DE19823491C2 - Verfahren zur Herstellung von Weich-PVC-Schaumstoffen und danach erhältliche Weich-PVC-Schaumstoffe - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Weich-PVC-Schaumstoffen und danach erhältliche Weich-PVC-Schaumstoffe

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Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Weich- Polyvinylchlorid(PVC)-Schaumstoffen und die nach diesem Verfahren erhältlichen Schaumstoffe.
Weich-PVC-Schaumstoffe haben eine Vielzahl von Einsatzmöglichkeiten, insbesondere zur Beschichtung von Materialien, als geschäumte Rückseite für Fußbodenbeläge. Hierzu sind besonders Weich-PVC-Schaumstoffe mit offenen Zellen geeignet. Beim gebräuchlichsten Verfahren zur Herstellung offenzelliger Weich-PVC-Schaumstoffe werden Gase, z. B. Luft, mechanisch in PVC-Plastisole eingeschlagen, und der dadurch erhaltene Schaum, der wie Schlagsahne aussieht, wird durch Erwärmen verfestigt (Gelieren) (vgl. z. B. J. Simonik, Soc. Plast. Eng. Tech. Papers (1978), Seiten 773-776).
Allerdings nehmen technisch übliche PVC-Plastisole beim Begasen praktisch keine feinverteilte Luft auf. Durch den Zusatz besonderer Additive kann jedoch erreicht werden, daß die PVC-haltigen Plastisole beim Begasen feinste Luftbläschen aufnehmen und diese gleichmäßig verteilt festhalten.
Mögliche Additive zur Schaumerzeugung sind Kaliumsalze von Fettsäuren, z. B. Ölsäure (vgl. GB-A-1 049 194). Unter Verwendung solcher Additive hergestellte Schäume und Schaumstoffe besitzen jedoch einen unangenehmen Geruch. Außerdem vermindern Alkalisalze von Fettsäuren die thermische Stabilität des Schaums, so daß es beim Gelieren zu unerwünschten Verfärbungen kommt. Eine Verbesserung wurde durch Verwendung von Calciumdodecylbenzolsulfonat als Additiv erreicht (vgl. DE-A-2 126 951).
Allen Schaumstoffen, die unter Verwendung der vorstehend beschriebenen Additive hergestellt wurden, weisen den Nachteil auf, daß sie leicht Wasser in ihre offenen Zellen einsaugen und dort festhalten. Dies ist insbesondere für die Herstellung von geschäumten Rückseiten für Fußbodenbeläge unerwünscht.
Dieser Nachteil konnte jedoch durch Verwendung von PVC-Plastisolen, die als Additive Silikone enthalten, überwunden werden (vgl. G. J. Wallace et al. Am. Chem. Soc. Div. Org. Coat. Plast. Chem. Pap. (1975), Seiten 43-50). Der Zusatz von Silikonen zu PVC- Plastisolen ist jedoch sehr problematisch, weil Silikone als Trennmittel wirken und dies zu Verklebungsschwierigkeiten beim Verkleben dieser Schaumstoffe mit anderen Materialien führt. Die Silikontenside kleben ferner an die Metalloberflächen der Mischgefäße und der Verarbeitungsmaschinen fest und sind nur sehr schwer davon zu entfernen. Besondere Schwierigkeiten treten beim PVC-Recycling auf, da es bei der Wiederaufbereitung zu unerwünschten Silikonanreicherungen kommt. Außerdem sind Silikone sehr teuer.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung hydrophober Weich-PVC-Schaumstoffe mit offenen Zellen bereitzustellen.
Erfindungsgemäß wird dies durch ein Verfahren zur Herstellung von Weich-PVC- Schaumstoffen erreicht, bei dem zu einem PVC-Plastisol folgende Additive zugegeben werden:
  • a) ein Erdalkalisalz einer Alkylarylsulfonsäure der Formel R-Ar-SO3H, wobei R für Alkyl und Ar für Aryl steht,
  • b) ein nichtionogenes Tensid,
  • c) eine Verbindung mit zwei oder mehr Epoxigruppen,
  • d) ein Erdalkalisalz einer höheren Fettsäure und
  • e) eine aliphatische Di- oder Polycarbonsäure,
wodurch eine schäumbare Zusammensetzung erhalten wird, die geschäumt und anschließend geliert wird.
