DE1778416A1 - Extrudieren von Harzen - Google Patents

Description

DR. EULE DR. BERG DIPL.-ING. STAPF 177PA IR

PATENTANWÄLTE ' 'O*+ IQ

8 MÜNCHEN 2. HILBLESTRASSE 2O

Pr. Eule Dr. Berg Dipl.-Ing. Stapf, 8 München 2, HilblestraBe 20 ·

Unser Zeichen VI/Kr 17 222 [)(,,„,„

26, April 1968

Anwaltsakten Nr₀ 17 222

Monsanto Chemicals Limited

London / Gross-Britannien

Extrudieren von Harzen

Zusatz zu Patent _e.... (Patentanmeldung M 69 959 X/39a⁵)

Die Erfindung betrifft das Extrudieren von Harzen, insbesondere ein verbessertes Verfahren zum Extrudieren von geschäumten, thermoplastischen Harzen, sowie eine neue Strangpreßform»

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Die Erfindung ist eine Verbesserung oder Weiterbildung der Erfindung gemäß dem britischen Patent 1034-120, die

nach dem deutschen Patent (Patentanmeldung

M 69 959 X/39 e?) weitergebildet ist.

Die britische Patentschrift 1034-120 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines geschäumten, thermoplastischen, synthetischen Harzes durch Extrudieren, welches ^ umfaßt die Formung einer Mehrzahl von getrennten Strängen aus durch Wärme erweichten, schäumbaren, thermoplastischen, synthetischen Harzen unter genügendem Druck, um das Harz an der Schaumbildung zu hindern, das Verschmelzen der Stränge, während diese noch unter Druck stehen, und das Extrudieren der re·- .klärenden, verschmolzenen Masse, um sie zu e⁴nem geschäumten, thermoplastischen Harz auszudehnen» Das Verfahren kann umfassen das Extrudieren eines verschäumbaren, thermoplastischen Harzes durch eine Strangpreßform, welche am Ende ihrer Einlaßöffnung eine Mehrzahl getrennter Kanäle hat, die mit einem Schlitz am Ende der AuslaßÖffnung in Verbindung stehen, wobei der Druck innerhalb der Form ausreichend ist, das Harz an der Schaumbildung zu hindern, bevor es den Schlitz verläßt, und das Verhältnis zwischen den Abmessungen der Kanäle und den Abmessungen des Schlitzes derart ist, daß die Harzströme, die aus den Kanälen herausfließen, sich unter Füllung des

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Schlitzes ausbreiten und sich vereinigen, während sie noch in nichtverschäumtem Zustand sind. Es kann dabei eine Anzahl von Schlitzen in der Form eines Netzwerkes angeordnet werden, wobei jeder Schlitz seine zugeordnete Reihe von Kanälen hat·

Das Hauptpatent beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines geschäumten, thermoplastischen, synthetischen Harzes, welches umfaßt das Extrudieren eines verschäumbaren, thermoplastischen Harzes duroh eine Strangpreßform, welche am Ende ihrer Einlaßöffnung eine Mehrzahl von Kanälen hat, die mit Schlitzen in Verbindung stehen, welche so angeordnet sind, daß Maschen eines Netzwerkes von der Auslaßöffnung der Strangpreßform her gesehen gebildet werden, wobei in der Mehrzahl der Maschen jede einen zentralen Durchlauf hat, der von der Vorderseite der Form zu einem dem Einlaß der Form näheren Punkt zurückgeführt ist und nicht unmittelbar mit den Schlitzen in Verbindung steht, so daß ein stranggepreßter Strang von geschäumten Harz von jedem » Durchlauf extrudiert und durch geschäumtes, aus den Schlitzen des Netzwerkes herausfließendes Harz umhüllt wird. Dieses Verfahren funktioniert zwar in der Praxia gewöhnlich gut, doch hat es sich unter gewiesen Umständen ale schwierig erwiesen, sicherzustellen, daß der aus jedem Durchgang austretende Strang von geschäumtem Harz den Raum restlos ausfüllt, welcher duroh das aus den Sohlitzen des Netzwerkes

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herausfließende, umhüllende geschäumte Harz gebildet wird.

Es wurde nunmehr gefunden, daß ein verbessertes, geschäumtes Produkt, insbesondere eines mit geringer Dichte, erhalten wird, wenn eine modifizierte Strangpreßform verwendet wird«

Das Verfahren gemäß der Erfindung dient der Herstellung eines geschäumten, thermoplastischen, synthetischen Harzes, wobei es umfaßt das Extrudieren eines schäumbaren, thermoplastischen, synthetischen Harzes durch eine Strangpreßform, welche am Ende ihrer Einlaßöffnung eine Mehrzahl von Kanälen hat, die mit Schlitzen in Verbindung stehen, welche so angeordnet sind, daß sie die Maschen eines Netzwerks von der Auslaßöffnung der Strangpreßform her gesehen bilden, wobei in der Mehrzahl der Maschen jede einen im wesentlichen zentralen Durchlauf hat, der von der Vorderseite der Form zu einem dem Einlaß der Form näheren Punkt zurückgeführt ist, wobei in der Vorderseite der Form eine Anzahl von Rillen angeordnet ist, die sich von dem Auslaßende eines jeden der Mehrzahl von den besagten Durohläufen zu der Auslaßöffnung der sie umgebenden Schlitzmasche erstrecken, um dazu beizutragen, daß sichergestellt wird, daß aus dem Durchlaß ein Strang von geschäumtem Harz von einer solchen Form extrudiert wird, daß er den Raum im we-

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sentlichen ausfüllt, welcher durch das aus der umgebenden Schlitzmasche austretende, umhüllende, geschäumte Harz gebildet wird.

