Weichmachers kann hierbei anwesend
sein, um die Fließfähigkeit zu verringern, wenn die Flüssigkeit zu dick ist, um leicht gehandhabt zu
werden. Wenn es erwünscht ist, können hierbei etwa. 0,25 bis etwa'4 Gewichtsteile eines der obenerwähnten
organischen, nichtseifigen, oberflächenaktiven Mittel anwesend sein. Die flüssige Mischung enthält auch im
allgemeinen 0,5 bis 6 und vorzugsweise etwa 2 bis 4 Gewichtsteile eines der obenerwähnten Wärme- und
Lichtstabilisatoren. ,.'. , 'λ,-
Die flüssige Schäumhilfe wird in dem Verfahren der Erfindung verwendet, indem sie in einer Menge von
etwa 6 bis etwa 30 Gewichtsteilen mit etwa 45 bis etwa 350, gewöhnlich etwa 54 bis etwa 95 Gewichtsteilen Weichmacher und mit etwa 100 Gewichtsteilen
eines Polyvinylchlorids in einem hochscherenden
Mischer zur Bildung'eines Plastisols vermischt wird.
Das Plastisol kann sofort verwendet werden oder gegebenenfalls bis zu 7 Wochen oder sogar länger
gelagert werden, da es während der Lagerung im wesentlichen konstante Fließeigenschaften zeigt und
gelfrei ist.
Das Plastisol wird zur Inkorporierung von Luft mechanisch geschlagen oder geschäumt, wobei ein
Hobart-Mischgerät oder vorzugsweise ein kontinuierliches Oakes-Mischgerät oder eine ähnliche Vorrichturig
zur Bildung eines flüssigen Schaumes verwendet wird. Die normale Schäumtemperatur liegt zwischen
etwa 18 und etwa 35° C. Nachdem der flüssige Schaum durch Ausbreiten oder Gießen in eine Preßform in die
gewünschte Form gebracht wurde, wird er auf eine Temperatur von etwa 143 bis etwa 185° C während
etwa 30 Sekunden bis etwa 4 Stunden zur Gelbildung und zum Verschmelzen erhitzt. Die Gelbildung kann
getrennt bewirkt werden, und zwar durch Erhitzen auf eine Temperatur von etwa 60 bis etwa 880C
während etwa 10 Sekunden bis etwa 2 Stunden. Während der Gelbildungsperiode verfestigt sich der
flüssige, diskrete oder geschlossene Luftzellen enthaltende Schaum zu einem weichen Gel. Die Verschmelzung
kann als getrennter Vorgang bewirkt werden, indem weiter während etwa 20 Sekunden bis
etwa 4 Stunden auf eine Temperatur von etwa 143 bis etwa 185° C erhitzt wird. Wenn es zur Verschmelzung
kommt, "werden die diskreten oder geschlossenen Zellen zu untereinander verbundenen oder offenen
Zellen, und es bildet sich im allgemeinen auf dem Schaum eine semipermeable Haut. Hochfrequenz
oder dielektrische Erwärmung, Strahlungswärme sowie Erwärmen durch zirkulierende Heißluft sind geeignet
für das Gelbildungs- und Verschmelzungsverfahren. Die Temperatur und Zeit des Erhitzens werden
natürlich mit den in dem Plastisol anwesenden Komponenten und der Dicke und Dichte des Schaumes
variieren. Nach dem Erhitzen wird der homogenisierte Schaum auf Zimmertemperatur abgekühlt.
Beispiele 1 bis 4
Die unten angegebenen Materialien wurden bei Zimmertemperatur in der angegebenen Reihenfolge
miteinander vermischt, wobei ein Lightnin-Mischgerät mit einem Propeller vom Marinetyp zur Bildung der
phasenstabilen flüssigen Schäumhilfe oder der Schaumbildneremulsionen A, B, C und D verwendet wurde.
