DE1956304A1

DE1956304A1 - Conversion of closed cell plastics foam to - open cell structure

Info

Publication number: DE1956304A1
Application number: DE19691956304
Authority: DE
Inventors: Heinrich Hartmeyer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1969-11-08
Filing date: 1969-11-08
Publication date: 1971-05-13
Also published as: ZA707534B; SU393830A3

Abstract

Closed or partly closed cell plastics foam is placed between two electrodes and a reflecting wall or between two pairs electrodes. A high tension electrical discharge is produced which causes a high energy and high speed shock wave, which ruptures the thin walls closing individual cells.

Description

Verfahren zur Nachbehandlung von Schaumkunststoffen Eine besondere Bedeutung als technische Zwischen- oder Endprodukte haben Schaumkunststoffe mit im wesentlichen offenzelliger Struktur erhalten. Beispielaweise werden sie in mehr oder weniger stark imprägniertem Zustand als Dichtungsmaterial eingesetzt. Ein anderes wichtiges Einsatzgebiet ist dadurch gegeben, daß sie als Stützmaterial für Öltanksicherungen verwendet werden, indem sie als Abstandhalter zwischen Öltankwandung und einer aufgelegten Folie eingesetzt werden und in dem durch das Gerippe des offenporigen Schaumstoffes gegebenen Zwischenraum Anzeigegeräte eingebaut werden, die bei Undichtwerden der Folie Alarmseichen geben und an geeignete Stellen weiterleiten.Process for the aftertreatment of foamed plastics A special one Foam plastics are also important as technical intermediate or end products obtained essentially open-cell structure. For example, they will be in more or less heavily impregnated state used as sealing material. Another An important area of application is given by the fact that it is used as a support material for oil tank fuses be used by placing them as a spacer between the oil tank wall and a Foil are used and in which through the skeleton of the open-pored foam given interspace display devices are installed, which in the event of a leak in the Give foil alarm signals and forward to suitable places.

Naturgemäß müssen hierbei wie auch bei anderen Einsatzmöglichkeiten die Schaumkunststoffe mit im wesentlichen offenzelliger Struktur eine genügende mechanische Festigkeit besitzen.Naturally, as with other possible uses the foamed plastics with an essentially open-cell structure a sufficient one have mechanical strength.

Es sind schon verschiedene Verfahren zur Herstellung von Schaumkunststoffen mit im wesentlichen offenzelliger Struktur bekannt. Bei Schaumkunststoffprodukten aus Polyurethanen wird der beim Herstellungsprozeß mit geschlossenen Zellen anfallende Schaumstoff mit hydrolysierenden Mitteln wie verdiinnter wäßriger oder wäßrig-alkoholi scher Natronlauge nachbehandelt und gegebenenfalls anschließend neutralisiert (s.z.B. deutsche Patentschrift Nr. 1 036 515). Dieses Verfahren besteht darin, daß ein Teil des Kunstharzes und vorzugsweise die dünnen Zwischenwände der Zellen des Schaumstoffes chemisch abgebaut und gelöst werden. Derartige Verfahren haben jedoch den Nachteil, daß der Abbau sich nicht auf die Zellwände beschränkt, sondern auch das Zellgerüst angreift, so daß die mechanische Festigkeit des Schaumstoffes sich erheblich vermindert. Solche Produkte können zwar z.B. als Ausfütterungen im Textilbereich wegen ihrer Weichheit eingesetzt werden; als Stützmaterial und Abstand haltendes Material sind sie wegen ihrer geringen Festigkeit jedoch im allgemeinen nicht geeignet. Andere Verfahren bestehen darin, daß die Schaumkunststoffprodukte einer Wärmebehandlung unterworfen werden, bei der die dünnwandigen Zellwände weggeschmolzen werden (s.z.B.There are already different processes for the production of foam plastics known with an essentially open-cell structure. For foam plastic products Polyurethanes are used in the closed-cell manufacturing process Foam with hydrolyzing agents such as diluted aqueous or aqueous alcohols caustic soda post-treated and, if necessary, subsequently neutralized (see e.g. German patent specification No. 1 036 515). This procedure exists in that part of the resin and preferably the thin partitions of the Cells of the foam are chemically broken down and dissolved. Such procedures however, have the disadvantage that the breakdown is not limited to the cell walls, but also attacks the cell structure, so that the mechanical strength of the foam considerably diminishes. Such products can, for example, be used as linings in the Textiles are used because of their softness; as support material and spacing However, they are generally holding material because of their low strength not suitable. Other methods are that the foam plastic products be subjected to a heat treatment in which the thin-walled cell walls are melted away become (see e.g.

