DE1900315A1 - Chemische Abdeckmasse und Verfahren zum selektiven Verschäumen bestimmter Oberflächenbereiche von Kunststoffgegenständen - Google Patents

Description

DK. E. WIEGAND DIPL-ING. W. NIEMANN DR. M. KÖHLER DIPUNG. C. GERNHARDT

MÖNCHEN HAMBURG TELEFON. 59 54 7« 8000 MÖNCHEN 15, Of·»-·-' '⁰^ TELEGRAMMEi KARPATENT NUSSBAUMSTRASSE 10

W. 14 037/68 - K/B

Monsanto Company St* Louis, Missouri-(V.St₀A.)

Chemie one Abdeokmasse und Verfahren zum selektiven Verschäumen bestimmter Oberfläohenbereiohe von

Kunststoffgegenständen

Sie Erfindung betrifft ohemisohe AbdeokUberzüge für Kunststoffgebrauohsgegenstände und insbesondere zum chemischen Überziehen zweoks Abschirmung eines Kunsxstoffgebrauohsgegenstandes während dem nachfolgenden Schäumungsarbeitsgango

Es ist bekannt,-daß Kunststoffsohäume hergesxelZt werden können, indem 'ein Aufblähmittel oder ein gasaogebendes Material in ein thermoplastisches Harz einverleibt wird und ansohliessend die Temperatur des Harzes erhöht wird. Dadurch wird das. Aufblähmittel vom festen oder flüssigen Zustand in den gasförmigen Zustand über führt, so daß das Harz unter Ausbildung von zellhaltigen Strukturen expandiert wird. Der erhaltene Harzschaum hat eine weit niedrigere Diohte als das ursprüngliche Harz und besitzt im allgemeinen erheblioh erhöhte Schalldämpfungseigensohaften und Wärmeisoliereigenschaften·

Trotz der durch verschäumte Kunststoffharze erhaltenen Vorteile ist die Anwendung dieser Schaumstoffe

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für viele Zwecke Aufgrund der verhältnismäßig eohleohten Strukturfeetigkelt der fertigen Gebrauchsgegenstände begrenst· Um diese Problemstellung su verringern, wurden verschiedene Verfahren sum Tragen des Hareschaumes entwickelt, wobei bei den meisten Versuchen eine Haftung oder Bindung von festen oder steifen Bauteilen an den Sohaum sur Anwendung kommt. Jedoch ist oin derartiger Aufbau la allgemeinen schwierig und kostspielig und umständlich hersustellen und häufig hlnsiohtlioh der Anwendung in Abhängigkeit von der Wirksamkeit des Bindungsarbeiteganges und der Schwierigkeit, den Schaum Intakt su halten, begrenst·

Zn der amerikanischen Patentschrift 3 262 625 1st die Herstellung τοη Kunststoffgegenständen beschrieben, bei der die Isolierelgensohaften eines Harsschaumes und die Strukturetabilltät und festigkeit eines nloht-gesohäumttn Kunststoffe· verbunden sind. Allgemein werden diese Kunststoffgegenstand® hergestellt» indem ein Kunststoffgegenstand In ein Medium» da· von dem Kunststoff absorbierbar ist₉ während eine· bestimmten Zeiträume· eingetaucht wird, der Kunststoffgegenstand aus dem Medium entnommen wird und sohlleaslioh der Kunststoffgegenstand unter Ausbildung •lass gseohäumten überrage· «rhitut wird· Auf diese Weise werden Kunststoffgegenstände, beispielsweise Behälter, Leitungen und dergl«, erhalten, die gute Isollereigensohaften und Struktureigensohaften bealtsen. Dabei traten Jedooh ernsthaft« Problemstellungen auf» wenn man versuchte, da· Auem&fi der fläche oder Oberfläche auf dem su ver-•ohäumonden Kunststoffgegenstand su regeln. Dies ist hauptsächlich auf dl· Schwierigkeit xurttokjsufUhren, daß das Oberfläohenausma· der Berührung des Mediums alt dem Kunststoffgegenstand _v Insbesondere bei mit hoher Oeeohwindigkeit

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erfolgenden Herstellungsarbeitsgängen, schwierig su regeln iet.

