DE1569521C

DE1569521C - Schäumbares Plastisol und Verfahren zum Herstellen von Zellkörpern aus Polyvinylchlorid

Info

Publication number: DE1569521C
Authority: DE
Inventors: Raymond R. Easton; Morris Donald C Norwalk; Conn. Waterman (V.St.A.)
Original assignee: RT Vanderbilt Co Inc
Current assignee: Vanderbilt Chemicals LLC
Publication date: 1972-05-31

Description

KJ O O¹ Cu I

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 Frei-Setzung 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 Schäümen 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. ·....._::_,; - ·.... _;.

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-Viskosimeters können die Fließeigenschaften durch Messungen mit zwei Spiridelgesch windigkeiten 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-

α ο υ c

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 Plastisolariwendungen 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.

Erfindungsgemäß 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.

^ie 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 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 Alkaliseife 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 die 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, nichtseifigeri, 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. . , . <

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

Beispiele! bis 4

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 .1,3 0,5 0,6	;i,2 ,:iO,4V	_;i,i.
Wasser	13,0	,13,0	9,1	0,7
Kaliumhydroxyd (50%ige wäßrige Lösung)	9,4
Summe ...

IO

20

Mischer zur Bildung eines Plastisols vermischt wird. Das Plastisol kann sofort verwendet werden oder gegebenenfalls bis zu 7 Wochen oder sogar langer 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 Vorrichtung 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 185⁰C 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.

Die zugegebenen Seifenbestandteile ergeben die folgenden Gewichtsteile an Seifenmischung, Alkaliseife und Aminseife/100 Gewichtsteile PVC.

Komponenten

Seifenmischung

Alkaliseife

Aminseife

	Gewichtsteile	Emul
Emul	Emul	sion C
sion A	sion B	6,2
6,8	7,2	1,1
1,7	1,7	5,1
5,1	5,5

Emulsion D

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 Piastisole A, B, C bzw. D gebildet werden können.

Plastisole

40

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.

55

60

	Plastisol	Gewichtsteile	Plastisol	Plastisol
Komponenten	A		C	D
		Plastisol
		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	• . —.	100;
Dispersions-	13		—	. —.
Polyvinylchlorid ....	—	—..■	■'■.—■■	^:-—
Emulsion A (oben) ....	—	.— ■	9,1	■■__
Emulsion B (oben) ....	..—	13 :	'. —'	9,4
Emulsion C (oben) ....	200,1·	' —-' '	200,1	200,1
Emulsion D (oben) ....	·. —'
;. - 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

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 χ 61cm 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.

Beispiele5bisll

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	F	Gewic G	itsteile der H	Emulsionen I	J	Keine Emulsion
Komponenten	E	2,6 7	1,3 7	—	—	—
Butylbenzylphthaiat	3,7 7			7	_	_	^
Oleinsäure			_		_	7	_
Linolsäure		2,3 0,6	2,8 0,6 0,8	1,7 0,6 0,7	7 3,7 0,8 0,7	1,4 0,6 0,7	_
Fußnote¹)	1,2 0,6 0,5	12,5	12,5	10,0	12,2	9,7	₌
Caprylsäure :	13,0
Dimethylamin (40%)
Triäthanolamin	₌
Morpholin
Ammoniak (28%)	₌
KOH (50%ige Lösung)
Nonylphenoxypolyäthoxyäthanol.........	—
Wasser
Summe ...

') Fraktioniertes Tallöl, bestehend aus46% Oleinsäure, 39% Linolsäure, 3% Linolensäure und 12%-Kolophoniumsäuren.

Die zugegebenen Seifenbestandteile ergeben die folgenden Gewichtsteile an Seifenmischung, Alkaliseife und Aminseife/100 Gewichtsteile Polyvinylchlorid.

Komponenten	E	F	Gewicl G	itsteile der Ειτ H	lulsionen I	J	Keine Emulsion
Seifenmischung .......... Alkaliseife	7,5 1,7 5,8	8,4 1,7 6,7 .	9,8 1,7 8,1	8,9 1,7 7,2	10,9 1,1 9,8	7,7 1,7 6,0	—.
Aminseife

Plastisole

Komponenten

Gewichtsteile der Plastisole
G H I

Butylbenzylphthaiat ..

Dipropylenglykoldibenzoat

Dicaprylphthalat................

Weichmacher vom Epoxydtyp

Stearinsäure ..... V.. ':':■':..:

Dimethylamin (40%);"':.'. .1 :.

KOH (50%ige L&sungj ...........

Kunststoffstabilisator (Ba-Cd-Seife)

Nonylphenoxypolyäthoxyäthanol

Dispersions-Polyvinylchlorid

Emulsion (von oben)

: -.: ■■■ : Summe

46,4
19,3
19,3

0,5
100
12,5

46,4
19,3
19,3

0,5
100
12,5

2,5
46,4
19,3
19,3

0,5
100
10

0,3

; 46,4 19,3 19,3

0,5 100
12,2.

2,8

.46,4

19,3

0,5 100 9,7

47,7

20

0,5 100

200

200 , 200 ■·'.-. 109 544/348

10

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 77° C 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.

Komponenten

Gewichtsteile der Piastisole
G H I

Seifenmischung

Alkaliseife

Aminseife

8,1
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.

hergestellt, und zwar unter Verwendung eines Lightnin-Mischgerätes mit einem nach unten drückenden Marinepropellerflügel. Die Reaktion ist exotherm, so daß die Emulsion vor der Zugabe zu dem obigen Plastisol auf Zimmertemperatur abgekühlt wurde.

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

35 Oleinsäure Morpholin Wasser	200	3,5 1,1 0,3 1,1
Butylbenzylphthalat	200
40 Summe ...

Die zugegebenen Seifenbestandteile ergaben die folgenden Gewichtsteile an Seifenmischung, Alkaliseife und Aminseife/100 Gewichtsteile PVC.

45

Die folgende Emulsion wurde durch Vermischen der Bestandteile in der angegebenen Reihenfolge hergestellt, mittels eines Lightnih-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.

Butylbenzylphthalat ...
KOH (50%ige Lösung)
Oleinsäure

3	1,6
2,7	1,4
6,8	3,5

Die folgende Emulsion wurde durch Vermischen der Bestandteile in der angegebenen Reihenfolge Komponenten

Seifenmischung

Alkaliseife

Ameinseife

Gewichtsteile
Plastisol L Plastisol M

7,7

keine

8,7 4,0 4,7

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 Polyäthylenschlauches mit einem Innendurchmesser von 1,6 cm plus 1,2 m 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 strahieriden . Plaheri 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)

0,163

2,1
170
2,96

Schaum M

0,156 0,211 ίο

2,4 3,5

170 160

3,59 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

Patentansprüche:

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.