deutsche Patentschrift Nr. 915 033). Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß die Temperatur sorgfältig konbDlliert werden muß, damit nur die dünnen Zellwände weggeschmolzen werden und nicht auch das Zellgerippe angeschmelzen wird. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß nur relativ dünne Platten behandelt werden können, da Kunststoffe bekanntlich wärmedämmende Produkte sind und die Wärmestrahlen somit nicht tief in das Schaumstoffprodukt eindringen können. Um diesen Nachteil zu überwinden, wurde weiter vorgeschlagen (s.z.B. US-Patentschrift 3 061 885), die Schaumstoffe mit einem heißen Luftstrom von mehr oder weniger großer Strömungsgeschwindigkeit zu behandeln. Auf diese Weise können zwar dickere Schaumstoffplatten nachbehandelt werden, jedoch sind auch diesem Verfahren Grenzen gesetzt, da die Zellwände nach dem Inneren des Schaumstoffes hin zu langsam abgebaut werden, das verbleibende Gerippe in den Außenbereichen jedoch zu lange erhitzt und dadurch angeschmolzen oder zusammengeschmolzen wird. Auch kann ein zu großer Druck des Heißluftstromes das gesamte Schaumstoffgerüst beschädigen. Schließlich wurde vorgeschlagen, die Schaumstoffe mit im wesentlichen geschlossen-zelliger Struktur dadurch nachzubehandeln, daß man zumindest einen Teil der Zellmembranen unter Anwendung von erhöhter Temperatur und Druck wegschmilzt (s.z.B. belgische Patentschrift Nr. 644 834 und deutsche Offenlegungsschrift Nr. 1 504 096). Bei diesem Verfahren wird der Schaumstoff in eine evakuierbare Kammer gebracht, die Kammer evakuiert, ein Gemisch aus einem oxydierenden und einem brennbaren jiaterial wie insbesondere Knallgas in die Kammer eingeführt und dieses Gemisch z.B. durch einen Funken gezündet. Dabei muß jedoch das Schaumstoffprodukt so vorbehandelt. werden, daß die Zellwände zu einem erheblichen Teil aufgerissen sind, so daß das Knallgas auch in das Innere des Schaumstoffes eindringen kann, um auch hier die Hitzedruckwelle bei der Explosion des Gasgemisches zu bewirken. Ohne diese Vorbehandlung werden die Poren des Schaumstoffes nur teilweise geöffnet. Außerdem hat das Verfahren den erheblichen Nachteil, daß entweder schwer armierte Behälter eingesetzt werden müssen oder im Freien erarbeitet werden muß, da die Knallgaseiplosion bekanntlich eine Druckwelle erheblicher Stärke erzeugt. Auch ist das vorherige Evakuieren teuer und zeitraubend. Schließlich kann bei ungenügender Kontrolle auch teilweise oberflächliche Verkohlung des Schaumkunststoffes eintreten.German patent specification No. 915 033). However, this method has the Disadvantage that the temperature must be carefully controlled so that only the thin ones Cell walls are melted away and the cell skeleton is not also melted. Another disadvantage is that only relatively thin panels are treated can, as plastics are known to be thermal insulating products and the heat rays thus cannot penetrate deeply into the foam product. To this disadvantage to overcome has been further proposed (see, e.g., U.S. Patent 3,061,885), U.S. Patent No. 3,061,885 Foams with a hot air stream with a greater or lesser flow velocity to treat. Thicker foam sheets can be treated in this way However, there are also limits to this method, since the cell walls after the inside of the foam is too slow to break down, the remaining skeleton too long in the outdoor areas heated and thereby melted or melted together. Too high a pressure of the hot air flow can also occur damage the entire foam structure. Finally it was suggested that Post-treatment of foams with an essentially closed-cell structure that at least part of the cell membrane using elevated temperature and pressure melts away (see e.g. Belgian patent specification No. 644 834 and German Offenlegungsschrift No. 1 504 096). In this process, the foam is placed in an evacuable chamber brought, the chamber evacuated, a mixture of an oxidizing and a combustible jiaterial such as oxyhydrogen in particular introduced into the chamber and this mixture e.g. ignited by a spark. However, the foam product must be pretreated in this way. that the cell walls have been torn open to a considerable extent, so that the Oxyhydrogen can also penetrate into the interior of the foam in order to prevent the To cause heat pressure wave in the explosion of the gas mixture. Without this pre-treatment the pores of the foam are only partially opened. Also has the procedure the significant disadvantage that either heavily armored tanks are used must or must be worked out in the open, since the oxyhydrogen explosion is well known creates a pressure wave of considerable strength. Prior evacuation is also expensive and time consuming. Finally, if there is insufficient control, it can also be partially superficial Charring of the plastic foam occurs.