Dort ist ein Verfahren sur chemischen Abdeckung von Teilen eine· Kunstetoffgegenstände· vor der Elntaueh- oder Einweiohwirkung beeohrleben, um Teile dee Kunststoffes von den durch den Kunststoff absorbierbarsn Medium su sohtttsen« Diese Maßnahmen eignen eioh sehr gut, jedoch sind naohteiligerweise sahlreiohe der allgemein angegebenen chemischen Abdeekmassen in Hinblick auf Polystyrol enthaltende Kunststoffe besUglioh von Grenssohiohteigeneohaft, Haftung an dem Kunststoff und Terträglichkelt ait dem angewandten 8ohäu£jngsmedium bsgrenst·

Deshalb liegt die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung darin, bestimmte Oberfläohenbereiohe auf Kunststoffgegenständen_v die aus mindestens 5O£ Polystyrol aufgebaut sind, unter Anwendung spesieller chemischer Abdeokmassen su verschäumen·

Sine weitere Aufgabe der BrflaAuag bauten* in einer überzugsmasse, die al.* aren&aohiofri tfflooäQa einem Kunsu» stoff und dem flüssigen äö^u&Äüsgsäil C ·■_.:. £ikp Sen Kunststoff dient.

Sine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in einem Verfahren und Maßnahmen stur Erzielung der vorstehenden Aufgaben. Andere Aufgaben der Erfindung ergeben eioh aus der nachfolgenden Beschreibung·

Diese und weitere Aufgaben werden erreicht, wenn sunächet ein begrenzter Oberfläohentell eines Kunststoffgegenetandes, der mindestens 500 Polystyrol enthält, mit einer fltteeigen Masse ttbersogen wird, die 5 bie 60 Oew.-Telle eines Harsestors mit einer SäureEahl höher als 50 und 95 bie 40 Oew.-Teilen eines Alkohole mit 1 bis 8 Kohlen-

enxnalt
stoff atonen'übersogen wird, ein sweiter begrenster Ober-

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flächemml αβη Gegenstandes, der mindesten» «Inen Teil dea anfänglichen begrenzten Oberfläohenteils enthält, einer organischen Flüssigkeit, die mindestens ein Teil-Ιο sungsmittel für den Kunststoff darstellt, ausgesetzt' wird und Wärm« auf den Kunststoffgegenstand angewandt wird, so daß sieh ein Schaum ergibt, der die ausgesetzten und die vorhergehend nioht überzogenen Flächen bedeckt·

Bevorzugt besteht der eingesetzte Harzester aus einem Derivat des herzförmigen Rückstandes aus der Rohterpentindestillation oder Kolophonium ©der Säuren dieses herzförmigen Rückstandes oder von Kolophonium, "modifiziertem haraförmigen Rückstand aus der Rohterpentindestillation oder Kolophonium oder modifizierten Terpeakohlenwasserstoffen. Somit stellen bei einer Aueführungeform der Erfindung die Harzeeter Sater von mehrwertigen Alkoholen mit Säuren des herzförmigen Rückstandes aus der Rohterpentiadestillation oder des Kolophoniums dar» Bei einer weiteren Aueführungsform sind die harzartigen Ester Addukte von in ά, ß-Stellung äthylenisoh ungesättigten Polycarbonsäuren oder -anhydrlden an Säuren des herzförmigen Rückstandes aus der Rohterpentindestillation oder des Kolophoniums oder Ester mit mehrwertigen Alkoholen hiervon* Bei einer weiteren Ausführungsform bestehen die herzförmigen Ester aus Addukten von in α, B-Stellung äthylenisoh ungesättigten mehrwertigen Carbonsäuren oder derartigen Anhydriden an Terpenkohlenwasserstoffe oder aus Estern mehrwertiger Alkohole hiervon»