Das Verfahren ist besonders brauchbar zur Herstellung einer geschäumten Platte, zum Beispiel aus geschäumtem Polystyrol, mittels Extrudieren. Die Bezeichnung Platte wird verwendet, um ein flächiges Material von wesentlicher Stärke zu beschreiben, gewöhnlich von wenigstens 19 mm und oftmals von einer Stärke von 38 bis 101,6 mm, wobei die Platte als Isoliermaterial für eine Vielzahl von Verwendungen brauchbar isto

Die Erfindung umfaßt auch eine Strangpreßform, die zur Verwendung beim Extrudieren eines geschäumten, thermoplastischen Harzes geeignet ist, wobei sie am Ende ihrer Einlaßöffnung eine Mehrzahl von Kanälen umfaßt, die mit Schlitzen in Verbindung stehen, welche so angeordnet sind, daß sie die Maschen eines Netzwerks vom Auslaßende der Strangpreßform her gesehen bilden, wobei in der Mehrzahl der Maschen jede einen im wesentlichen zentralen Durchgang hat, der von der Vorderseite der Form zu einem, dem Auelaßende der Form näheren Punkt führt und wobei in der Vorderseite der Porm eine Anzahl von Rillen angeordnet ist, die eich von dem Auslaßende eines jeden der Mehrzahl von

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den besagten !Durchlaufen zu der Aus laß öffnung der sie umgebenden Schlitzmasche erstrecken, um dazu beizutragen, daß sichergestellt wird, daß aus dem Durchlaß ein Strang von geschäumtem Harz von einer solchen Form extrudiert wird, daß er den Raum im wesentlichen ausfüllt, welcher durch das aus der umgebenden Schlitzmasche austretende, umhüllende, geschäumte Harz gebildet wird.

Bei der Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung ist der Druck innerhalb der Strangpreßform vorzugsweise ausreichend, um das Harz in den Schlitzen an der Schaumbildung zu hindern, bevor es die Schlitze verläßt, und das Verhältnis zwischen den Abmessungen der Kanäle und den Abmessungen der Schiit t, vorzugsweise derart, daß die Harzströme, die aus den Kanälen herausfließen, sich unter Füllung des Schlitzes ausbreiten und sich vereinigen, während sie noch in nichtverschäumten Zustand Bind.

Für die Herstellung einer einheitlichen und regelmäßigen Platte wird normalerweise die Verwendung einer Strangpreßform vorgezogen, die Schlitze hat, die in einem symmetrischen Netzwerk von Maschen angeordnet sind, die durch eine einheitlich angeordnete Reihe von Kanälen unterstützt werden und bei jeder Masche einen eigenen, im wesentlichen zentral gelegenen Durchgang hat und jeder Durchgang ihm zugeordnete

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Rillen in der Vorderseite der Form aufweist. Oftmals wird es vorgezogen, das Netzwerk aus Netzquadraten zusammenzusetzen. Strangpreßformen der "bevorzugten Typen sind besonders zur Herstellung geschäumter Polystyrolplatten geeignet.

Jeder Durchlaß sollte vorzugsweise ihm zugeordnete Rillen in der Vorderseite der Form haben. Jede Rille erstreckt sich vom Auslaßende des ihr zugeordneten Durchlasses zum Auslaß der umgebenden Schlitzmasche hin. Vorzugsweise erstreckt sie sich von dem Durchlaß bis ganz zu den Schlitzen, wenngleich sie auch nur über einen Teil, beispielsweise über die Hälfte der Entfernung führen kann, falls dies gewünscht wird. Die Rillen erstrecken sich vorzugsweise von einem ihnen zugeordneten Durchlaß zu den Teilen der umgebenden Schlitzmasche, die von dem Durchlaß am weitesten entfernt sind. Wird beispielsweise eine quadratische Maschenanordnung verwendet, so führen die Rillen vorzugsweise von einem ihnen zugeordneten Durchlaß zu den vier Ecken der umgebenden Sch3.itzmasch.e0 Einer Vieleckanordnung der Schlitzmaschen sind vorzugsweise so viele Rillen einem jeden Durchlaß zugeordnet, als die ihn umgebende Masche Eoken hat. Bei dieser Anordnung der Rillen vermag das aus den Durchlässen herausfließende Harz die durch das aus den Schlitzen heraustretende Harz umschloesene Räume besser

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auszufüllen, da die Ausdehnung längs der Rillenlinien etwas schneller vor sioh geht als in den anderen Richtungen. Dieses Ergebnis ist besonders im Falle eines aus quadratischen Maschen zusammengesetzten Netzwerk bemerkbar*

Die Kanäle in der Strangpreßform sind normalerweise im Querschnitt rund und ihre andere Dimension ist derart, daß sie entlang der Fließrichtung des Harzes verläuft, welche die formgebende Innenfläche ("land") der Kanäle ist. Jedoch müssen die Kanäle nicht notwendigerweise in Querschnitt rund sein und sie können beispielsweise irgend eine Form aufweisen, die im wesentlichen rund ist und es ist dabei durchaus möglich, daß sie beispielsweise einen hexagonalen oder vielleicht sogar einen quadratischen Querschnitt besitzen können«, Vorzugsweise sind die Kanäle, ebenso wie sie im Querschnitt rund sind, in symmetrischer Weise hinter dem Netzwerk der Schlitze angeordnet.