Das efindungsgemäße Verfahren zur Nachbehandlung von Schaumkunststoffen mit ganz oder teilweise geschlossenen Zellen ist dadurch gekennzeichnet, daß man das zu behandelnde Schaumkunststoffstück a) zwischen einen zwei Elektroden verbindenden feinen Draht oder ein solches feines Netalldrahtgewebe oder eine solch dünne Metallfolie und eine Druckwellen reflektierende Wandung oder b) zwischen zwei je zwei Elektroden verbindende feine Me talldrähte oder feine Metalldrahtgewebe oder dünne Metallfolien bringt und einen Entladungsblitz zwischen den zwei bzw. den je zwei durch Draht, Drahtgewebe oder Metallfolie verbundenen Elektroden durch Anlegen einer genügend hohen elektrischen Spannung und Kapazität erzeugt.The method according to the invention for the aftertreatment of foamed plastics with completely or partially closed cells is characterized in that one the foam plastic piece to be treated a) between a connecting two electrodes fine wire or such a fine net wire mesh or such thin Metal foil and a wall reflecting pressure waves or b) between two each Fine metal wires or fine metal wire mesh or wire connecting two electrodes brings thin metal foils and a discharge flash between the two or the each two electrodes connected by wire, wire mesh or metal foil by applying a sufficiently high electrical voltage and capacity is generated.

In einer anderen Ausführungaform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Nachbehandlung unter Wasser ausgeführt, wobei die durch den Entladungsblitz ausgelöste Schockwelle durch das umgebende Wasser aufgefangen bzw. im wesentlichen gedämpft wird.In another embodiment of the method according to the invention the post-treatment is carried out under water, whereby the discharge flash triggered shock wave is absorbed or essentially by the surrounding water is dampened.

Die Verformung von Werkstoffen mit Hilfe von Schockwellen, wie sie bei Auslösung eines elektrischen Blitzes erzeugt werden, ist bekannt. Sie wurde bisher im wesentlichen auf die Verformung von Metallen angewandt. Durch die Stärke der Schockwelle werden sogar relativ dicke Metallplatten in die gewünschte Form gepreßt und können aus Metallplatten bei entsprechender, auf der Rückseite der Metallplatte angeordneten Matritze selbst relativ feinmaschige Siebe hergestellt werden. Überraschenderweise wurde gefunden, daß bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht das gesamte Kunststoffstück, insbesondere in der Nähe der Entladungsstelle durch die Schockwelle zerstört oder deformiert wird, sondern selektiv nur die Zellwände praktisch vollständig entfernt werden. Weiterhin ist es überraschend, daß trotz der bekannterweise relativ schnell sich abschwächenden Stärke der Schockwelle mit der Entfernung von der Entladungsstelle auch dickere Schaumkunststoffstücke gleichmäßig und einwandfrei in offenzellige Schaumkunststoffe umgewandelt werden können.The deformation of materials with the help of shock waves like them are generated when an electrical lightning is triggered, is known. she got hitherto essentially applied to the deformation of metals. By strength The shock wave will even make relatively thick metal plates into the desired shape pressed and can be made of metal plates when appropriate, on the back of the metal plate arranged matrix itself relatively fine-meshed sieves can be produced. Surprisingly it was found that in the process according to the invention not the entire piece of plastic, particularly in the vicinity of the discharge point destroyed by the shock wave or is deformed, but selectively only the cell walls are practically completely removed will. Furthermore, it is surprising that, despite the known, relatively fast weakening strength of the shock wave with the distance from the discharge point even thicker pieces of foam plastic in open-celled ones evenly and perfectly Foam plastics can be converted.

Gegenüber dem vorbekannten Verfahren, bei dem mit Wärme und Druck durch Explosion eines Knallgasgemiaches gearbeitet wird, hat das erfindungsgemäße Verfahren erhebliche Vorteile. Zum einen ist das Verfahren wesentlich ungefährlicher, da besser kontrollier- und absicherbar. Des weiteren entfallen schwer armierte Dkuckgefäße, und es braucht auch nicht im freien gearbeitet zu werden. Weiterhin ist es nicht nötig, die Schaumkunststoffe vorsubehandeln, damit die geschlossenen Zellen des Schaumkunststoffes zum größeren Teil aufgebrochen werden, um das Behandlungsmittel, nämlich Knallgas auch in das Innere des Schaunikullstatoffes eindringen zu lassen. Weiterhin entfällt das zeitraubende Evakuieren, so daß die Nachbehandlung erheblich schneller durchgeführt werden kann. Ein Ankohlen oder eine Deformierung von Teilen des Schaumkunststoffgerüstes tritt nicht mehr auf.Compared to the previously known method in which with heat and pressure is worked by explosion of an oxyhydrogen gas chamber, has the invention Procedure significant advantages. On the one hand, the process is much safer, because they can be better controlled and safeguarded. Furthermore, there are no heavily armored pressure vessels, and there is no need to work outdoors. Furthermore it is not It is necessary to pretreat the foam plastics so that the closed cells of the Foam plastic are largely broken open in order to remove the treatment agent, namely to allow oxyhydrogen to penetrate into the interior of the Schaunikullstatoffes. Furthermore, the time-consuming evacuation is omitted, so that the after-treatment is considerable can be done faster. Charring or deformation of parts of the foam plastic framework no longer occurs.

