DE1923416B2

DE1923416B2 - Verfahren zum herstellen von formkoerpern mit geschlossener porenfreier oberflaeche aus einem treibmittelhaltigen homogen plastifizierten thermoplastischen kunststoff

Info

Publication number: DE1923416B2
Application number: DE19691923416
Authority: DE
Inventors: Peter Fmkmann Hans Ulrich Dipl Ing Engeln Bernhard 4370 Mari Lmgemann
Original assignee: Chemische Werke Huels AG
Current assignee: Huels AG
Priority date: 1969-05-08
Filing date: 1969-05-08
Publication date: 1972-10-05
Also published as: DE1923416A1; FR2056164A5; BE750181A; GB1305646A

Description

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Querschnittes bei glatter porenfreier Oberfläche eine Bei gewünschtem Milchglas-Effekt wendet man

besonders starke Lichtstreuung des durchfallenden einen höheren Druck an, beispielsweise einen solchen,

Lichtes hervorrufen. Eine ähnliche — jedoch schwä- der 500 bis 600 kp/cm² höher ist als der bei der Her-

chere — Lichtbrechung kann bisher nur durch Profi- stellung von durchscheinenden Formkörpern,

lierung der Formkörper-Oberfläche erreicht werden. 5 Unter schnellem Einspritzen wird gegenüber dem

Die Durchführung des Verfahrens wird im folgenden üblichen Spritzgießen — bei vergleichbaren Ma-

näher beschrieben. schinen und Formen — verstanden, daß die Form

Geeignete Treibmittel sind feste, in der Wärme beispielsweise in 1 bis 3 Sekunden vollständig gefüllt

gasabspaltende Treibmittel, wie Azodicarbonamid, ist, während bei sonst gleichen Bedingungen üblicher-

Azoisobuttersäuredinitril, Dinitroso-pentamethylen- io weise für das Füllen 3 oder 5 Sekunden benötigt

tetramin, Diphenyloxid-4,4'-disulfohydrazid, Diphenyl- werden.

sulfon-3,3'-disulfohydrazid, Benzolsulfohydrazid, Eine weitere wesentliche Maßnahme ist das Ein-

N,N'-Dinitroso-N,N'-dimethylterephthalamid, Azo- bringen der treibmittelhaltigen Formmasse in die

hexahydrobenzonitril, substituiertes Thiatriazol, Ben- gekühlte Form. Im allgemeinen genügt zum Kühlen

zol-l,3-disulfohydrazid, vorzugsweise Azodicarbon- 15 Wasser von 2O⁰C, insbesondere 16 bis 20⁰C. Bei

amid, flüssige Treibmittel, wie niedrigsiedende Kohlen- gewünschtem Milchglas-Effekt wird die Form zweck-

wasserstoffe oder Halogenkohlenwasserstoffe, wie mäßig auf Temperaturen von 16 bis 20° C abgekühlt,

Hexan, Heptan, vorzugsweise Pentan, oder auch gas- während bei der Herstellung durchscheinender Form-

förmige Treibmittel, wie Stickstoff, fluorhaltige Koh- körper eine Kühlung auf 20 bis 30⁰C genügt,
lenwasserstoffe, Luft, Kohlensäure oder allgemein 20

halogenhaltige gasförmige Kohlenwasserstoffe, im B e ι s ρ i e 1 1

Falle einer Zylinderbegasung vorzugsweise Stickstoff, Polystyrol-Granulat mit der Dichte 1,05 g/cm³,

oder gegebenenfalls auch Gemische dieser Treibmittel. einem K-Wert 63 und einem Schmelzindex I₅ = 2,8 g/

Die Treibmittel werden in Mengen von 0,01 bis 10 min — gemessen in Anlehnung an DIN 53 735 0,5 Gewichtsprozent, insbesondere 0,01 bis 0,05 Ge- 25 (200⁰C, 5 kp Stempellast) —, welches 0,03 Gewichtswichtsprozent, bezogen auf die treibmittelhaltigen teile Azodicarbonamid als Treibmittel pro 100 GeThermoplaste verwendet. wichtsteile Polystyrol-Granulat enthält, wird auf einer

