DE1769315A1

DE1769315A1 - Schaumstoffe aus Polytetrafluoraethylen

Info

Publication number: DE1769315A1
Application number: DE19681769315
Authority: DE
Inventors: Otfried Loercher; Robert Dr Steffen
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1968-05-07
Filing date: 1968-05-07
Publication date: 1971-06-09
Also published as: DE1769315B2; NL6906742A; GB1252603A; FR2007992A1; US3692710A; DE1769315C3; BE732663A

Description

FARBWERKE HOECHST AG. Gendorf, den 26.4.1968

vormals Meister Lucius & Brüning Dr.Hi/Mtr

IV Gd 1464

Beschreibung
zur

Pa t en t a η m e 1 dung "Schaumstoffe aus Polytetrafluoräthylen"

Für die Herstellung von Schäumen aus thermoplastischen Kunststoffen sind bereits verschiedene Verfahren bekannt. Sie beruhen hauptsächlich darauf, daß der Kunststoffmasse ein Treibmittel zugesetzt und eine Zersetzung desselben bei höherer Temperatur herbeigeführt wird oder eine Behandlung mit einem als Treibmittel verwendeten Gas erfolgt, wie dies beispielsweise in der Schweizer Patentschrift 294 345 beschrieben ist.

Nach der britischen Patentschrift 756 5'55 .wird Polyvinylchlorid zunächst geliert und anschließend das Wasser weggedampft. Um Hart-Polyvinylchlorid-Schaum zu erhalten, ist es erforderlich, Gerüstsubstanzen einzuführen, welche jedoch im Schaum verbleiben und so seine Qualität beeinflussen,

Nach diesen Verfahren können eine Reihe von Schaumstoffen aus', verschiedenartigen thermoplastischen Kunststoffen gewonnen werden, doch war es bis jetzt nicht möglich, eines der bisherigen Verfahren auf die Herstellung von Polytetrafluoräthylen-Schaum· stoffen zu über^age^n un$ aus' diesem vielseitig interessanten Material technisch bewährte Produkte herzustellen.

Es wurde nun gefunden, daß man auch aus Polytetrafluoräthylen Schaumstoffe herstellen kann, welche eine Reihe vorzüglicher Eigenschaften und Verwendungsmöglichkeiten aufweisen und praktisch aus reinem Polytetrafluoräthylen bestehen, wenn man eine PoIy-

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tetrafluoräthylen-Dispersion mit einer wenigstens 3 OH-Gruppen enthaltenden Substanz sowie einem schaumbildenden Mittel versetzt, anschließend in an sich bekannter Weise so lange Gas, zweckmäßig Luft einschlägt, bis ein steifer Schaum entstanden ist und diesen Schaum einer stufenweisen Wärmebehandlung, beginnend bei ungefähr 80°, mit stetig steigender Temperatur bis ca. 450°c unterwirft. Hierbei wird zwischen 80 und 150⁰C das Wasser entfernt, ab 150⁰C bis ungefähr • 300⁰C entweichen die dem Latex zugesetzten OH-Gruppen enthaltenden und die schaumbildenden Substanzen, so daß ein noch nicht verfestigtes Gerüst aus Polytetrafluoräthylen zurückbleibt, welches zwischen 33O⁰C und 450⁰C in kurzer Zeit gesintert und damit verfestigt wird. Reste oder Zeraetzungsprodukte des schaumbildenden Mittels werden bei dieser Temperatur unter Zutritt von Luft herausgebrannt, wodurch man einen reinweißen offenporigen Schaum aus reinem Polytetrafluoräthylen erhält.

Bei der Verarbeitung von Polytetrafluoräthylen wird die Formmasse üblicherweise unter hohem Druck in eine Form gepreßt und anschließend gesintert. Die .Anwendung eines hohen Druckes ist notwendig, da die einzelnen Polytetrafluoräthylen-Teilchen selbst oberhalb des Erweichungspunktes nicht zum Fließen neigen und erst unter Anwendung von Druck vor oder während des Sintervorganges zusammenbacken. Es war daher überraschend, daß der an sich nichtfilmbildende Latex trotz des enormen Gewichtsverlustes durch die Entfernung des Wassers und der zugesetzten OH-Gruppen enthaltenden und der schaumbildenden Substanzen ein Schaumgerüst ergibt, welches ohne Einwirkung von D^uck zu einem festen Schaum gesintert werden kann. Es war weiterhin nicht zu erwarten, daß selbst durch die 25#ige Ausdehnung des PolytetrafluoräthylenB beim übergang in die Schmelze das an sich noch nicht verfestigte Schaumgerüst nicht zerstört wird.