Die seifenbildende Reaktion ist exotherm. Die zugegebenen Seifenbestandteile ergeben die
folgenden Gewichtsteile an Seifenmischung, Alkaliseife und Aminseife/100 Gewichtsteile PVC.
Emulsionen
Komponenten | Emul sion A |
Gewich Emul sion B |
tsteile Emul sion C |
Emul sion D |
ölsäure .............. | • 7 | 7 | 7 | 7 |
Butylbenzylphthalat ... Morpholin ..; |
3,6 1,2 0,6 0,6. |
3,6 0,6 |
...1,2V .π 0,4V. |
|
Wasser | 13,0 | . 13,0 | 9,1 | 0,7 |
Kaliumhydroxyd (50% ige wäßrige Lösung) |
9,4 | |||
Summe ... |
Gewichtsteile | Emul | Emul | |
Emul | Emul | sion C | sion D |
sion A | sion B | 6,2 | 6,7 |
6,8 | 7,2 | 1,1 | 2,0 |
1,7 | 1,7 | 5,1 | 4,7 |
5,1 | 5,5 |
Komponenten
Seifenmischung ..
Alkaliseife
Aminseife
Die Emulsionen A, B, C und D wurden auf Zimmertemperatur abgekühlt und dann einzeln mit drei oder
vier Weichmachern, in einem Fall mit einem organischen, nichtseifigen, oberflächenaktiven Mittel, mit
einem Stabilisator und einer Polyvinylchlorid-Dispersion vermischt, und zwar mittels eines Lightnin-Mischgerätes,
das mit einem nach unten drückenden Marinepropellerflügel ausgerüstet ist, bis die Mischungen
gleichmäßig bzw. gleichförmig sind, so daß die folgenden Plastisole A, B, C bzw. D gebildet werden
können.
Plastisole
55
60
65
Plastisol | Gewichtsteile | Plastisol | Plastisol | |
Komponqnten | A | C | D | |
3lastisol | ||||
B | ||||
Dipropylenglykol- | 46,5 | 46,5 | 46,5 | |
dibenzoat | ||||
(ein Weichmacher)... | 19,3 | 46,5 | 19,3 | 19,3 |
Dicaprylphthalat | ||||
(ein Weichmacher)... | 19,3 | 19,3 | 19,3 | 19,3 |
Weichmacher | ||||
vom Epoxydtyp | —■ | 19,3 | 3,9 | 3,1 |
Butylbenzylphthalat | ||||
(ein Weichmacher)... | — | |||
Nonylphenoxypoly- | ||||
äthoxyäthanol | ||||
(ein organisches, | — | — | . 0,5 | |
nichtseifiges ober | ||||
flächenaktives Mittel) | — | |||
Ein Wärme- und Licht | ||||
stabilisator in Form | ||||
einer Komplex | ||||
mischung von Barium- | 2 | 2 ; | 2 | |
und Cadmium | ||||
verbindungen ....... | 100 | .2 | 100 | / — |
Dispersions- | ||||
Polyvinylchlorid .... | —. | 100 | .—- | ioo |
Dispersions- | 13 | —■ | — ; | |
Polyvinylchlorid .... | -— '■ | ■ .—. | —■ | — " |
Emulsion A (oben) .... | ■ — ■ | ■..-.—7- ■ | Λ1 | — |
Emulsion B (oben) .... | 13 | — | 9,4 | |
Emulsion C (oben) .... | 200,1 | ■—'' | 200,1 | 200,1 |
Emulsion D (oben) .... | ; — ■' | |||
r. ■■; ;ί Summe .·:.. | 200,1 | |||
■Die erhaltenen Plastisole A, B, C und D wurden
getrennt in einem 10-M-Oakes-Mischgerät bei einem Pumpehdurchsatz von 0,34 kg/Min, und einer Rotorgeschwindigkeit
von 100 Umdrehungen pro Minute
i 569 521
geschäumt, wobei die Luft so inkorporiert wurde, daß
ein Rückdruck von 3,16 kg/cm2 erhalten würde. Die Schäume wurden durch 3,6 m eines flexiblen Schlauches
mit einem Innendurchmesser von 1,27 cm plus 0,9^m eines flexiblen Schlauches mit einem Innendurchmesser
von 1,9 cm geleitet. Die Schäume wurden auf Trennpapier oder gebleichtem Mull in Schichten
mit einer Dicke von 0,48 cm zwischen 5,08 χ 61 x 61 cm Wärme-Strahlungs-Platten mit einer Nennleistung
von 3750 Watt bei 230 Volt, welche annähernd 2 Minuten bei 110 Volt betrieben wurde, ausgebreitet zur
Gelbildung und zum Verschmelzen gebracht und dann auf Zimmertemperatur abgekühlt, um die Polyvinylchloridschäume
A, B, C und D zu bilden.