Die festen, gasabspaltenden Treibmittel können Spritzgießmaschine mit Schneckenplastifizierung verdem Kunststoff vor der Verarbeitung zugemischt oder arbeitet. Die Form des Werkzeuges wird volumetrisch aufgetrommelt werden. Es ist zweckmäßig, das 3° gefüllt. Das Werkzeug dient zur Herstellung einer Mischen in einem gesonderten Arbeitsgang vorzu- Platte mit zentralem Stangenanguß und einem Durchnehmen, da mit einer solchen Maßnahme eine homo- messer von 250 mm. Die Wanddicke beträgt 4 mm. genere Verteilung des Treibmittels in der Kunststoff- Der Spritzguß beträgt 1800 kp/cm². Die Einspritzzeit schmelze erzielt werden kann. Bei Verwendung der liegt bei 2 Sekunden. Als Massetemperatur sind 205⁰C bekannten flüssigen oder gasförmigen Treibmittel 35 ermittelt worden. Das Werkzeug wird mit Wasser ist es zweckmäßig, von sogenannten Konzentraten von 16 bis 20⁰C gekühlt. Die Nachdruckzeit beträgt auszugehen, beispielsweise von treibmittelhaltigen 5 Sekunden. Der Nachdruck liegt bei 65 kp/cm². Der blähfähigen Kunststoffteilchen, welche 1 bis 20 Ge- gesamte Abkühlvorgang im Werkzeug dauert 75 Sewichtsprozent des Treibmittels enthalten. Diese Kon- künden; die völlige Abkühlung erfolgt nach der zentrate werden in Mengen von 3 bis 25 Gewichts- 40 Entformung bei Raumtemperatur,
prozent dem thermoplastischen Kunststoff zugemischt, In weiteren Versuchen werden unter den gleichen so daß die Gesamtmischung 0,01 bis 0,5 Gewichts- Bedingungen Formkörper mit Wandstärken bis zu prozent des Treibmittels enthält. 10 mm hergestellt. Die erhaltenen Formkörper sind

Üblicherweise beträgt der Treibmittelgehalt zur durchscheinend und haben im Querschnitt über die

Herstellung von Formkörpern mit Milchglas-Charak- 45 gesamte Fläche viele gleichmäßig verteilte kleine

ter 0,01 bis 0,05 Gewichtsprozent, insbesondere 0,03 Bläschen. Durch die Bläschen wird die gewünschte

bis 0,04 Gewichtsprozent, während er bei der Her- Lichtstreuung erreicht. Die geschlossene Oberfläche

stellung der durchscheinenden Formkörper 0,02 bis ist porenfrei.

0,04 Gewichtsprozent, insbesondere 0,02 bis 0,03 Ge- Das Treibmittel wurde dem Granulat in einem

wichtsprozent, beträgt. 50 Mischer mit einem Rührwerk bei einer Mischdauer

Geeignete thermoplastische Kunststoffe sind ins- von 10 Minuten und Raumtemperatur zugefügt,
besondere glasklares Polystyrol, Polyacrylate, Cellu- . .
loseacetat, Styrol-Acrylnitril-Copolymerisate, Suspen- Beispiel 2
sions- und Masse-Polyvinylchlorid, wobei das Styrol Die im Beispiel 1 beschriebene Mischung wird auf teilweise durch Styrolderivate wie Λ-Methylstyrol, 55 einer Spritzgießmaschine mit Schneckenplastifizierung Chlorstyrol oder Vinyltoluol ersetzt sein kann. Bei und einem Kastenwerkzeug der Größe 205 · 105 · der Verwendung von Homopolymerisaten des Styrole, 80 mm und einer Wanddicke von 5 mm mit Stangennämlich glasklarem Polystyrol, verwendet man ins- anguß verarbeitet. Die Form wird volumetrisch gebesondere Polystyrol mit einem K-Wert von 58 bis 70, füllt. Der Spritzdruck beträgt 1800 kp/cm². Die Eininsbesondere von 58 bis 65. 60 spritzzeit liegt bei 1,5 Sekunden. Die Massetemperatur