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Das erfindungsgemäße Verfahren ist anwendbar sowohl auf reines Polytetrafluoräthylen, auf Mischpolymerisate oder Mischungen mit anderen Perfluorolefin-Polymerisaten als auch auf Mischungen mit Füllstoffen, wie Glasfaser, oder Zusätze, wie Wasserglas, zur Erhöhung der Festigkeit.

Der zu verarbeitende Polytetrafluoräthylen-Iatex enthält wenigstens 50, vorzugsweise 60 bis 75 Gew.# Polytetrafluoräthylen, gegebenenfalls einschließlich Perfluorolefin-Polymerisate. Zweckmäßig sind außerdem möglichst große disperglerte Teilchen·

Um eine möglichst gleichmäßige Verdampfung des Wassers zu. begünstigen, wird der Polytetrafluoräthylen-Dispersion, eine wenigstens 3 OH-Gruppen-haltige Substanz zugesetzt» bevorzugt Glycerin, Rohrzucker, Sorbit oder Glucose. Diese Zusätze in Mengen von 3 bis 10, vorzugsweise 4 bis 6 Gewichtsteilen je 100 Gewichtsteile Polytetrafluoräthylen-Dlspersion verhindern außerdem die Bildung harter, wasserdampf undurchlässiger Krusten an der Schaumoberfläche.

Als schaumbildende Hilfsstoffe können die als solche bekannten Substanzen, wie FettalkoholBulfonate, oxäthylierte sulfurierte aliphatische oder aromatische Hydroxyl verbindungen, Sulfobernsteinsäurederivate, wie das Natriumsalz dee SuIfobernsteinsäurelauryläthoxyha!beaters oder das Natriumsalz des SuIfobernsteinsäurehelbesters von Fettsäureäthanolamiden, Txdäthanolaminderivate» wie TriäthanolaminlaurylBulfat, Alkylpolyglykbläther, Alkylamidpolyglykoläther in Fora ihrer Alkali-, Erdalkali-Ammonium- bzw. Oxalkyl-Ammonium-Salze verwendet werden.

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Bevorzugt wird eine wäßrige Lösung von sulfuriertem Laurylalkoholoxäthylat, vorteilhaft in handelsüblicher Konzentration von 28 $, verwendet. Von den genannten Stoffen werden 0,8 bis 15 Gewichtsteile von 100 Gewichtsteilen einer wenigstens 50 Gew.^igen Dispersion eingesetzt.

Das Schlagen des Schaumes erfolgt in an sich bekannter Weise durch Einrühren eines Gases, vorzugsweise von Luft, bis eine sahnig steife Konsistenz erreicht ist. Dieser Schaum wird in einer bis zu 30 mm dicken Schicht der beschriebenen stufenweisen Wärmebehandlung auegesetzt, wobei er getrocknet, von allen organischen Zusätzen befreit und anschließend gesintert wird.

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Die auf diese ..Weise erstmals gewonnanen Polytetrafluoräthylen-Schäume weisen eine Reiher von Eigenschaften auf, durch welche sie die "bekannten Schäume wesentlich Übertreffen... Sie "besitzen die dem Polytetrafluoräthylen eigene praktische Unlöslichkeit und Chemikalienresistenz, bilden weiße, gegebenenfalls sehr weiche Schaummassen, welche "bei Temperaturen von 25O⁰O noch ■in' Gebrauch gehalten werden können, während beispielsweise Polyvinylchlorid-Schäume infolge geringerer Wärmestandfestigkelt nur bei Temperaturen bis etwa 80⁰G praktisch einsetzbar sind. Die erfindungsgemäßen Falytetrafluoräthylen-Schäume sind für viele Verwendungsmöglichkeiten geeignet, vor allem als Kälte-, Wärme- und/oder Schallisolierung und/oder als elastische Yerpackungs- und laierungsmögliQhkeiten» in Form von Schaumstoff platten oder prismatischen Körpern, ferner als Filter bei aggressiven Stoffen,