Wie bereits oben erwähnt, ist das Verhältnis zwischen den Abmessungen der Kanäle und den Abmessungen der Schlitz· vorzugsweise derart, daß die aus den Kanälen ausfließenden Herzströme sioh zur Füllung der Schlitze und zur Vereinigung ausdehnen, während sie nooh in nichtversohäuntta Zustand sind. Beispielsweise sind, ium Unter·tutβen der Sicheret·llung der Vereinigung vor dem Verschäumen, sowohl der duroh die Schlitze gebotene Fli«ßwid«retand als auoh di· V*rw*ili*it

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des verschäumbaren Harzes innerhalb derselben vorzugsweise verhältnismäßig hoch, und obgleich diese Werte teilweise durch die rheologischen Eigenschaften des verschäumbaren Harzes bestimmt werden, werden sie am besten mittels einer geeigneten Auswahl von Abmessungen des Schlitzes und der Kanäle gesteuert.

Die Abmessungen der Schlitze werden ihrerseits von der formgebenden Innenfläche (welche, wie oben festgestellt, die Abmessung entlang der Richtung des Harzflusses ist) und dem Querschnitt bestimmt, welcher durch die Weite und Länge bestimmt wird, wobei die Länge die größere dieser beiden linearen Abmessungen ist. Im allgemeinen ist die Weite der Schlitze geringer als der Durchmesser der hinter ihnen angebrachten Kanäle; beispielsweise ist der Durchmesser der Kanäle oftmals das von 1,3 bis 1Ofache, besonders von 1,3 bis 5fache der Weite der Schlitze. Im allgemeinen wird, das Netzwerk der Schlitze von einer Anzahl gerader Schlitze gebildet, die sich kreuzen, und die Gesamtform des Netzwerks entspricht der Querschnittform des extrudierten Produktes. Vorzugsweise sind eine Anzahl gerader Schlitze so angeordnet, daß eine Reihe derselben parallel zueinander aind und sich mit anderen parallelen Reihen unter Bildung eines Netzwerks kreuzen, wobei jeder Schlitz seine zugeordnete Reihe von Kanälen hat«, Ein Netzwerk von Schlitzen kann ebenso beispielsweise in der Form

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eines rechtwinkligen oder dreieckigen Gitters, beispielsweise einer Reihe von Quadraten oder eines sechseckigen Sterns innerhalb eines Hexogons sein. Die Länge des Netzwerks (vom Auslaßende der Strangpreßform her gesehen) kann so groß sein, wie dies gewünscht wird, beispielsweise von wenigen Zentimetern bis 152 cm oder sogar mehr, was von den Abmessungen des gewünschten, endextrudierten, geschäumten Harzes abhängig ist. Die Weite von jedem Schlitz steht fc ebenso in gewissem Verhältnis zur Stärke des extrudierten Harzes, wird aber ebenso in gewissem Ausmaß durch die maximale praktische Extrudiergeschwindigkeit und den Grad der Vereinigung bestimmt, die zwischen den Strömen des nicht verschäumten, aus den Kanälen ausfließenden Harzes erreicht werden kann. Im allgemeinen wurde eine Schlitzweite zwischen 0,254 mm und 6,35 mm, beispielsweise von 0,508 bis 2,54 mm und besonders ungefähr 8,89 mm als geeignet befunden. Die formgebende Innenfläche der Schlitze kann beispielsweise zwischen 1,27 mm und 50»8 mm, besonders zwischen 2,54 und 12,7 mm sein·

Vorzugsweise ist die formgebende Innenfläche der Kanäle zwischen dem 1/2 bis 20fachen der formgebenden Innenfläche der Schlitze, und wo beispielsweise Polystyrol extrudiert werden soll, kann die Innenfläche der Kanäle beispielsweise das von 1,6 bis 3fache der Innenfläche der Sohlitze sein«

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_ ■., _v .„ . _ ^ _ _t _ _ _v QRlG)NAL INSPECTED

Wo Polyäthylen eitrudiert werden soll, kann beispielsweise die Innenfläche der Kanäle das von 2 bis 6fache der Innenfläche der Schlitze sein. Bei anderen Harzen kann das Verhältnis größer oder geringer als diese Werte sein, in Abhängigkeit davon, ob das viskoelastische Verhalten des Harzes nieder oder hoch ist zur Verringerung dieser Wirkungen und Bildung guter Vereinigung zwischen den aus den Kanälen herausfließenden Harzströmen.

Die Durchläufe innerhalb der Maschen des Netzwerkes der Schlitze können einen Querschnitt haben, der der Form der Maschen, welche dieselben umgeben, ähnlich ist, müssen jedoch nicht identisch sein. Beispielsweise kann ein Maschenquadrat einen Durchgang haben, der einen Querschnitt hat, der quadratisch, rund oder polygonal ist} ein dreieckiges oder rechteckiges Netzwerk kann Durchgänge haben, deren Querschnitte ein Dreieck, bzw«, ein Rechteck sind«, Darüber hinaus muß der Querschnitt nicht in seiner ganzen Länge des Durchgangs gleich sein, und es kann beispielsweise der Durchgang einen verringerten Querschnitt an seinem Auslaßende haben, oder der Querschnitt kann über den längsten Teil seiner Gesamtlänge rund sein und nur sein Auslaßende von ähnlicher Formgebung zur Masche, die ihn beansprucht. Es können mehr als ein Durchgang, beispielsweise zwei oder drei Durchgänge, innerhalb Jeder Masche

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vorhanden sein, wenn dies gewünscht wird. Obgleich, wie bereits erwähnt, es vorgezogen wird, daß jede Masche in einem Netzwerk ihren zugeordneten Durchgang hat, so ist es doch bei einer bestimmten Verteilung der Maschen möglich, daß sie keine Durchgänge enthalten.