Im erfindungsgemäßen Verfahren sind alle Additive (a) bis (e) notwendig, um einen Schlagschaum (vorstehende Zusammensetzung, die geschäumt ist) zur Herstellung eines hydrophoben, offenzelligen Weich-PVC-Schaumstoffs ohne Verwendung von Silikonen zu erhalten. Werden die Additive (a) und (b) nicht eingesetzt, dann kann das Plastisol nicht geschäumt werden. Ohne die Additive (c), (d) und (e) wird der Schaumstoff nicht hydrophob, d. h. Wasser wird sofort eingesaugt.
Der Ausdruck "Weich-PVC-Schaumstoffe" bezeichnet Werkstoffe auf der Basis von PVC mit über ihre ganze Masse verteilte offene Zellen und einer Rohdichte, die niedriger als die der PVC-Gerüstsubstanz ist. Der Schaumstoff kann dabei grob- oder feinzellig sein. Er kann auch einen geringen Anteil an geschlossenen Zellen aufweisen, wobei es jedoch für die Luftdurchlässigkeit, insbesondere bei der Verwendung der Schaumstoffe als Rückseite von Fußbodenbelägen, günstig ist, wenn der weitaus überwiegende Teil, z. B. 90%, insbesondere 95%, der Zellen offene Zellen sind. Diese Werkstoffe können jede beliebige Gestalt (Form) aufweisen, abhängig von ihrem jeweiligen Verwendungszweck. Werden die Schaumstoffe als Rückseiten von Fußbodenbelägen verwendet, dann ist es günstig, wenn sie bahnförmig sind und eine Dicke von 1 mm bis 10 mm, insbesondere ca. 3 mm aufweisen, wobei die Breite und Länge einer solchen Bahn größer als die Dicke ist.
Bei einem PVC-Plastisol handelt es sich um eine Dispersion von PVC in hochsiedenden organischen Lösungsmitteln, die bei höherer Temperatur als Weichmacher fungieren. Beim Erwärmen der PVC-Plastisole diffundieren die Lösungsmittel in die dispergierten Polymere, lagern sich zwischen deren Makromolekülen ein und bewirken dadurch ein Plastifizieren. Beim Abkühlen gelieren PVC-Plastisole zu flexiblen, formstabilen und abriebfesten Systemen.
Als Weichmacher werden vorzugsweise Phthalate, d. h. von Phthalsäure abgeleitete Verbindungen, eingesetzt. Dabei kann ein Phthalat oder mehrere, z. B. zwei, voneinander verschiedene Phthalate verwendet werden. Zur Herstellung stabiler Schlagschäume ist es günstig, wenn mindestens 40% des Weichmachers schnell gelierend sind, wobei "schnell gelierend" ein auf diesem Gebiet üblicher Fachausdruck ist. Beispiele besonders geeigneter Phthalate sind Benzylbutylphthalat und Di-(2-ethylhexyl)phthalat, die besonders schnell gelierend sind. Als besonders günstig hat es sich erwiesen, wenn anteilsweise Benzylbutylphthalat im PVC-Plastisol vorhanden ist, da dadurch die Herstellung von feinzelligen Schäumen und Schaumstoffen besonders gut möglich ist. Die gesamte Weichmachermenge beträgt günstigerweise zwischen 40 und 80 Gew.-Teile pro 100 Gew.-Teile PVC. Bei diesen Weichmachermengen haben die Plastisole eine für die Verschäumung besonders günstige Viskosität.
Die vorstehend beschriebenen Plastisole können gegebenenfalls Hilfsstoffe enthalten, mit denen gewünschte Eigenschaften des Plastisols oder des Schaums eingestellt werden können. Beispiele solcher Hilfsstoffe sind Füllstoffe, wie Kreide und Schwerspat, Stabilisatoren zur Minderung der thermischen Zersetzung, wie Barium- und/oder Zinksalze mittlerer Carbonsäuren, Pigmente zur Erzielung bestimmter Farben, wie TiO2 und Ruß, und Flammschutzmittel, wie Tricresylphosphat. Die Menge der Hilfsstoffe wird so gewählt, daß die gewünschte Eigenschaft in besonders günstiger Weise erzielt wird.
Verfahren zur Herstellung von Plastisolen für Schlagschäume sowie dazu geeignete Materialien und Geräte sind dem Fachmann bekannt, wozu z. B. auf J. Simonik, Soc. Plast. Eng. Techn. Paper (1978), Seiten 773-776, verwiesen wird. Die dort beschriebenen Angaben ermöglichen es jedem Fachmann, geeignete Plastisole herzustellen; daher wird die Offenbarung dieser Druckschrift durch Bezugnahme in die vorliegenden Anmeldung aufgenommen.
