DE1629296C3

DE1629296C3 - Verfahren zum Herstellen geschlossenzelliger Schaumstoffteilchen

Info

Publication number: DE1629296C3
Application number: DE19661629296
Authority: DE
Inventors: Klaus Dr. 5038 Rodenkirchen Kinkel; Helmut Dr. 6703 Limburgerhof Pfannmueller; Hermann 6700 Ludwigshafen Tatzel; Johann Dr. 6710 Frankenthal Zizlsperger
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1966-08-30
Filing date: 1966-08-30
Publication date: 1974-07-25
Also published as: DE1629296B2; AT278374B; BE702807A; DE1629296A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen geschlossenzelliger Schaumstoffteilchen aus Äthylenpolymerisaten durch Verschäumen von Teilchen aus Mischungen aus äthylenpolymerisaten mit Treibmitteln.

Es ist bereits bekannt, daß man Schaumstoffteilchen durch Mischen von Äthylenpolymerisaten mit Treibmitteln in einer kontinuierlich arbeitenden Mischvorrichtung, Auspressen des erhaltenen Gels durch eine Düse in einen unter Normaldruck stehenden Raum und Aufteilen des Gelstranges herstellen kann. Auch ist bereits vorgeschlagen worden, Schaumstoffteilchen aus Olefinpolymerisaten durch Imprägnieren von Polymerisatteilchen, deren Oberflächen teilweise vernetzt sind, in Treibmitteln und Entspannen der erhaltenen feinteiligen Gele herzustellen.

Die so erhaltenen Schaumstoffteilchen schrumpfen innerhalb eines Zeitraumes von einigen Minuten nach dem Schäumen auf 50 bis 90% des Volumens, das sie direkt nach dem Schäumen einnahmen. Je weicher das schaumbildende Material ist, um so stärker werden die Zellwände durch den in den Zellen durch Abdiffundieren des restlichen Treibmittelgases entstehenden Unterdruck deformiert. Nach etwa 2- bis 3wöchigem Lagern an der Luft bei Raumtemperatur expandieren die Teilchen wieder. Sie erreichen jedoch nicht mehr das ursprüngliche geringe Raumgewicht, das sie unmittelbar nach dem Schäumen hatten. Die Verfahren zur Herstellung geschlossenzelüger feinteiliger Schaumpartikeln aus Äthylenpolymerisaten sind daher technisch noch unbefriedigend.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die durch das Schäumen erzielte Form sowie das Raumgewicht der Äthylenpolymerisat-Teilchen wiederherzustellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man die geschäumten Teilchen bei Temperaturen bis zu 20°C unter dem Schmelzpunkt des Polymerisates und erhöhten Drücken in indifferenten Gasen lagert, deren Permeabilitätskoeffizient gegenüber dem Polymerisat gleich oder kleiner als der der Luft ist.

Äthylenpolymerisate im Sinne der Erfindung sind Homopolymerisate des Äthylens und Copolymerisate, die mindestens 50 Gewichtsprozent Äthylen einpolymerisiert enthalten. Als Comonomere eignen sich z. B. andere Olefine, wie Propylen oder auch Vinylester, wie Vinylacetat und weiterhin Ester der Acrylsäure, Methacrylsäure, Malein- oder Fumarsäure von Alkoholen, die 1 bis 8 C-Atome enthalten. Zur Hersiellunt! wcichehisüscher Scliaumstofflcilchen eisinen sich insbesondere Copolymerisate des Äthylens mit Vinylacetat oder mit Acrylsäureestern, z. B. Acrylt-butylester. Die feinteiligen verschäumbaren Mischungen können außer den Äthylenpolymerisaten noch andere thermoplastische Kunststoffe, insbesondere andere Olefinpolymerisate, wie Polyisobutylen oder Polypropylen, enthalten.

Als Treibmittel, die in den verschäumbaren feinteiligen Mischungen enthalten sein können, eignen

ίο sich z. B. unter Normalbedingungen gasförmige oder flüssige Kohlenwasserstoffe oder Fluorkohlenstoffverbindungen, deren Siedepunkt unter dem Kristallitschmelzpunkt der Äthylenpolymerisate liegt. So eignen sich z. B. lineare aliphatische Kohlenwasserstoffe, wie Propan, Butan oder Pentan, verzweigte Kohlenwasserstoffe, wie Isobutan, Dimethylpropan oder Dimethylbutan.