B e i s pi;i e 1 e 5 bis 11
Diese Beispiele, welche die Anwendung verschiedener anderer Aminseifen in der Seifenmischung
zeigen, wurden gemäß dem in den Beispielen 1 bis 4 dargelegten Gesamtverfahren durchgeführt, wobei die
Abweichungen im folgenden angegeben werden.
Emulsionen
Komponenten
.Gewichtsteile der Emulsionen
G H I
G H I
Keine Emulsion
Butylbenzylphthalat
Oleinsäure
Linolsäure
Fußnote1).
Caprylsäure :.
Dimethylamin (40%)
Triäthanolamin
Morpholin
Ammoniak (28%)
KOH (50%ige Lösung)
Nonylphenoxypolyäthoxyäthanol. Wasser
2,6
2,3
0,6
1,3
7
7
2,8
0,6
0,8
0,8
1,7
0,6
0,7
0,6
0,7
3,7
0,8
0,7
1,4 0,6 0,7
Summe ...
12,5
12,5
10,0
12,2
9,7
') Fraktioniertes Tallöl, bestehend aus 46% Oleinsäure, 39% Linolsäure, 3% Linolensäure und 12%·Kolophoniumsäuren.
Die zugegebenen Seifenbestandteile ergeben die folgenden Gewichtsteile an Seifenmischung, Alkaliseife und
Aminseife/100 Gewichtsteile Polyvinylchlorid.
Komponenten
F | Gewichtsteile der Emulsionen | H | I | J | Keine | |
8,4 | 8,9 | 10,9 | 7,7 | Emulsion | ||
E | 1,7 | G | 1,7 | 1,1 | 1,7 | |
7,5 | 6,7 . | 9,8 | 7,2 | 9,8 | 6,0 | — |
1,7 | 1,7 | — | ||||
5,8 | 8,1 | |||||
Seifenmischung
Alkaliseife
Aminseife
Plastisole
Komponenten
Gewichtsteile der Plastisole
G HI
G HI
Butylbenzylphthalat
Dipropylenglykoidibenzoat
Dicaprylphthalat..■■;
Weichmacher vom Epoxydtyp ........
Stearinsäure
Dimethylamin (40%);................
KOH (50%ige Losung) ............
Kunststoffstabilisator (Ba-Cd-Seife)....
Nonylphenoxypolyäthoxyäthanol......
Dispersions-Polyvinylchlorid
Emulsion (von oben)
.·■-.■ .·■■.■■■■■■:··'·;■■■ . Summe
46,4
19,3
19,3
19,3
19,3
0,5
100
12,5
100
12,5
46,4
19,3
19,3
19,3
19,3
0,5
100
12,5
100
12,5
2,5
46,4
19,3
19,3
46,4
19,3
19,3
0,5
100
10
100
10
0,3
46,4
; 19,3
19,3
0,5
100
12,2.
100
12,2.