Der Ausdruck "PVC" umfaßt sowohl Polyvinylchloridhomopolymere als auch Polyvinylchloridcopolymere sowie deren Gemische. Dabei können im Plastisol mehrere, z. B. zwei, voneinander verschiedene Polyvinylchloridhomopolymere vorliegen, die z. B. unterschiedliche Molekulargewichte aufweisen. Unter einem Polyvinylchloridcopolymer wird ein Copolymer aus Vinylchlorid und einem anderen, mit Vinylchlorid polymerisierbaren Monomer (Comonomer) verstanden, z. B. Vinylacetat, Vinylidenchlorid, Vinylether und Vinylester. Dabei kann der Comonomeranteil 5 bis 15 Gew.-% des Vinylchlorids betragen. Das Copolymer kann ein Block- oder ein Randomeopolymer sein. Im Plastisol können mehrere, z. B. zwei, voneinander verschiedene Polyvinylchloridcopolymere vorliegen, die z. B. unterschiedliche Molekulargewichte und/oder unterschiedliche Comonomere aufweisen. Das Plastisol kann auch ein Gemisch von mehreren, z. B. zwei, unterschiedlichen Polyvinylchloridhomopolymeren und von mehreren, z. B. zwei, unterschiedlichen Polyvinylchloridcopolymeren enthalten.
Vorstehend beschriebene Polymere können z. B. durch Emulsionspolymerisation, Mikrosuspensionspolymerisation und Massepolymerisation hergestellt werden.
Im erfindungsgemäßen Verfahren wird als Additiv (a) ein Erdalkalisalz einer Alkylarylsulfonsäure der Formel R-Ar-SO3H zum PVC-Plastisol zugegeben, wobei R für Alkyl und Ar für Aryl steht. Das Alkyl kann jedes beliebige Alkyl sein, wobei es vorzugsweise 8 bis 16 C-Atome, besonders bevorzugt 12 C-Atome aufweist. Das Alkyl kann unverzweigt oder verzweigt sein. Es kann über jedes beliebige seiner C-Atome an den Aryl-Rest gebunden sein. Unter dem Ausdruck "Alkyl", wie er in der vorliegenden Anmeldung verwendet wird, werden auch von Alkanen abgeleitete Moleküle verstanden, in denen ein oder mehrere Wasserstoffatome substituiert sind, z. B. durch NH2, NO2, Halogen, wie Chlor, oder OH. Der Ausdruck "Aryl" umfaßt aromatische Verbindungen jeglicher Art, wobei von Benzol oder Naphthalin abgeleitete Verbindungen bevorzugt sind. Das Erdalkaliion ist vorzugsweise Ca2+. Ein besonders geeignetes Additiv (a) ist Calciumdodecylbenzolsulfonat. Die Herstellung der Erdalkalisalze von Alkylarylsulfonsäuren kann durch Umsetzen handelsüblicher Alkylarylsulfonsäuren mit einem Erdalkalicarbonat erfolgen. Die Menge an Erdalkalisalz einer Alkylarylsulfonsäure kann 0,5 bis 3 Gew.-Teile pro 100 Gew.-Teile PVC betragen. Durch das Additiv (a) werden besonders gut schäumbare Plastisole erhalten.
Im erfindungsgemäßen Verfahren wird ferner ein nichtionogenes Tensid (Additiv (b)) zum PVC-Plastisol zugegeben. Dabei handelt es sich um Stoffe, die grenzflächenaktive Eigenschaften aufweisen, ohne dabei im wäßrigen Medium Ionen zu bilden. Die Wasserlöslichkeit der nichtionogenen Tenside wird in der Regel durch hydrophile Polyetherketten bedingt, d. h. sie sind Stoffe auf der Basis eines Epoxidadduktes, z. B. eines Ethylenoxid- oder Propylenoxidadduktes. Nichtionogene Tenside werden durch Anlagern von Epoxiden, vorzugsweise Ethylenoxid und/oder Propylenoxid, an organische Verbindung mit beweglichen Wasserstoffatomen, z. B. Fettalkohole, Fettsäuren, Fettamine und Fettsäureamiden, hergestellt. Für die Verwendung in den wasserfreien PVC- Plastisolen eignen sich nichtionogene Tenside mit einem Epoxidierungsgrad (Anzahl der von einem Epoxid abgeleiteten Gruppen pro Molekül organischer Verbindung) von 1-5 besonders gut, da dadurch eine sehr gute thermische Stabilität des Weich-PVC- Schaumstoffs erreicht wird. Die Menge an Additiv (d) beträgt günstigerweise 2-8 Gew.-Teile pro 100 Gew.-Teile PVC. Durch das Additiv (b) wird ein besonders gut schäumbares Plastisol erhalten.