Die Mischungen können außer den Äthylenpolymerisaten und den Treibmitteln verschiedene Zusatzstoffe enthalten. Als solche kommen z. B. Füllstoffe oder Farbpigmente, Flammschutzmittel oder auch Weichmacher in Frage.

Die feinteiligen Mischungen, die ein Äthylenpolymerisat und ein Treibmittel enthalten, können nach verschiedenen Verfahren hergestellt und verschäumt werden. So kann man z. B. innerhalb eines Extruders die Äthylenpolymerisate unter Druck mit dem Treibmittel mischen, die Mischung durch eine Lochdüse extrudieren und die erhaltenen Stränge mittels einer Abschlagvorrichtung zerkleinern. Die Mischungen schäumen auf, und man erhält feinteilige geschlossenzellige Schaumstoffe.

Es ist aber möglich, die geschäumten Teilchen nach einem Verfahren herzustellen, bei dem man feinteilige Äthylenpolymerisate, deren Oberflächen so weit vernetzt sind, daß die Teilchen beim Erhitzen nicht versintern, unter Druck mit Treibmitteln so lange behandelt, bis sich ein homogenes Gel gebildet hat und das Gel anschließend entspannt. Auch nach diesem Verfahren erhält, man geschlossenzellige Schaumstoffteilchen, deren Raumgewicht zwischen 30 und 50 g/l liegt.

Die geschäumten Teilchen werden nach ihrer Herstellung in indifferenten Gasen gelagert, deren Per-

meabilitätskoeffizient gegenüber dem Äthylenpolymerisat kleiner oder gleich dem der Luft ist. Unter indifferenten Gasen sollen solche verslanden werden, die keine chemische Reaktion mit dem Äthylenpolymerisat eingehen. Ein geeignetes Gas ist außer Luft beispielsweise Stickstoff.

Die geschäumten feinteiligen Äthylenpolymerisate werden in diesen Gasen bei Temperaturen gelagert, die unter 20⁰C unter dem Schmelzpunkt des Äthylenpolymerisates liegen. Unter Schmelzpunkt ist die Temperatur zu verstehen, bei der der gesamte kristalline Anteil geschmolzen ist. In den meisten Fällen ist es vorteilhaft, die Teilchen über 50⁰C zu lagern. Die Teilchen werden in den indifferenten Gasen bei erhöhten Drücken gelagert, die zwischen 0,1 bis 10 atü, vorteilhaft zwischen 2 bis 5 atü, liegen. Bei der Druckeinwirkung schrumpfen die Schaumpartikel zunächst noch weiter auf etwa 20 bis 40% des ursprünglichen Schaumvolumens. Nach beendeter Lagerung blähen sie sich jedoch im Augenblick der Druckentfernung auf das ursprüngliche Schaumvolumen auf.

Die Zeit, innerhalb der man die Teilchen in indifferenten Gasen lagert, ist abhängig von der Tcrnpe-

ratur und dem herrschenden Druck. In den meisten Fällen reicht eine Lagerzeit von 4 Stunden aus. Lagerzeiten über 24 Stunden sind meist nicht erforderlich, da keine weitere Verbesserung erreicht wird. Man kann die Teilchen unmittelbar nach ihrer Aufschäumung in der Gasatmosphäre unter Druck lagern. Es ist aber auch möglich, zu einem beliebigen Zeitpunkt nach dem Schäumen die Teilchen in die Gasatmosphäre zu bringen. Lagert man die Teilchen in einem Gas, dessen Permeabilitätskoeffizient größer als der der Luft ist, wird der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht erhalten. Die Teilchen blähen zwar auf, schrumpfen jedoch nach einiger Lagerzeit an Luft erneut.

Die geschäumten Teilchen können eine beliebige Form und einen beliebigen Durchmesser haben. Vorteilhaft stellt man nach dem Verfahren geschlossenzellige Schaumstoffteilchen in angenähert Kugelform her, deren Durchmesser zwischen 2 bis 30 mm liegt. Es ist aber auch möglich, Teilchen aufzuschäumen in Form von Abschnitten, wie man sie aus Bändern oder Strängen erhält.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhält man geschlossenzellige Schaumstoffteilchen, die nicht geschrumpft sind. Die Teilchen haben nach der Lagerung in indifferenten Gasen das gleiche Raumgewicht wie unmittelbar nach dem Aufschäumen. Man hat somit die Möglichkeit, aus den feinteiligen Schaumstoffteilchen Formkörper, z. B. Isolierplatten, herzustellen, die ein geringeres Raumgewicht haben als Formkörper aus solchen Teilen, die nach bekannten Verfahren erhalten wurden.