Vorzugsweise verlaufen die Durchgänge gerade durch die Strangpreßform von der Vorderseite zur Rückseite der Form, A so daß ihnen das verschäumbare Harz von der Schnecke der Extrudierpresse zugeführt werden kann. In der Praxis ist die Querschnittsfläche eines Durchlaufs vorzugsweise

nicht größer als 1,3 cm , eo daß der Druck in der Strangpresse nicht zu sehr reduziert wird. Beispielsweise kann der Durchmesser der Durchlaufe zwischen 0,5 und 2,5 mm, wie zwischen 0,76 und 1,77 mm, beispielsweise ungefähr 1,27 mm sein_o

Die Rillen in der Vorderseite der Strangpreßform sind vorzugsweise gerade und haben einen rechteckigen Querschnitt, aber sie können auch leicht gebogen sein oder einen halbzylindrischen oder einen anderen Querschnitt haben, falls dies gewünscht wird« Wie bereits erwähnt, besteht die Punktion der Rillen darin, daß eie dazu beitragen, daß sichergestellt wird, daß der aus den Durchgängen austretende Strang von verschäumtem Harz eine solche Form hat, daß er im

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wesentlichen den Raum ausfüllt, welcher durch das aus den Schlitzen ausfließende, umhüllende, geschäumte Harz gebildet wird. Dies wird dadurch erzielt, daß man die schnellere Ausdehnung des aus den Durchlaufen ausfließenden schäumenden Harzes entlang der Rillen ausnützt, und daß man die Rillen zu den Teilen der umgebenden Schlitzmasche ausrichtet, die von dem zentralen Durchlauf am entferntesten sind. Wie bereits dargelegt, befinden sich diese Teile normalerweise in der Nähe der Ecken der Masche. Die Querschnittabmessungen der Rillen beeinflussen die Richtungsverteilung des sich ausdehnenden Harzes aus den Durchläufen, wobei eine größere Rille eine stärkere Wirkung als eine kleinere hatο Es ist jedoch weder möglich noch notwendig, die Wirkung vorauszusagen, die Rillen mit einem gegebenen Querschnitt haben werden, da man annimmt, daß die wechselseitige Beziehung zwischen den Abmessungen der Rillen und den Abmessungen der Durchläufe und der Schlitze der ausschlaggebende Faktor ist. In der Praxis wird der optimale Querschnitt am besten durch Versuch ermittelt, indem man Rillen mit zunehmend größerem Querschnitt in der Vorderseite der Form einschneidet, bis die gewünschte Wirkung erzielt wird. Es wird sehr oft festgestellt, daß gute Ergebnisse erhalten werden, weni^nan Rillen benutzt, deren Breite und Tiefe von einer ähnlichen Größenordnung (doh. von dem 1/2 bis 2fachen) ist, wie die Breite der Schlitze der Strang-

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preßform. In absoluten Werten ausgedrückt wird sehr oft festgestellt, daß gute Ergebnisse erhalten werden, wenn man Rillen mit einer Breite von 0,127 bis 7,62 mm und einer Tiefe von 0,5 bis 2*0 mm verwendete. Wenn man beispielsweise ein quadratisches Schlitzmaschensystem mit einer Schlitzbreite von 0,889 mm und einer formgebenden Innenfläche von 9,5 mm sowie mit einem Durchmesser der Durchläufe von 1,32 mm verwendet, so werden hervorragende Ergebnisse erzielt, P wenn man Rillen mit einer Breite von 0,5 mm und einer Tiefe von 0,8 mm benutzt» Der Querschnitt kann sich über die Länge der Rille verändern, falls dies gewünscht wirde

Das aus den Durchläufen und aus dem Netzwerk von Schlitzen ausfließende, schäumende Harz dehnt eich in der Atmosphäre aus, wobei sich das aus den Durchläufen ausfließende schäumende Harz ausbreitet und die Räume ausfüllt, welche durch das aus den Schlitzen austretende, schäumende Harz gebildet werden. Um sicherzustellen, daß einige genügende Harzmenge zur Füllung dieser Räume vorhanden ist, ist die Querschnittsfläche eines jeden Durchlaufe oftmals vorteilhaft derart, daß zwischen 15 und 40?£, und vorzugsweise zwischen 20 und 30# des gesamten extrudierten Polymers durch die Durchläufe hindurchtritt_β Befinden sich mehrere Durchläufe in jeder Masche, so muß natürlich ihre Gesamtquersohnittsfläche in Betracht gezogen werden.

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Die Gesamtgröße der Strangpreßform wird durch den Querschnitt des mittels Extrusion zu erzeugenden geschäumten Profils bestimmt. Die Ausdehnung erfolgt im allgemeinen sowohl entlang der Breite als auch der Länge der Strangpreßformöffnung (des Netzwerks von Schlitzen), obwohl die Ausdehnung entlang der Breite größer ist. So z.B. kann eine Platte mit einer Dicke von 38,1 mm mit Hilfe einer Form von relativ kleiner Breite, wie 12,7 mm hergestellt werden.