Die homogen plastifizierte treibmittelhaltige Kunst- wird zu 226° C gemessen. Das Werkzeug wird mit

stoffschmelze wird mit hohem Druck möglichst schnell Wasser von 16 bis 20⁰C gekühlt. Es wird ohne Nach-

in die gekühlte Form eingespritzt. Unter hohem druck gearbeitet; die Nachdruckzeit wird nicht ein-

Druck werden Drücke verstanden, die oberhalb des gestellt. Der gesamte Abkühlvorgang im Werkzeug

Spritzdruckes von 1400 bis 1700 kp/cm² liegen. Der 65 dauert 70 Sekunden; die völlige Abkühlung erfolgt

Spritzdruck liegt im allgemeinen bei der Anwendung nach der Entformung bei Raumtemperatur,

von Styrolpolymerisaten bei 1000 bis 1300 kp/cm² Die erhaltenen Formkörper sind durchscheinend

bei vergleichbaren Maschinen und Formen. und haben im Querschnitt über die gesamte Fläche

viele gleichmäßig verteilte kleine Bläschen, wodurch die gewünschte Lichtstreuung erzielt wird. Die geschlossene Oberfläche ist porenfrei.

Beispiel 3

Ein Acrylnitril-Styrol-Copolymerisat mit der Dichte 1,08 g/cm³, einem K-Wert 65 und einem Schmelzindex I₆ = 1,1 g/10 mm — gemessen in Anlehnung an DIN 53 735 (200⁰C, 5 kp Stempellast) —, welches 0,05 Gewichtsteile Azodicarbonamid als Treibmittel pro 100 Gewichtsteile des Acrylnitril-Styrol-Copolymerisates enthält, wird auf einer Spritzgießmaschine mit Schneckenplastifizierung verarbeitet. Die Form wird volumetrisch gefüllt. Als Werkzeug wird ein Kasten mit einem Stangenanguß in den Abmessungen 205 · 105 · 80 mm und einer Wanddicke von 5 mm verwendet. Der Spritzdruck beträgt 1800 kp/cm². Die Einspritzzeit liegt bei 1,5 Sekunden. Die Massetemperatur wird zu 290⁰C gemessen. Das Werkzeug wird mit Wasser von 18 bis 20⁰C gekühlt. Es wird ohne Nachdruck gearbeitet; die Nachdruckzeit wird nicht eingestellt. Der gesamte Abkühl Vorgang im Werkzeug dauert 75 Sekunden, die völlige Abkühlung erfolgt nach der Entformung bei Raumtemperatur.

Die erhaltenen Formkörper sind durchscheinend und haben im Querschnitt über die gesamte Fläche viele gleichmäßig verteilte kleine Bläschen. Durch die Bläschen wird die gewünschte Lichtstreuung erreicht. Die geschlossene Oberfläche der Formkörper ist porenfrei.

Beispiel 4

Polystyrol-Granulat der im Beispiel 1 beschriebenen Eigenschaften, welchem 0,03 Gewichtsteile Azodicarbonamid auf 100 Gewichtsteile Granulat zugesetzt wurden, wird auf einer Schneckenspritzgießmaschine verarbeitet. Das Werkzeug dient zur Herstellung einer Leuchtenabdeckung. Es wird mit zentralem Stangenanguß gearbeitet. Der Durchmesser des Formkörpers beträgt 300 mm, die Höhe 40 mm, die mittlere Wandstärke 4 mm; die Flächen des Formkörpers sind noppenförmig profiliert. Der Spritzdruck beträgt 60 kp/cm². Die Nachdruckzeit und der Nachdruck werden nicht eingestellt; die Massetemperatur wird zu 205⁰C gemessen. Der Abkühlvorgang im Werkzeug dauert 35 Sekunden, die endgültige Abkühlung erfolgt nach der Entfernung bei Raumtemperatur. Der Formkörper hat in den Noppen gleichmäßig verteilte Poren. Durch diese Art der Formgebung wird eine zweifache Lichtstreuung erreicht, und zwar einmal durch die Noppenprofilierung und zum anderen durch die erzielten Poren.