2,8
.46,4
19,3
19,3
0,5 100 9,7
47,7 20 20 7
: 2,2 0,6 2
0,5 100
200
200
200
200
200 200 -.-. 109 544/348
ίο
Das Plastisol K weicht von den Mischungen, welche zugesetzte Emulsionen enthalten, insofern ab, als die
Seifen in der Gesamtmenge der Weichmacher in situ gebildet werden, die ersten sechs Bestandteile bei 770C
vermischt werden und auf Zimmertemperatur abgekühlt wird, bevor die letzten drei Komponenten zugesetzt
werden. Das Plastisol I wurde bei 1,97 kg/cm2 Kopfdruck während des Inkorporierens von Luft gehalten.
D'ie zugegebenen Seifenbestandteile ergeben die folgenden Gewichtsteile arh Seifenmischung, Alkaliseife und
Aminseife/100 Gewichtsteile Polyvinylchlorid.
Komponenten
Gewichtsteile der Piastisole
G H I
G H I
Seifenmischung
Alkaliseife
Aminseife
8,1
1,7
6,4
1,7
6,4
Eigenschaften der Polyvinylchloridschaumprodukte
Schaum E- | Schaum F | Schaum G | Schaum H | Schaum I | Schaum J | Schaum K | |
Dichte, g/cm3 Zugfestigkeit, kg/cm2 Dehnung, % ■ Zug-Dichte-Index |
0,427 16,6 160 8,89 |
0,427 17,4 170 9,32 |
0,392 10,8 160 6,30 |
0,320 5,1 110 3,65 |
0,368 5,1 70 3,18 |
0,322 5,8 120 4,15 |
0,368 12,3 160 7,67 |
Beispiele 12 (Vergleichsbeispiel) und 13
Ein mit Kaliumoleat hergestellter Vinylschaum wurde mit einem Schaum verglichen, bei dem annähernd
die Hälfte des Kaliumoleats durch Morpholinoleat ersetzt wurde. Die Plastisole L und M wurden
durch Vermischen der Bestandteile in der angegebenen Reihenfolge hergestellt, wobei ein Lightnin-Mischer
mit einem nach unten drückenden Marinepropeller verwendet wurde.
40
Bestandteile | Plastisol L (Vergleichs beispiel) |
Plastisol M |
Dipropylenglykoldibenzoat Dicaprylphthalat Weichmacher vom Epoxydtyp Stabilisator Nonylphenoxypoly- äthoxyäthanol Dispersions- Polyvinylchlorid |
46,4 19,3 19,3 2 0,5 100 |
46,4 19,3 19,3 2 0,5 100 |
Butylbenzylphthalat ...
KOH (50%ige Lösung)
Oleinsäure
KOH (50%ige Lösung)
Oleinsäure
3 | 1,6 |
2,7 | 1,4 |
6,8 | 3,5 |
65
Die folgende Emulsion wurde durch Vermischen der Bestandteile in der angegebenen Reihenfolge
hergestellt, und zwar unter Verwendung eines Lightnin-Mischgerätes rpit einem nach unten drückenden
Marinepropellerflügel. Die Reaktion ist exotherm, so daß die Emulsion vor der Zugabe zu dem obigen
Plastisol auf Zimmertemperatur abgekühlt wurde.
Oleinsäure Morpholin Wasser |
— | 3,5 1,1 0,3 1,1 |
Butylbenzylphthalat | 200 | 200 |
Summe ... |
Die zugegebenen Seifenbestandteile ergaben die folgenden Gewichtsteile an Seifenmischung, Alkaliseife und Aminseife/100 Gewichtsteile PVC.
45 Komponenten
Seifenmischung
Alkaliseife
Ameinseife
Gewichtsteile
Plastisol L Plastisol M
Plastisol L Plastisol M
7,7
7,7 .
keine
8,7
4,0
4,7
Die folgende Emulsion wurde durch Vermischen der Bestandteile in der angegebenen Reihenfolge
hergestellt, mittels eines Lightnin-Mischgerätes,:das
mit einem nach unten drückenden Marinepropellerflügel ausgerüstet war. Die Reaktion ist exotherm, so
daß die Emulsion vor der Zugabe zu dem obigen Plastisol auf Zimmertemperatur abgekühlt wurde.