Beispiel 1 Ein Polyurethanschaumstoffkörper von etwa 100 cm Länge und etwa 40 cm Durchmesser wurde in ein V2A-Stahlrohr entsprechenden Durchmessers mit polierter Innenfläche gegeben. Durch eine zentrale Bohrung von 4 cm Durchmesser im Schaumstoffkörper wurde ein Draht aus Eonstantan durchgezogen. Die Enden des Drahtes sind an zwei Last elektroden befestigt, die ihrerseits mit einer Hochapannungsanlage verbunden sind. Über Hochspannungsgleichrichter werden die Stoßkondensatoren der Hochapannungsanlage mit einem konstanten Strom von ca. 50 m& bis auf 20 kV aufgeladen. Die Ladezeit beträgt ca. 30 Sekunden, so daß die erforderliche Änschlußleistung ca. 3 kW beträgt. Mit Hilfe einer geeigneten Zundvorrichtung wird der elektrische Blitz zwischen den Lastelektroden erzeugt. Das erhaltene Schaumkunststoffstück ist praktisch völlig offenzellig.Example 1 A polyurethane foam body about 100 cm in length and a diameter of about 40 cm was put into a V2A steel pipe of the appropriate diameter given with a polished inner surface. Through a central hole 4 cm in diameter A constantan wire was pulled through the foam body. The ends of the Wire are attached to two load electrodes, which in turn are connected to a high-voltage system are connected. The surge capacitors of the High voltage system with a constant current of approx. 50 m & charged up to 20 kV. The charging time is approx. 30 seconds, so that the required connection power is approx. 3 kW. With the help of a suitable ignition device, the electrical Lightning generated between the load electrodes. The foam plastic piece obtained is practically completely open-cell.

Beispiel 2 Ein rechteckiger, etwa 150 1 100 1 35 cm messender Polyurethanschaumstoffblock mit im wesentlichen geschlossenen Zellen, wie er direkt aus dem Schäumvorgang anfällt, wird zwischen zwei dünne Folien aus Konstantan gebracht, deren Enden jeweils mit zwei Lastelektroden verbunden sind. Wie im Beispiel 1 wird ein elektrischer Strom genügender Spannung und Kapazität angelegt und hierdurch auf beiden Seiten des Schaumstoffblockes ein elektrischer Blitz erzeugt. Das erhaltene Schaumstoffprodukt ist praktisch vollständig offenz ellig.Example 2 A rectangular polyurethane foam block measuring approximately 150-1100-135 cm with essentially closed cells, such as those obtained directly from the foaming process, is placed between two thin sheets of constantan, the ends of each with two load electrodes are connected. As in Example 1, an electric current Sufficient voltage and capacity are applied and thereby on both sides of the foam block an electric lightning bolt is generated. The foam product obtained is practically complete obviously.

Beispiel 3 Das Beispiel 1 wird wiederholt, wobei die Vorrichtung in einem oben offenen Behälter angeordnet ist, der mit Wasser gefüllt ist. Das erhaltene Schaumstoffprodukt ist praktisch völlig offenzellig.Example 3 Example 1 is repeated using the device in an open-topped container is arranged which is filled with water. The received Foam product is practically completely open-celled.

Patentans#rLiche:Patent applications:

Claims

Claims: Process for the aftertreatment of foamed plastics with completely or partially closed cells, d u r c h e k e n n z e i c h n e t that one to be treated foam plastic piece a) between a two Fine wire, fine metal mesh or thin metal foil connecting electrodes and a wall reflecting pressure waves or b) between two electrodes connecting fine metal wires, fine metal wire mesh or metal foils and a discharge flash between the two or the two by wire, wire mesh or metal foil connected electrodes by applying a sufficiently high and strong electrical voltage generated.

2. The method according to claim 1, characterized in that the aftertreatment running underwater.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that a piece of polyurethane foam plastic is treated.