Die in den Beispielen genannten Teile sind Gewichtsteile, die Prozente Gewichtsprozente.

Beispiel 1

In einem Doppelschneckenextruder {LfD = 25) wird ein Copolymensat aus 80% Äthylen und 20% Acrylsäure-t-butylester mit 3 Teilen Talkum und 18 Teilen Isobutan unter Druck gemischt. Die Mischung wird durch eine Lochdüse ausgepreßt und unmittelbar nach dem Verlassen der Düse mit einer Abschlagvorrichtung zerkleinert. Man erhält Schaumstoffteilchen mit einem Durchmesser von 8 mm, die ein Raumgewicht von 20 g/l haben.

Proben der Teilchen werden jeweils für die Dauer von 10 Stunden unter einem Druck von 3 atü in Stickstoff, Luft bzw. Kohlendioxyd bei 6O⁰C gelagert. An den Teilchen wird das Raumgewicht unmittelbar nach der Entnahme aus dem Druckbehälter sowie nach längerer Lagerzeit in Luft bei 25⁰C ermittelt. Die Ergebnisse sind in der Tabelle zusammengefaßt.

Dichte der Schaumpartikeln direkt nach Schäumung in g/l	Dichte der geschrumpften Schaumpartikeln in g/l	lOstündige Lagerung unter 3 atü bei 6O⁰C mit	Verhältnis der Permeabilitäts- koeff., bezogen auf Luft = 1	Dichte der Schaumkugeln nach Entnahme aus dem Druckbehälter in g/l	Bleibende stabile Dichte nach längerem Lagern an Luft bei 25° C (in g/l)
20 20 20	25 25 25	a) N₂ b) Luft c) CO₂	0,6 1 6	20 21 21	20 21 27

Wie die Ergebnisse zeigen, haben die Teilchen, die in Stickstoff bzw. Luft gelagert wurden, nach der Druckbehandlung das gleiche Raumgewicht wie unmittelbar nach dem Schäumen. Lediglich die kohlendioxydgelagerten Teilchen schrumpfen nach der Entnahme aus dem Druckbehälter.

Beispiel 2

Nach dem Verfahren, wie es im Beispiel 1 beschrieben ist, werden geschlossenzellige Schaumstoffteilchen mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 10 mm hergestellt, aus einem Copolymerisat aus 90% Äthylen und 10% Acrylsäure, dem 20% Polyisobutylen beigemischt ist. Die Schaumstoffteilchen haben ein Raumgewicht von 21 g/l unmittelbar nach ihrer Herstellung, schrumpfen dann aber auf 34 g/l.

Die Teilchen werden in einem Druckbehälter für die Dauer von 6 Stunden bei 70° C in Stickstoff bei einem Druck von 5 atü gelagert. Nach dieser Lagerung haben die Teilchen das gleiche Raumgewicht wie unmittelbar nach dem Schäumen.

Beispiel 3

Nach dem Verfahren, wie es im Beispiel 1 beschrieben ist, werden Schaumstoffteilchen hergestellt, die einen Durchmesser von 2 cm haben und aus einem Copolymerisat aus 82% Äthylen und 18% Vinylacetat bestehen. Die Teilchen haben unmittelbar nach ihrer Herstellung ein Raumgewicht von 35 g/l und schrumpfen innerhalb einiger Stunden bis zu einem Raumgewicht von 62 g/l. Lagert man die Teilchen unmittelbar nach ihrer Herstellung für die Dauer von 15 Stunden in Luft bei 50°C unter einem Druck von 2 atü, so erhält man Teilchen, die das ursprüngliche Raumgewicht von 35 g/l haben.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zum Herstellen geschlossenzelliger Schaumstoffteilchen aus Äthylenpolymerisaten durch Verschäumen von Teilchen aus Mischungen aus Äthylenpolymerisaten mit Treibmitteln, dadurch gekennzeichnet, daß man die geschäumten Teilchen bei Temperaturen bis zu 20⁰C unter dem Schmelzpunkt des Polymerisates und erhöhten Drücken in indifferenten Gasen lagert, deren Permeabilitätskoeffizient gegenüber dem Polymerisat gleich oder kleiner als der der Luft ist.