Der harsfürmlge Rückstand aus der Rohterpentindestillation oder das Kolophonium oder die Säuren hiervon kttnnen sämtliche solche der gewOhnlioh angewandten Art sein, wie z.B. Gummi- oder Holskolophonium, reines Oleorosin, Saplninsäuren, Fimarinsäuren, Abietinsäuren und dergl.· Außerdem

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tion oder dee Kolophoniums (natürlich ale Beterguaal verfügbar) unfassen die Glyoerineeter und die Pentaerythrlteetcr, die Im Handel unter einer Vielzahl von Bezeichnungen, vie Amberol₍ Pentalyn» Cellolyn und dergl·, verfügbar sind. Zu den mit Methanol und Phenol modifleierten Betern gehören die unter den Beseichnungen Abalyn, Aaberol und dergl. Im Handel verfügbaren Harze. Addukte von Ib β,0-Steilung äthylenieoh ungesättigten Polycarbonsäuren und Yerpenkohlenwasaerstoffen umfaeeen auch die im Handel unter der Beselohnune"Petrex 83" verfügbaren Bars·· Zu den Addukten vor? in «» fl-3teilung äthylenisoh ungesättigten Polyo&rbonsMuren und Säuren dee harsförmlgen Bfloketandes oder de· Kolophoniuee gehören die alt Maleineaure nodifleierten Kolophonliiaetturen und die alt Kaleinslure Bodifleierten Kolophonliuiaäurea/ul/cerineeter, die Ia Handel unter eimer Vlelsahl ^fM Eeselennungen, bei-■plelswels· LevltBOl, jLaberol» Aaberol 750» Aaberlao« Oellolyn und de^^ü·» nur Terfügung stellen·

Si· folgenden leieplele dienen sur «eieren Xr-Ifiuterung der Erfindung ohne eie su begrensen. Pail· nlohte ander·· angegeben let» sind dl· Mtngen auf Oewlohtebaele aufgeführt.

Beiepiel 1

Bin· ohealsohe Abdeokaasee wurde hergestellt duroh Zuaats von 60 Teilen Methanol su U,8 Teilen Pentalyn 255 ( einen Harvester, der duroh Verestern von 8äuren des harzf&ndgen RUoketandes oder de· Kolophoniuns» die weitgehend au· Abäetine&ure bestanden» mit Pentaerythrit gebildet wurde und eine Säuresahl von 190 bis 220 und einen Erweiehungepunkt von 169 bis 181«C hat) , hergestellt· Das Ue-

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Beispiel 2

Beispiel 1 wurde wiederholt, jedooh 30 Oew.-Teile Petrex 88 (einen Harseeter» der durch Umeetsung τοη Maleineäureanhydrld mit den Säuren des haraartigcn RUoketande· oder dee Kolophonium· oder ferpenkohlenwaeseretoffen gebildet worden war) anstelle der H,8 Gew.-Teile Pentalyn 255 und Äthanol anstelle dee in Beispiel 1 angewandten Methanole eingceotst. Ee wurden praktisch gleiche Ergebnis «e erhalten·

Beispiel 3

Beispiel 1 wurde wiederholt» wobei jedooh 35 Oew·- Teile Amberol (ein Härtester» der durch Tereetern dee Reaktionsproduktes τοη Maleinsäureanhydrid und d en Kolophoniumsäuren mit Olyoerin gebildet worden war) anstelle der H,8 Gew.-Teile Pentalyn 255 nach Beispiel 1 eingeeetst wurden. Ee wurden praktisch gleiche Ergebnisse erhalten·