Ein Ausführungsbeispiel einer Strangpreßform gemäß der Erfindung wird nun anhand der beiliegenden Zeichnungen (nicht im Maßstab) erläutert. Es zeigtt

Hg. 1 eine Vorderansicht der Strangpreßform} und Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie H-II in Fig. 1.

Die Strangpreßform weist einen Flußstahlblock 1 auf, in welchem sich eine Anzahl von zylindrischen Kanälen 2 von einer Seite des Blocke nach innen erstrecken. Die Kanäle sind so angeordnet, daß sie mit einem rechtwinkligen Netzwerk von miteinander verbundenen horizontalen und vertikalen Schlitzen, wie sie beispielsweise bei 3, 4, 5 und 6 gezeigt aind, in Verbindung stehen.

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Bs sind ferner zylindrische Durchläufe 7 vorgesehen, die sich durch den ganzen Block hindurch erstrecken, wie gezeigt, wobei jeder Durchlaß zentral in einer der quadratischen Maschen 8 des Schlitznetzwerke angeordnet sindo Eine Reihe von diagonalen Rillen, beispielsweise die mit 9, 10, 11 und 12 bezeichneten, sind in 4er Vorderseite der Form bis zu einer Tiefe eingeschnitten, die durch die gestrichelte Linie 13 in Fig. 2 angedeutet ist. Sie erfe strecken sich von der Auslaßöffnung eines jeden Kanals zu den vier Ecken der den Kanal umgebenden Schlitzmasche. Die Strangpreßform ist mit einer Einrichtung (nicht gezeigt) zur Befestigung an der Vorderseite einer Strangpresse versehen, so daß beim Betrieb der Form ein verschäumbares, thermoplastisches, synthetisches Harz in der Richtung der Pfeile in Fig. 2 der Form zugeführt werden kann.

Das in dem Verfahren nach der Erfindung verwendete Harz ist vorzugsweise ein Polymerisat oder Oopolymerisat eines Vinyl- oder Vinyliden-Monomeren, beispielsweise eines Kohlenwasserstoffmonomeren wie z.B. Äthylen, Propylen, Butadien, Styrol, Vinyltoluol oder <X,-Methylstyrol oder eines substituierten Monomeren, wie beispielsweise Acrylonitril, Vinylchlorid, Vinylacetat, Methylaorylat, Methylmethaorylat oder Äthylaorylat. Insbesondere wird es vorgezogen, ein polyvinalaromatischee Harz zu verwenden,

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d.ho ein Polymerisat oder Copolymerisat eines vinylaromatischen Monomeren, wie Styrol, Chlorostyrol, Vinyltoluol oder (X-Methylstyrol. Ein Copolymeriaat kann ein vinylaromatisch.es Monomeres mit einem anderen olefinischen Monomeren, beispielsweise Acrylonitril, Vinylchlorid, Vinylacetat, Methylacrylat, Methylmethaorylat oder Äthylacrylat sein. Zähgemachtes Polystyrol kann verwendet werden, beispielsweise wenn es durch Modifizierung vor oder nach Polymerisierung mit einem natürlichen oder synthetischen Kautschuk erhalten wurde. Ausgezeichnete Ergebnisse wurden bei Verwendung von Polystyrol erhalten.

Das in dem Verfahren verwendete Harz ist natürlich verschäumbar. Das bedeutet, daß ea im Gemisch ist mit eines· (Treibmittel, welche« vorzugsweise eine flüchtige Substanz, beispielsweise eine flüchtige Flüssigkeit ist. In vielen Fällen ist das Treibmittel ein Gas oder Dampf unter normalen atmosphärischen Bedingungen (wie bei 20⁰O und 1 Atmosphäre Druck), das jedoch, solange es unter Druck vor dem Extrudieren steht, in Lösung in dem geschmolzenen oder halbgeschmolzenen thermoplastischen Harz vorhanden ist. Beispiele verwendbarer, flüchtiger Substanzen sind niedere, aliphatische Kohlenwasserstoffe, wie Äthan, Äthylen, Propan, Propylen, Isobuten, Butadien, Butan, Isopren oder Pentan, niedere Alkylhalogenide wie Methylchlorid, Dichlor-

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difluormethan, Triohlormethan oder 1,2-Dichlortetrafluoräthan und anorganische Gase wie Kohlendioxid oder Stickstoff. Niedere aliphatische Kohlenwasserstoffe, besonders Butan und Isobuten werden vorgezogen. Das Treibmittel kann ebenso ein chemisches Treibmittel wie beispielsweise ein Bioarbonat sein, wie zum Beispiel Natriumbicarbonat oder Amoniumbicarbonat oder eine organische Stickstoffverbindung, die beim Erhitzen Stickstoff abgibt, wie z.B. Dinitrosopentamethylendiamin oder Bariumazodioarboxylat. Von 3 bis 35?» > besonders von 7 bis 30 Gew.-^, bezogen auf das Gewicht des Harzes, ist oftmals ein geeignetes Treibmittelverhältnis, und es wurden beispielsweise bei Verwendung von 7 bis 15 Gew.-# Butan oder Isobuten zusammen mit Polystyrol ausgezeichnete Ergebnisse erhalten. Mitunter enthält das Harz auch ein keimbildendes Mittel, welches die Bildung einer großen Anzahl feiner Zellen unterstützt₀ Es kann eine große Vielfalt von keimbildenden Mitteln verwendet werden, einschließlich feinverteilter, inerter Peststoffe, wie beispielsweise Siliziumdioxyd oder Aluminiumoxid (möglicherweise zusammen mit Zinstearat), oder es können kleine Mengen einer Substanz benutzt werden, die bei der Extrudiertemperatur unter Bildung von Gas zerfällt. Ein Beispiel dieser letzteren Art von iceimbildenden Mitteln ist Natriumbicarbonat, wenn gewünscht zusammen mit einer schwachen Säure, wie beispiels-