Darüber hinaus kann man mit Polytetrafluoräthylen-Sohaum auf einfache Weise Verbundplatten besonderer Festigkeit herstellen! Wird der noch nasse Schaum auf einer Polytetrafluoräthylen- oder Metallplatte oder -Folie getrocknet und gesintert, so haftet er so fest auf der Unterlage, daß dieser Verbund nicht ohne Zerstörung des Schaumstoffes getrennt werden kann. Auf diese Weise ist es auch möglich, einzelne Schaumstoffplatten miteinander zu dicken Platten oder Blöcken zu verbinden. Infolge seiner Offenporigkelt läßt sich der erfindungsgemäße Polytetrafluoräthylen-Schaumstoff auch mit vielen anderen Materialien unter vorzüglicher Haftung verkleben·

Weitere spezielle Ausführungeformen der Erfindung sind Kombinationen des Polytetrafluoräthylen-Schaumes, wie mit Hartfaserplatten, Dachpappe, Wellpappe und dgl.. In an sich bekannter Weise kann man die neuartige Schaummasse ein- oder beiderseitig mit Oberflächenschutz versehen.

Die nachfolgenden Beispiele erläutern die AusfUhrungeformen der Erfindung, ohne daß dieselbe auf die in den Beispielen angewandten Rezepturen und Verarbeitungen beschränkt ist.

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Beispiel 1:

100 g einer 70#igen Polytetrafluoräthylen-Dispersion werden mit 20 g einer 28#igen wäßrigen Lösung von sulfuriertem Laurylalkoholoxätijlat und 6 g Glyzerin versetzt und 10 Hinuten intensiv mit einem Handmixer geschlagen. Der steife Schaum wird in 30 mm Dicke auf eine Polytetrafluoräthylen-Polie aufgetragen und im Trockenschrank von 90 bis 15O⁰C getrocknet. Anschließend wird der trockene Schaum in einen Muffelofen gebracht, dessen !Temperatur von 150⁰C auf 400⁰C gesteigert wird. Man läßt hierbei Glyzerin und schaumbildendes Mittel abrauchen und hält den Schaum 30 Minuten bei 400⁰C. Das entstandene Produkt ist weiß, regelmäßig aufgeschäumt und hat eine Dichte von 85 kg/m ,

Beispiel 2;

Der in Beispiel 1 verwendeten Mischung werden zusätzlich 5 g Wasserglas vor dem Verschäumen zugesetzt. Man erhält einen leicht gelblichen Schaum mit der Dichte 95 kg/m , welcher eine gleichmäßigere Zellstruktur und eine erhöhte Druckfestigkeit aufweist.

Beispiel 3;

Die Mischung von Beipiel 1 wird mit 5 g Glasfasern versetzt und versehäumt. Man erhält einen Schaum mit der Dichte 130 kg/m⁵ und erhöhter Druckfestigkeit.

Beispiel 4;

1OQ g einer 60)figen Polytttrafluoräthylen-Disperiion werden mit 1Θ g einer 28^igen.Lösung von sulfurierteii Laurylalkoholoxäthylat und 3,5 g Glycerin versetzt und,wie in Beispiel 1 beschrieben, behandelt. Man erhält einen weißen Schau« mit der Dichte 75 kg/m³.

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Bei s pi e 1 5;

100 g einer /Oxigen Polytetrafluoräthylen-Dispersion werden mit 10 g eLur 50#igen wäßrigen Lösung von Triäthanolaminlaurylsulfat und 6 g Glycerin versetzt und verschäumt. Der steife Schaum wird in 25 mm Stärke auf eine Aluminiumfolie aufgetragen und bei 95 bis 150⁰C getrocknet. Der trockene Schaum wird in einem Muffelofen bei 35O⁰C von den zugesetzten organischen Substanzen befreit und gesintert, anschließend bei 400⁰O eine Stunde getempert. Man erhält einen weißen Schaum mit einer Dichte 83 kg/m . Die Aluminiumfolie ist ohne Zerstörung des Schaumes nicht ablösbar.

Beispiel 6;

Abänderung von Beispiel Ii

Anstatt Glycerin werden 3,5 g d-Sorbit zugesetzt. Man erhält einen weißen Schaum mit der Dichte 90 kg/m .

B e i s Pi el Ίι

Abänderung von Beispiel Ij

Anstatt Glycerin werden 3,5 g d-Glucose zugesetzt. Man erhält ehen Schaum mit der'Dichte 83 kg/m .