Be ist für die Torliegende Erfindung wesentlich, daß die Säuresahl dee Haneatere oberhalb τοη 50 liegt, insbesondere um eine Löslichkeit de· Eetere in Alkohol su ergeben» die für die Torliegende Erfindung notwendig let. Obwohl die Säureaahl wesentlich höher ale 50 sein kann» wird es im allgemeinen beTorsugt» daß sie 600 nicht Überschreitet. Weiterhin liegt das Gramm-Molekulargewicht dee Harseetere Im allgemeinen »wischen 200 und 2000· Der sum Auflösen der Haresäure rerwendete Alkohol kann irgendeinem der Terechiedenen Arten sein, die bei Raumtemperatur flüssig sind, im allgemeinen werden Jedoch einwertige allphatleohe Alkohole mit 1 bie β Kohlenetoffatomen am geeignetsten befunden·

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Jede geeignete Ausrüstung kann angewandt werden, die den Zweok dea anfänglichen tfoersiehen· de· Kunststoff gegenstände· und die anaohlieasende Auesetsung de· Kunststoffgegenstände» an ein Itfaungsalttel für den Kunststoff oder an ein· Bindestens teilweise solvatleierende flüssigkeit für den Kunststoff erlaubt. Beispielswelse kann der anfänglieh· Ubersug durch Bintauohen oder duroh Anwendung einer Bttrste, Wals· oder einer äbnllohen Vorrichtung aufgetragen werden·

9ii Menge de· aufgetragenen ubevsugs kann so sein, daß da· trooken· Uberaugagewioht etwa 0,03 bis 1,6 ng/om (0,5 bia 10 «a/e<i,in.)· stärker bevorsugt 0,16 bis 0,5 »g/o·² ( 1 bis 3 ag/s^.in·) betritt.

In allgemeinen sind die in der Praxis geaäS der Erfindung au behandelnden Kunststoff· Ku&statoffaateriallen, die mind β β ten» 50 Oew·-)! Polystyrol ent&aXtoa *«sd flie su den vareohiedeneten Yoraen gefertigt wurden» B«sondere brauchbare Materialien muz Herstellung von Segenatäudeo« wie Behältern, sind Polyetyrolhoaopolya«re und alt Kaut» eohuk aodlfislsrt·· Polyetyrol oder Polystyrole, In die irossugavelee ein· auf da· HolekUl aufgepfropft· Kautsohuk^iSfbindung einverleibt wurde.

Hinelohtlloh des UberKUgsarbeitsganges wird ein lla» tauchen oder ein· teilweise Eintauohung des Kunststoffgegenstande· iMTorsugt· Eine Sintaucottttg von nur wenigen Sekunden Sauer ist Ib allgemeinen ausreichend, so daf sioh eine auerelehend Uberaogen· Vom ergibt· Der JEcltraus] swisohen den £intaueharbeltegang und der ansohlieesenden Aussetaung an da· Lö*ungaaitt«l tüx den Kunststoff oder dae lelllBsungsmlttel 1st al· krltleofc au betrachten, inebesondsr·, falls die Obersugssm··· nioht ohne weitere·

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trocknet« Infolgedessen sind einige Versuch» la allgemeinen notwendig, üb die optimale Trooknungsselt für die Überzugsmasse Im Hlnbllok auf dae speziell eingesetzte Lösungsmittel für den Kunststoff am bestimmen.

Als Lösungsmittel für den Kunststoff kann jedes Material eingesetzt werden, das mindestens ein Teil^löaungemlttel für den zu verarbeitenden Kunststoff darstellt und Aas weiterhin in den Gaszustand bei einer Temperatur unterhalb der Schmelztemperatur des Polystyrol enthaltenden Kunststoff es überführbar 1st· Freon (Trichlorfluormenthan) wird la allgemeinen für Polystyrolhomopolymere und kautsohukmodlflslerte Interpolymers bevorzugt, wehrend Methylenchlorid, Aceton, Diohloräthylen, XyIoI₉ Tetrachlorkohlenstoff, Methyiathylketon, Benzol, Toluol, Chloroform und ähnliche etwas weniger günstig, jedoch gut wirksam Bind·