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weise Wein- oder Zitronensäure. Ein kleiner Anteil des keimbildenden Mittels, beispielsweise bis zu 5 (rew_o-# des Harzes, ist gewöhnlich wirksam.

Das Treibmittel, besonders wenn es eine flüchtige Substanz ist, wird vorzugsweise mit dem Harz gemischt durch Einspritzen desselben in den Zylinder der in dem Verfahren verwendeten Strangpresse} wahlweise kann eine vorgemischte Zubereitung, die das !Treibmittel enthält, beispielsweise verschäumbare Polystyrolperlen mit Pentan, in die Strangpresse eingebracht werden,,

Die Extrudiertemperatur (d.h. die Temperatur der Strangpreßform und des in derselben befindlichen Harzes) hängt im gewissen Ausmaß von dem Erweichungspunkt des Harzes ab, aber im allgemeinen sind i^! .'riperaturen zwischen 95⁰C und 18O⁰G, vorzugsweise zwischen 100⁰G und 160⁰G geeignet. Beispielsweise kann, wenn ein verschäumbares Polystyrol extrudiert werden soll, die Temperatur im Bereich von 105⁰G bis 135⁰G benutzt werden, während für Polyäthylen etwas niedrigere Temperaturen, beispielsweise 95⁰G bis 110⁰G oft sehr geeignet sind ο

Der Druck innerhalb der Strangpreßform ist gewöhnlich ausreichend um das Harz vor dem Verlassen der Schlitze am

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Schäumen zu hindern, und in Fällen, wo das Treibmittel eine kondensierbare, flüchtige Substanz ist, ist der Druck vorzugsweise größer als der Druck der gesättigten Dampfe der flüchtigen Substanz bei der Extrudiertemperatur. Es können beispielsweise Drücke über 17,5 kg/om , insbesondere zwischen 17,5 und 105 kg/cm verwendet werden. Vorzugsweise

liegt der Druck zwischen 21,0 und 70,0 kg/om ·

Es wurde bereits klargelegt, daß das Verfahren nach der Erfindung von besonderem Wert bei der Herstellung von extrudiertem, geschäumtem Material ist, wie beispielsweise von Platten, die eine geringe Dichte, wie von 0,014418

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bis 0,024030 g/om haben und eine wesentliche Stärke aufweisen von wenigstens 19,05 mm und beispielsweise bis zu 101,6 mm. Es kann jedoch ein größerer Bereich an Dichte hergestellt werden, obgleich oft nur ein geringer Vorteil mit der Vergrößerung über 0,03204 oder 0,04806 g/om verbunden ist. Eine Dichte in der Nähe von 0,01602 g/om ist gewöhnlich vorzuziehen, beispielsweise zwieohen 0,01602 und 0,024030 g/om⁵, wie ungefähr 0,019244 g/o»³· M.t Dioke kann auch außerhalb der oben erwähnten Q-reneen liegen, beispielsweise kann sie nur 12,7 nun betragenj tint Diok· Ton 25,4 bis 63,5 an, cub Btlspitl ua 61t 50,β aü htrun, ist oft sehr brauchbar* ftnn das Produkt tin· Platt· itt, so kann die Breit· mehrer· Stciatttr betragen, wit

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0,60 oder 1,20 m, und die Länge kann natürlich so groß wie gewünscht sein. Außer den Platten können z.B. auch geschäumte Produkte mit einem gebogenen Querschnitt hergestellt werden, wie sie zum Beispiel für Deckenwölbungen oder Hohrisolierungen verlangt werden.,

So, wie es von der Strangpresse kommt, hat das extrudierte Harz, wie zum Beispiel eine Platte, eine im wesentlichen ebene obere und untere Oberfläche. Mitunter haben die Ober- ^ flächen eine leicht gewellte Struktur, die jedoch die Verwendung des extrudierten Materials für viele Zwecke nicht verhinderte In den Fällen, wo sonst eine leicht unebene Oberfläche gebildet würde, kann das extrudierte Material durch Einrichtungen geleitet werden, die einen leichten Druck auf die extrudierten Oberflächen ausüben und ihre Glättung gewährleisten. Solche Einrichtungen können zum Beispiel ein Walzenpaar, sich bewegende Bänder oder an der Vorderseite der Strangpreßform angebrachte formgebende Lippen sein« Ge- kühlte formgebende Lippen, die eo ausgebildet sind, daß eie mit der Oberfläche des geschäumten Harzes übereinstimmen, stellen ein sehr wirksames Verfahren zum Sicherstellen einer glatten Oberfläche dar.