Beispiel 5

Ein Polystyrol-Granulat der im Beispiel 1 beschriebenen Eigenschaften wird mit 1,5 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile Polystyrol eines mit 5,5 Gewichtsprozent Pentan beladenen kleinteiligen Polystyrols gemischt und die Mischung auf einer Spritzgießmaschine mit Schneckenplastifizierung verarbeitet. Das Werkzeug dient zur Herstellung einer Scheibe mit einem Durchmesser von 250 mm und einer Wanddicke von 10 mm. Der Formkörper wird mit einem zentralen Stangenanguß angespritzt. Die Massetemperatur beträgt 202° C. Bei der Einspritzzeit werden 1,2 Sekunden gemessen. Der Nachdruck ist 65 kp/cm², die Nachdruckzeit liegt bei 5 Sekunden. Das Werkzeug wird mit Wasser von 16 bis 20⁰C gekühlt. Der Abkühlungsvorgang im Werkzeug beträgt 65 Sekunden; die endgültige Abkühlung erfolgt nach der Entformung bei Raumtemperatur. Die erhaltenen Formkörper zeigen über die gesamte Fläche gleichmäßig verteilte Bläschen, die im Durchmesser doppelt so groß sind wie bei der Verwendung von Azodicarbonamid.

Die Herstellung der verwendeten treibmittelhaltigen Mischung erfolgt in einem Mischer, der mit einem Rührwerk ausgerüstet ist. Die Mischdauer beträgt bei Raumtemperatur 5 Minuten.

Claims

1 2 erhält man Schaumkunststoff-Formkörper, wenn man Patentansprüche: einen verkleinerten Formhohlraum mit der treibmittel- haltigen Kunststoffschmelze füllt und dann den

1. Verfahren zum Herstellen von Formkörpern Formhohlraum durch Bewegen einer Formwand mit geschlossener porenfreier Oberfläche aus einem 5 vergrößert, ohne daß neue Schmelze nachgedrückt treibmittelhaltigen, homogen plastifizierten thermo- wird (deutsche Auslegeschrift 1181897). Nach den plastischen Kunststoff durch Spritzgießen und beschriebenen Verfahren erhält man geschlossen-Kühlen, d a d u rch ge ke η nzei c h ne t,daß zellige Schaumkunststoff-Formkörper, d.h. Formder Kunststoff volumetrisch unter hohem Druck körper niedriger Dichte mit zelliger Struktur,
schnell in eine gekühlte Form eingefüllt und die io Es ist auch bekannt, poröse Formkörper aus Form anschließend ohne wesentlichen Nachdruck thermoplastischem Kunststoff mit geschlossener porenauf den in der Form befindlichen Kunststoff aus- freier Oberfläche herzustellen, indem man die porösen geschäumt wird. Kunststoff-Formkörper auf Temperaturen erwärmt,

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- bis der Kunststoff an der Oberfläche der Formkörper zeichnet, daß der Kunststoff, bezogen auf die 15 geschmolzen ist (deutsche Patentschrift 946 085).
treibmittelhaltige Gesamtmischung, 0,01 bis 0,5 Ge- Nach den bekannten Verfahren erhält man demwichtsprozent eines Treibmittels enthält. nach Schaumkunststoff-Formkörper mit hoher Licht-

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch streuung und/oder Lichtbrechung, die in ihrer Dichte gekennzeichnet, daß als Treibmittel Azodicarbon- nicht wesentlich von den Formkörpern abweichen, amid in Mengen von 0,01 bis 0,5 Gewichtsprozent, 20 die ohne Treibmittelzusatz hergestellt werden,
vorzugsweise 0,01 bis 0,05 Gewichtsprozent, be- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, aus zogen auf die treibmittelhaltige Gesamtmischung, treibmittelhaltigen thermoplastischen Kunststoffen dient. Formkörper im Spritzgießverfahren herzustellen,

4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch die bei einer ebenen oder profilierten Oberfläche über gekennzeichnet, daß blähfähige thermoplastische 25 den Wandquerschnitt kleine, geschlossene, feinver-Kunststoffteilchen, die gesättigte, niedrigsiedende teilte Poren enthalten, die eine hohe Lichtbrechung Kohlenwasserstoffe in Mengen von 2 bis 20 Ge- bzw. Lichtstreuung hervorrufen, die jedoch eine gewichtsprozent enthalten, als treibmittelliefernde schlossene, porenfreie Oberfläche besitzen. In beKomponente in Mengen von 5 bis 25 Gewichts- sonderen Fällen ist es wünschenswert, einen sogeprozent dem thermoplastischen Kunststoff züge- 30 nannten Milchglas-Effekt zu erzielen.