Beispiel Bi

Zu 100 g 70#Lger Polytetrafluoräthylen-Dispersion werden 8 g einer 4·O^igen wäßrigen Lösung des Natriumsalzea eines Sulfobernetelns&urelauryläthoxyh&lbeeters und 6 g Glycerin gegeben und, wie in Beispiel 1 beschrieben, verschäumt. Man erhält einen Schaum mit der Dichte 100 kg/n⁵.

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Claims

1763315 Pat enta η Sprüche:

1) Verfahren zur Herstellung von Schäumen aus" Polytetrafluoräthylen-Disperionen, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Dispersion aus Polytetrafluoräthylen mit einem Polytetrafluoräthylengehalt von wenigstens 50 Gew.$ mit einer wenigstens 3 OH-Gruppen enthaltenden Substanz sowie einem schaumbildenden Mittel versetzt, die Mischung nach an sich bekannten Verfahren durch mechanisches Einschlagen eines Gases, vorzugsweise von Luft, in einen Schaum überführt und diesen Schaum einer stufenweisen Wärmebehandlung bis 450⁰C aussetzt, wobei Wasser, die OH-Gruppen enthaltende Substanz sowie das schaumbildende Mittel wieder entfernt werden und das verbleibende Schaumgerüst aus Polytetrafluoräthylen gesintert wird.

2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

der Polytetrafluoräthylen-Latex vorzugsweise 60 bis 75 Gew.?' Polytetrafluoräthylen, Polytetrafluoräthylen-Mischpolymerisat oder Mischung mit anderen Perfluorolefin-PolJmerisaten enthält.

3) Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als 3 OH-Gruppen enthaltende Substanz Glycerin, Glucose, Rohrzucker, Sorbit in Mengen von 3 bis 10, vorzugsweise 4 bis 6 Gewichtsteilen je 100 Gewichtsteile Polytetrafluoräthylen-Dispersion verwendet.

4) Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als schaumbildende Hilfsstoffe Fettalkoholeulfonate, oxäthylierte sulfonierte aliphatische oder aromatische Hydroxy!verbindungen, Sulfobernsteinsäurederivate, wie das Natriumsalz des Sulfobernsteinsäurelauryläthoxyhalbesters oder das Natriumsalz des Sulfobernsteineäurehalbesters von Pettsäureäthano!amiden, Triäthanolaminderivate, wie

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Iriäthanolaminlaurylsulfat, Alkylpolyglykoläther, Alkylamidpolyglykoläther in Form ihrer Alkali-, Erdalkali-Ammonium- bzw. Dialkyl-Ammonium-Salze verwendet werden.

5) Verfahren nach Anapruch 1 bis 4, dadurch gelcennaeichnet, daß als schaumbildender Hilfsstoff eine wäßrige lösung von sulfuiertem IäurylalkoholoxÄthylat, Torteilhaft in der handeleüblichen Konzentration von 28 j6_f zugesetzt wird.

6) Verfahren nach Anspruch 1 bis 5_t dadurch gekennueichnet, daß man der Mischung verstärkende füllstoffe, wie Glas* fasern, zusetzt*

7) Verfahren aach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennafichnet, : daß man der Mischung Waseeig.aa.zusetzt.

8) Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Polytetrafluoräthylen-Schaum auf einer Unterlage gesintert wird, welche mit dem Schaummaterial verbunden bleibt.

9) Schaummassen aus Polytetrafluoräthylen oder dessen Mischpolymerisaten oder Polymerisatgemischen mit einem Raumgewicht von 70 bis 1000 kg/m , welche aue Dispersionen dieser Polymerisate mit mindestens 55 Gew.Ί» an Polymeren hergestellt werden und auf 100 g dieser Dispersion enthalten!

3 bis 10 Gewichteteile einer OH-Gruppen enthaltenden

Substanz

0,8bis 15 " eines sohaumbildenden Mittels bzw.

entsprechende Mengen der wäßrigen lösung.

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- ίο -

10) Schaummassen nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß dem Polytetrafluoräthylen oder dessen Mischpolymerisaten Füll- und/oder Verfestlgungsstoffe, wie Glasfasern oder Wasserglas, beigemischt sind.

11) Schaummassen nach Anspruch 9 und 10, welche ein- oder beidseitig beschichtet oder kaschiert sind mit Hartfaserplatten, Dachpappe, Wellpappe oder dergl.

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