Die konstruktive Ausführung der Einzelteile der Strangpreßform kann in vielen Fällen abgewandelt werden, um die Er-

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zielung eines extrudierten Materials, wie einer Platte mit glatten Oberflächen zu fördern« Hervorragende Ergebnisse werden in dieser Hinsicht beispielsweise dann erhalten, wenn sichergestellt wird, daß die formgebende Innenfläche (gemessen von der Vorderseite der Form) der Schlitze rund um den Umfang der Form länger ist ale die formgebende Innenfläche der Schlitze, die die inneren Maschen des Netzwerkes bilden. Die formgebende Innenfläche der Umfangsschlitze kann beispielsweise zweimal, zum Beispiel ungefähr 1 1/2 mal so lang sein, als diejenige der anderen Schlitze des Netzwerks.

Das Verfahren gemäß der Erfindung wird nun durch das folgende Beispiel erläutert.

Beispiel

Dieses Beispiel beschreibt ein Verfahren gemäß der Erfindung zur Herstellung durch Extrudieren einer Platte aus geschäumten Polystyrol mit einer Dichte von 0,022428 g/om .

Es wurde die oben beschriebene und in den ^'igs. 1 und 2 dargestellte Strangpreßform benutzt, die vier 43,18 om lange horizontale Schlitze und neunundsechzig 19,05 om lange vertikale Schlitze hatte, wobei jeder Schlitz 0,889

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ORIGINAL INSPECTED

breit war und die Schlitze ein Netzwerk von quadratischen "Maschen" bildeten. Die Seitenlänge einer jeden Masche betrug 6,35 mm. Die vier Schlitze, die den Umfang des Netzwerks begrenzten, hatten eine formgebende Innenfläche von 12,7 mm, während die Innenfläche der anderen Schlitze 9,5 mm betrug (beide gemessen von der Vorderseite der Form) ₉ Jeder vertikale Schlitz hatte drei mit ihm in Verbindung stehende zylindrische Kanäle, und jeder horizontale Schlitz hatte achtundsechzig Kanäle, jeder mit einem Durchmesser von 1,3 mm. Die formgebende -hinenf lache der Kanäle, die mit den inneren Schlitzen verbunden war, betrug 15»85 mm und die der Kanäle, die mit den ^umfangsschlitzen in Verbindung standen, war 12,7 mm. In der Mitte einer jeden "Masche" des Netzwerks war ein Durchlauf mit einer formgebenden Innenfläche von 25,4- mm, der durch die ganze Form hindurchführte und einen kreisförmigen Querschnitt mit einem Durchmesser von 1,3 mm hatte. Eine Rille mit einer Breite von 0,635 mm und einer Tiefe von 0,79375 mm verband jeden zentralen Durchlauf mit jeder der vier Ecken der umgebenden "Masche¹¹·

Die iorm war an eintr Strangpresse mit tintm Zylinderdurchmesser von 63,5 arm angebraoht.der mit einem einstellbaren Druokminderungsventil hinter der Form und mit einer Einrichtung «um Einspritsen von Isobuten in den Zylinder

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ausgestattet war«, Polystyrolpellets mit einem Zusatz von 0,25 &ew_e -$> feinverteiltes Siliciumdioxid wurden dann durch die Form extrudiert, während Isobuten zur Herstellung einer verschäumbaren Zubereitung innerhalb der Strangpresse mit einem Isubotengehalt von 14 Gew.-# eingespritzt wurde. Der Druck innerhalb des Strangpressenzylinders betrug ungefähr 250 kg/cm und unmittelbar hinter der Form ungefähr 50 kg/cm ; die Temperatur der Form war 120 0 und das ge- ^ schäumte Polystyrol floß aus der Form mit einer linearen Geschwindigkeit von ungefähr 1,73 m/min bei einem Durchsatz von 63,4· kg/h. Das Produkt wurde von der Strangpreßform mit Hilfe einer Gleiskette abgezogen«

Auf diese Weise wurde eine gut gefestigte Platte von geschäumtem Polystyrol mit im wesentlichen ebenen Oberflächen hergestellt} sie war 66 cm breit und 41»1 mm dick und hatte eine Dichte von 0,022428 g/om .

* Bei der Untersuchung eines Querschnittes der Platte wurde festgestellt, daß das geschäumte Polystyrol, welches aus den Schlitzen extrudiert wurde, eine zusammenhängende Matrix bildete, innerhalb welcher die Stränge des aus den Durohläufen extrudierten geschäumten Harzes eingebettet waren. Es konnten keine Hohlräume zwischen den Strängen und der Matrix festgestellt werden, da die Stränge die Räume in der Matrix restlos ausgefüllt haben.

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- 25 Patentansprüche

Claims (1)

1. Patentansprüche

   Verfahren zum Herstellen eines gesohäumten, thermoplastischen, synthetischen Harzes, durch Extrudieren eines verschäumbaren, thermoplastischen, synthetischen Harzes durch eine Strangpreßform, welche am Ende ihrer Einlaßöffnung eine Mehrzahl von Kanälen hat, die mit Schlitzen in Verbindung stehen, welche so angeordnet sind, da.3 sie Maschen eines Netzwerks, von der Auslaßöffnung der Strangpreßform % her gesehen, bilden, wobei bei der Mehrzahl der Maschen jede einen im wesentlichen zentralen Durchlauf hat, der von der Vorderseite der Form zu einem, dem Einlaßende der Form näheren Punkt zurückgeführt ist nach Patent ,.. ₀ .·,. (Patentanmeldung M 69959 X/39a3) dadurch gekennzeichnet, daß in der Vorderseite der Form eine Anzahl von Rillen angeordnet ist, die sich von dem Auslaßende eines jeden der Mehrzahl der besagten Durchlaufe zu dem Auslaß der ihn umgebenden Schlitzmasche erstrecken, um dazu beizutragen, λ daß sichergestellt wird, daß aus dem Durchlauf ein Strang von geschäumten Harz mit einer solchen Form extrudiert wird, daß er im wesentlichen den Raum ausfüllt, der durch das aus der umgebenden Schlitzmasche ausfließende, schäumende, umhüllende Harz gebildet wird.