Der Zaprägnlerarbeitsgaag oder die Aussetzung dee Kunststoffes an das Lösungsmittel oder Teillöeungemittel fUr den Kunststoff erfordert la allgemeinen nur einige Sekunden, was hauptsächlich tob der gewünschten Sohaumtiefe und den Jeweiligen Temperaturen tob Lttsungenittel und Kunststoffgegenstand abhängig 1st. Der Imprägnierarbeitegang kann naoh Jedem geeigneten Torfahren, beieplelswelee Blntauohen des Kunststoffgegenetandes la das flUeeige Medium oder sogar Auesetzen des Kunstetoffgegenetandee an Napfe la einem Oefli, das gegebe mißfallο unter Druck stehen tana« durchgeführt werden.

Za allgemeinen wird der Kunststoffgegenstand der Trocknung während elnee kurzen Zeitraumes vor dsm Erhlt slings- oder Sohftumungsarbsltsgang überlassen. Duron dieses Trooknungsseltraun wird eine tiefere Diffusion er-

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reicht und er dient auch dazu, die aussere Oberfläche de· Kunststoffes unter Bildung einer Haut su härten, die beträchtlich bei der Ausbildung τοη gesohlossenselllgeu 3 t rule tür en unterstützt, die als wichtig für gute Isoliereigenschaften zu betrachten sind· Gewünsohtenfalls kann der Trocknungsseitraum durch Einblasen τοη Druckluft, mäßige Heisbedingungen und dergl« abgekürzt werden.

Mach dem Trooknungsseitrauii wird der Runetatoffgegenstand entsprechend der Erfindung erhitzt, so daB die Teile des Künstetoffgegenstandes an den bestirnten Flächen Tersohäuat werden· Sie angewandten HeiamaSnahmen künnen variieren, wobei die sohlieeiiuh erhaltenen Ergebnisse durch Gleichmäßigkeit des Erhitsens, Geschwindigkeit des Erhitzens und TemperaturhOhe, bei der dl· Erhitzung durchgeführt wurde_v beeinflußt werden· Die TemperaturhOhe liegt natürlich oberhalb derjenigen Temperatur, bei der eich da· Lösungsmittel für den Kunststoff vom flüssigen Zustand in einen gasförmigen Zustand umwcsdelt., SSmtula&e <lrci gpundsätsliohen Arten der VSsaeüberrtragu"^ A „he Leitung, KonTektion und Strahlung Lubtau >iHfc,;'»tvudt wea.*den_e Zur einfacheren Handhabung werden die auf se:? SossreYtlon beruhenden Methoden im allgemeinen bevorzugt, £«h· die Anwendung eines vorerhitzten FlleSmlttels oder stärker bevorzugt eines vorerhitzten Oases, welohee In dem Kunststoffgegenstand, um den Kunststoffgegenstand herum oder benaohbart sum Kunststoffgegenstand zirkuliert, so daß eich eine Wärmeübertragung τοη dem Qas auf den Kunststoff ergibt· Im Fall eines biaxial orientierten Kunststoffes 1st es bisweilen günstig, den Bogen dimenslonsriohtig während des Heisarbeltsgangee su halten oder su fixieren, um einen Terlust der Orientierung su Termelden·

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Die Gebilde, die gemäß der Erfindung hergestellt werden ktSnnen, sind aueeergewöhnlich wertvoll für Anwendungsgebiete, bei denen hohe Isoliereigensohaften an bestimmten Flächen und gute Strukturelgenschaften erfordert werden, beispielsweise Bechern oder Schalen, die von Stapelanordnungen verkauft werden· Falle aufgesetzte Behälter einseln von einem Stapel abgenommen werden, ist es äueeeret wichtig, daß der Schaumteil des einen Bechers nicht den benachbarten Becher berührt, wenn eine geeignete Abnahme oder Stapelfreigabe eu erzielen let. Infolgedessen nuß, fulls ein teilweise ver schäum te r Isolierbeoher in Stapelanordnung" asu Verkaufsswecken angewandt wird, die Fläche des geschäumten Bechers eng geregelt sein, was durch die vorliegende Uber-Eugsmasse erreicht wird·