Die erhaltenen Plastisole L und M wurden getrennt in einem 10-M-Oakes-Mischgerät geschäumt bei einem
Pumpen-Durchsatz von 0,34 kg/Min., einer Rotorgeschwindigkeit
von 100 Umdrehungen pro Minute und derart voneinander abweichenden ^Mengen an
inkorporierter Luft, daß die unten angegebenen Dichten erhalten wurden. Die Schäume wurden durch
4,3 m eines flexiblen Polyäthylenschlauchesmit einem
Innendurchmesser von 1,6cm plus* 1,2m mit einem
Innendurchmesser von 1,9 cm geleitet; Die Schäume wurden auf Trennpapier oder: gebleichten Mull in
Schichten mit einer Dicke von;.0,48 cm./zwischen
5,08 χ 61,0 χ 61,0 cm Wärme '.strahlenden'.. Platten'
mit einer Nennleistung von 3750 Watt bei 230'Volt, welche etwa 2 Minuten bei 110 Volt betrieben wurden,
ausgebreitet, zur Gelbildung und zum Verschmelzen gebracht und dann auf Zimmertemperatur abgekühlt.
Die Zugfestigkeitswerte erhielt . man mit · üblichen Meßmethoden.
Dichte, g/cm3
Zugfestigkeit,
kg/cm2
Dehnung, %
Zug-Dichte-Index..
Schaum L
(Vergleichsbeispiel)
(Vergleichsbeispiel)
0,163
2,1.
170 .
2,96
170 .
2,96
Schaum M
0,156 0,211 ίο
2,4
170
3,59
170
3,59
3,5
160
3,83
160
3,83
Die Vinylschäume A bis K und M der Erfindung, die unter Verwendung einer Mischung aus Alkaliseife
und Aminseife hergestellt wurden, hatten höhere Zugfestigkeiten (2,4 bis 17,4 kg/cm2) und einen höheren
Zug-Dichte-Index (3,18 bis 9,32) als die Zugfestigkeit (2,1 kg/cm2) und Zug-Dichte-Index (2,96) des vergleichbaren
Vinylschaumes L, der unter Verwendung von Alkaliseife allein hergestellt wurde. Außerdem
hatten die Polyvinylchloridschäume der Erfindung Zellstrukturen, welche entweder innerhalb oder
zwischen den Schäumen kontrollierbar variiert wurden, und im allgemeinen besaßen sie eine Oberflächenhaut,
während der vergleichbare Schaum L eine gleichförmige feine sphäroidale Zellenstruktur und keine
Oberflächenhaut aufwies. Die Schäume der Erfindung hatten somit im allgemeinen elliptisch geformte Zellen
mit variierendem größerem Durchmesser, z. B. 30 Mikron bei Schaum J, 40 Mikron bei den Schäumen
A und B, 45 Mikron bei Schaum E und 225 Mikron bei Schaum M. Die Vielseitigkeit der Erfindung wird
ferner durch die Schäume C und H gezeigt, in welchen das Innere des Schaumes größere Zellen enthielt als
die umgebenden Teile, sowie durch Schaum K, bei dem das Verhältnis umgekehrt war.
Der offenzellige Polyvinylchloridschaum der Erfindung reicht bei Berührung mit der Hand von weich
bis steif und hart. Die Farbtonbeständigkeit und die Alterungseigenschaften ,sind hervorragend. Anorganische
Säuren und Alkalien haben keine nachteiligen Einwirkungen. Das Polyvinylchlorid-Schaumprodukt
ist quellbeständig in ölen, Alkoholen und aliphatischen Kohlenwasserstoffen. Es wird von Fetten nicht angegriffen.