mischt werden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, da- gelöst, daß der Kunststoff volumetrisch unter hohem durch gekennzeichnet, daß als thermoplastischer Druck schnell in eine gekühlte Form eingefüllt und Kunststoff Styrol-Homopolymerisate oder Styrol- die Form anschließend ohne wesentlichen Nachdruck Copolymerisate aus Styrol und Acrylnitril oder 35 auf den in der Form befindlichen Kunststoff ausge-Styrol, Styrolderivaten und Acrylnitril dienen. schäumt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekenn- Überraschenderweise erhält man dadurch Formzeichnet, daß ein Styrol-Homopolymerisat mit körper, welche gleichmäßig — auf den Querschnitt einem K-Wert von 58 bis 70, vorzugsweise 58 bis verteilt — feine Poren enthalten, wobei die Ober-65, verwendet wird. 40 fläche in sich geschlossen und porenfrei ist. Die

Oberfläche des Formkörpers kann eben gestaltet werden; sie kann aber auch profiliert sein, um die

lichtbrechende Wirkung zu erhöhen. Beispielsweise

sind geeignete Profilierungen: Waffelmuster, Noppen-45 muster, Pyramidenkonturen, Riffelprofilierung und

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Her- Wellenkonturen, wobei die Flächen der entstehenden

stellen von Formkörpern mit geschlossener poren- Nuten senkrecht oder auch in einem Winkel zur

freier Oberfläche aus einem treibmittelhaltigen, homo- Oberfläche des Formkörpers stehen können,

gen plastifizierten thermoplastischen Kunststoff durch Der erreichbare Porendurchmesser liegt im allge-

Spritzgießen und Kühlen. 50 meinen zwischen 0,5 und 1 mm bei 4 bis 100 Poren

Beim Spritzgießverfahren wird bekanntlich eine pro cm². Bei einem gewünschten Milchglas-Effekt

Schmelze eines thermoplastischen Kunststoffes unter liegt der Porendurchmesser bei etwa 0,05 mm bei

hohem Druck in eine Form eingespritzt. Die Schmelze über 50 000 Poren pro cm².

füllt den durch das Werkzeug vorgegebenen Hohlraum Das erfindungsgemäße Verfahren arbeitet ohne

aus und nimmt nach Erstarren die Form des vorge- 55 Anwendung von Nachdruck oder nur unter geringem

gegebenen Hohlraumes unter Berücksichtigung einer Nachdruck. Wenn unter sonst gleichen Bedingungen

Volumenschwindung an. beim üblichen Spritzgießen ein Nachdruck von etwa

Es ist auch bekannt, aus treibmittelhaltigen thermo- 550 kp/cm² angewendet wird, so liegt der Nachdruck plastischen Kunststoffen durch Spritzgießen poröse beim erfindungsgemäßen Verfahren unter sonst glei-Formkörper, d. h. Schaumkunststoffe, herzustellen. 60 chen Bedingungen bei 0 bis 100 kp/cm².
Es sind hierzu verschiedene Verfahren bekannt. So Die erfindungsgemäß hergestellten Formkörper gelingt es, zu Schaumkunststoff-Formkörpern zu ge- werden insbesondere für Beleuchtungskörper und langen, wenn man einen Formhohlraum mit der Lichtbausteine oder transparente Bauelemente, Dekotreibmittelhaltigen Kunststoffschmelze füllt und dann, rationsschalen und -vasen verwendet,
um dem Treibmittel Gelegenheit zum Expandieren 65 Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens gezu geben, einen Teil der Masse aus dem Formhohl- lingt es, Formkörper aus treibmittelhaltigen thermoraum wieder — beispielsweise durch Abpumpen — plastischen Formmassen im Spritzgießverfahren herabzieht. Nach einem weiteren bekannten Verfahren zustellen, die auf Grund ihres Poren enthaltenden