Sie Erfindung wurde im vorstehenden anhand bevorzugter Aueführungeformen beschrieben, wobei jedoch Abänderungen selbstverständlich sind·

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Claims (6)

1. PATENTANWXLiE

   DR. E. WIEGAND DIPL-ING. W. NIEAUNN DR. M. KÖHLER DIPL-ING. C. GERNHARDT

   MÖNCHEN HAMBURG

   telefon: 55547« IO 8000 MÖNCHEN 15, 14. April I969

   TELEGRAMME: KARPATENT N USSBAUMSTRASSE 10

   W. 14 037/68 12/Nle P 19 00 315.7

   Neue Patentansprüche

   Verfahren zum selektiven Verschäumen vorbestlmmter Oberflächenbereiche au* einem Kunststoffgegenstand, der wenigstens 50 Oew.-# Polystyrol enthält, dadurch gekennzeichnet, daß man anfänglich den vorbestimmten Oberflächenteil des Kunststoffgegenstandes mit einer flüssigen Masse, die 5 bis 60 Oew.-Teile eines ftarzesters mit einer Säurezahl oberhalb von 50 und 95 bis 40 Oew.-Teile eines Alkohols mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen enthält, überzieht, einen zweiten bestimmten Oberflächenteil des Gegenstandes, der mindestens einen Teil des zuvor bestimmten Oberflächenteils umfaßt, einer organischen Flüssigkeit, die wenigstens ein Teil Lösungsmittel für den Kunststoff 1st, aussetzt und Wärme auf den Kunststoffgegenstand zur Erzeugung eines Schaums anwendet, der die ausgesetzten und vorhergehend nicht überzogenen Flächen bedeckt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, daduroh gekennzeichnet, daß man einen Kunststoffgegenstand behandelt, der aus einem mit Kautschuk modifizierten Polystyrol mit einem Gehalt von wenigstens 50 Gew.-56 Polystyrol besteht, behandelt.

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3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man den Überzug durch teilweises Eintauchen des Kunststoffgegenstandes in die flüssige Masse aufträgt.
4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man eine in den Gaszustand bei einer Temperatur unterhalb der Schmelztemperatur des Polystyrolhaltigen Kunststoffes überführbare organische Flüssigkeit verwendet.
5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man als organische Flüssigkeit TrI-chlorfluormethan verwendet.
6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man eine überzugsmasse als Grenzschicht zwischen dem mindestens 50 Gew.-# Polystyrol enthaltenden Künste toffgegenstand und dem flüssigen Verschäumungsmittel verwendet, die 5 bis 6O Gew.-Teile eines harzartigen Esters mit einer Säurezahl oberhalb von 50 und 95 bis 40 Gew.-Teile eines Alkohols mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen enthält.

   7· Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man eine überzugsmasse verwendet, die als Harzester Ester mehrwertiger Alkohole von Säuren des herzförmigen Rückstandes aus der Rohterpentindestillation oder das Kolophoniums (Naturharzsäuren), Addukte von in α,β-Stellung äthylenisch ungesättigten Polycarbonsäuren an Säuren des herzförmigen Rückstandes aus der Rohterpentindestillation oder des Kolophoniums oder Ester mit mehrwertigen Alkoholen hiervon oder Addukte von in α,ß-Steilung äthylenisch ungesättigten Polycarbonsäuren an Terpenkohlenwasserstoffen oder Ester mehrwertiger Alkohole hiervon enthäfc.

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