Die Flammbeständigkeit kann durch Auswahl des geeigneten Weichmachers in der Plastisolmischung
erhalten werden. Die Haftung an Baumwole, Kunstseide und Nylon ist hervorragend.
Es ergeben sich Verwendungsmöglichkeiten, wie z. B. als Polsterung für Büstenhalter oder Isolierung
bei den verschiedensten Kleidungsstücken, was von komfortablen, lang haltbaren Schuhfuttern und Schuh-Einlegsohlen
bis zu Imitationen von glattem Leder
und Wildleder sowie wetterabschirmenden Kopfbedeckungen reicht. Zu Verwendungsmöglichkeiten
als Federungs- oder Polstermaterial gehören öffentliche Sitze in Gebäuden, Flugzeugen, Bussen und
Untergrund- oder Eisenbahnwagen, wo die Flammbeständigkeit eine erforderliche Eigenschaft sein kann.
Die guten Alterungseigenschaften im Freien ergeben eine Verwendbarkeit zur Ausstattung von Lichthöfen,
Swimming Pools, Stadion-Federung und zur Campingausrüstung. Bei der Herstellung von Gegenständen
für derartige Verwendungszwecke kann ein nichtporöser Plastisolüberzug auf der Oberfläche des
Schaumes abgelagert werden, bevor das geschäumte Material zugegeben wird. Nach der Homogenisierung
haftet die nichtporöse Schutzhaut fest an der darunterliegenden semipermeablen Haut der Zellstruktur.
Zusätzliche Verwendungsmöglichkeiten sind z.B. Sicherheitspolster für Kraftwagen, Verwendung in
Fabrikanlagen und für den Sport, Schaltisolierung in Kraftwagen, die Isolierung von Brücken gegen Frost
und für Dichtungen.
Claims (3)
1. Schäumbares Plastisol, bestehend aus etwa 100 Gewichtsteilen Polyvinylchloridharzteilchen,
dispergiert in etwa 45 bis etwa 350 Gewichtsteilen eines Polyvinylchlorid-Weichmachers und etwa
2 bis etwa 16 Gewichtsteile einer Seifenmischung aus mindestens etwa 0,5 Gewichtsteilen Alkaliseife,
mindestens 1,5 Gewichtsteilen Aminseife und etwa 0,2 bis etwa 3,0 Gewichtsteile Wasser als
Schäumhilfe und gegebenenfalls Stabilisatoren oder ein organisches, nicht seifiges, grenzflächenaktives
Mittel.
2. Plastisol nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es etwa 0,5 bis etwa 6 Gewichtsteile
eines Wärme- und Lichtstabilisators für das Polyvinylchloridharz oder etwa 0,25 bis etwa 4 Gewichtsteile
eines organischen, nichtseifigen, grenzflächenaktiven Mittels enthält.
3. Verfahren zur Herstellung von geformtem Schaum durch Einschlagen von Luft in ein Polyvinylchlorid-Plastisol,
enthaltend eine Alkalimetallseife und Wasser und"gegebenenfalls Stabilisatoren,
zur Bildung eines flüssigen Schaumes, Formen des flüssigen Schaumes, Erhitzen des flüssigen Schaumes
zum Gel und Verschmelzen desselben, Abkühlen des geschmolzenen Schaumes auf Raumtemperatur,
dadurch gekennzeichnet, daß man ein Polyvinylchlorid-Plastisol zu Schaum schlägt, das,
bezogen auf 100 Gewichtsteile Polyvinylchlorid, in dem Plastisol, als Schäumhilfe ein Gemisch, bestehend
aus 0,2 bis 3,0 Gewichtsteilen Wasser und 2 bis 16 Gewichtsteilen einer Seifenmischung aus
mindestens 0,5 Gewichtsteilen Alkaliseife und mindestens 1,5 Gewichtsteilen Aminseife, sowie zusätzlich
45 bis 350 Gewichtsteile Weichmacher enthält.
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