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   2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine geschäumte Platte hergestellt wird, wie sie hierin definiert ist.

   3» Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck innerhalb der Strangpreßform im wesentlichen ausreichend ist, um das Harz in den Schlitzen am Schäumen zu hindern, bevor es die Schlitze m verläßt, und daß das Verhältnis zwischen den Abmessungen der Kanäle und den Abmessungen der Schlitze derart ist, daß die aus den Kanälen herausfließenden Harzströme sich ausdehnen, um die Schlitze auszufüllen und sich zu vertini*· gen, während sie noch im nichtverschäumten Zustand sindο

   4·. Verfahren gemäß einem der vorausgehenden Ansprüche, daduroh gekennzeichnet, daß die Strangpreßform in einem symmetrischen Netzwerk von Maschen angeordnete Schlitze besitzt, die durch gleichmäßig angeordnete Reihen von Kanälen unterstützt werden, wobei jede Masche ihren eigenen, im wesentlichen zentral angeordneten Durchlauf hat und jeder Durchlauf seine ihm zugeordneten Rillen in der Vorderseite der Form aufweist.

   5- Verfahren gemäß einem der vorausgehenden Ansprüche, daduroh gekennzeichnet, daß das Netzwerk aus quadratischen Maschen zusammengesetzt ist.

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   6. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich jede Rille von dem ihr zugeordneten Durchlauf bis ganz zu den Schlitzen erstreckt.

   7. Verfahren gemäß einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Rillen von einem ihnen zugeordneten Durchlauf zu den Teilen der umgebenden Schlitzmasche erstrecken, die von dem Durchlauf am weitesten entfernt sind. M

   8. Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschen quadratisch sind und daß sich die Rillen vordem ihnen zugeordneten Durchlauf zu den vier Ecken der umgebenden Schlitzmasche erstrecken.

   9. Verfahren gemäß einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillen in der Vorderseite der Form gerade sind und einen quadratischen oder rechteckigen Querschnitt aufweisen. ™

   10. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillen eine Breite von 0,127 bis 7,62 mm und eine Tiefe von 0,5 bis 2,0 mm aufweisen.

   lic Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

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   eine Strangpreßform verwendet wird, wie sie vorstehend an Hand der Zeichnungen beschrieben und in denselben dargestellt ist.

   12ο Verfahren gemäß einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Harz ein Polymer oder Copolymer eines Vinyl- oder Vinylidenmonomers ist.

   13ο Verfahren gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Monomer ein Kohlenwasserstoff ist.

   14. Verfahren gemäß dem Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Harz ein polyvinylaromatisches Harz ist.

   15ο Verfahren gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Harz Polystyrol ist.

   16. Verfahren gemäß einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dadurch ein geschäumtes Material mit einer Dichte von 0,01441 bis 0,02403 g/onr hergestellt wird.

   • 17. Verfahren zur Herstellung eines geschäumten, thermoplastischen synthetischen Harzes im wesentlichen wie es in dem Beispiel beschrieben ist.

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   18. Strangpreßform, zum Extrudieren eines geschäumten thermoplastischen Harzes die an ihrem Einlaßende eine Mehrzahl von Kanälen aufweist, die mit Schlitzen in Verbindung stehen, welche derart angeordnet sind, daß sie Maschen eines Netzwerks, gesehen von dem Auslaßende der Form her, "bilden, wobei die Mehrzahl der Maschen einen im wesentlichen zentralen Durchlauf hat, der von der Vorderseite der Form zu einem dem Einlaßende der Form näheren Punkt zurückgeführt ist nach Patent ..._e (Patentanmeldung M 69 959 X/39a 3) dadurch gekennzeichnet, daß in der Vorderseite der Strangpreßform eine Anzahl von Rillen angeordnet ist, die sich von dem Auslaßende eines jeden der Mehrzahl der erwähnten Durchläufe zu dem Auslaß der sie umgebenden Schlitzmasche erstrecken, um dazu beizutragen, daß sichergestellt wird, daß wenn die Form zum Extrudieren eines geschäumten, thermoplastischen Harzes betrieben wird, aus jedem Durchlauf ein Strang von geschäumtem Harz von einer solchen Form extrudiert wird, daß er im wesentlichen den Raum ausfüllt, | welcher durch das umhüllende _t aus der umgebenden Schlitzmasdhe austretende geschäumte Harz gebildet wird.

   19» Strangpreßforni gemäß Anspruch 18, wie sie In einem der Ansprüche 4 bis 11 definiert ist.

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   20. Extrudiertes, geschäumtes Produkt, dadurch gekennzeichnet, daß es nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 17 oder durch Verwendung einer Strangpreßform gemäß dem Anspruch 18 oder 19 hergestellt worden ist_o

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