Der Ausdruck "Verbindung mit zwei oder mehr Epoxigruppen", die als Additiv (c) im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt wird, umfaßt Verbindungen jeglicher Art, die zwei oder mehrere, z. B. drei, vier oder fünf, Epoxigruppen aufweisen. Vorzugsweise ist die Epoxiverbindung flüssig, wodurch eine besonders leichte Zugabe zum Plastisol und eine gute Durchmischung im Plastisol erreicht wird.
Diese Verbindung mit Epoxigruppen kann ein Epoxidharz oder ein Epoxid-Weichmacher sein. Unter "Expoxidharz" wird eine in der Regel oligomere Verbindung mit einer oder mehreren Epoxidgruppen verstanden. Epoxidharze können durch Umsetzen von Polyhydroxyverbindungen, z. B. Bisphenol A und Pentaerythrit, mit einem Überschuß Epichlorhydrin, z. B. einem zwei- bis vierfachen Überschuß, hergestellt werden, wobei durch die Größe des Epichlorhydrinüberschusses die physikalischen Eigenschaften des Epoxidharzes eingestellt werden können. Der Begriff "Epoxidweichmacher" weist auf stabilisierende Weichmacher auf der Basis epoxidierter Triglyceride (epoxidierte Pflanzenöle) hin, wie epoxidiertes Sojaöl und epoxidiertes Leinöl. Die Menge an Additiv (c), die dem Plastisol zugegeben wird, kann zwischen 2 bis 5 Gew.-Teile, insbesondere 3 bis 5 Gew.-Teile pro 100 Gew.-Teile PVC betragen. Durch diese Epoxiverbindung werden besonders gute hydrophobe Eigenschaften des Weich-PVC-Schaumstoffs erzielt.
Im erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Erdalkalisalz einer höheren Fettsäure als Additiv (d) dem Plastisol zugesetzt, wobei das Erdalkaliion vorzugsweise Ca2+ ist. Unter "höheren Fettsäuren" werden Alkancarbonsäuren und deren ungesättigte Vertreter verstanden, die mehr als 12 C-Atome, vorzugsweise 12-22 C-Atome, aufweisen. Besonders bevorzugt ist die höhere Fettsäure Stearinsäure. Die Menge an Additiv (d) beträgt günstigerweise 2 bis 6 Gew.-Teile pro 100 Gew.-Teile PVC. Durch diese Erdalkalisalze einer höheren Fettsäure wird in besonders günstiger Weise dem Weich- PVC-Schaumstoff eine hydrophobe Eigenschaft verliehen.
Unter dem Begriff "aliphatische Di- oder Polycarbonsäure" werden aliphatische Verbindung jeglicher Art verstanden, die zwei oder mehr, z. B. drei, vier oder fünf, Carboxylgruppen aufweisen. Besonders günstig sind Carbonsäuren, die aufgrund ihrer Struktur besonders bewegliche Wasserstoffatome an den Säuregruppen besitzen, d. h. stark sauer sind. Dabei hat es sich als günstig erwiesen, wenn der pK der ersten Stufe 1,5 bis 4,5 und der der zweiten Stufe 4,5 bis 6,2 beträgt. Beispiele der Dicarbonsäuren sind Maleinsäure, Adipinsäure, Bernsteinsäure und Sebacinsäure. Aliphatische Dicarbonsäuren, die für das erfindungsgemäße Verfahren geeignet sind, können auch solche sein, die dadurch erhalten werden, daß 2 Mol einer Dicarbonsäure mit 1 Mol Diol, z. B. Dipropylenglykol, umgesetzt werden, wobei die Dicarbonsäure eine der vorstehend genannten sein kann. Beispiele der Polycarbonsäuren sind Aconitsäure (E-1,2,3-Propentricarbonsäure) und Citronensäure.
Die Additive (a) bis (e) können in beliebiger Reihenfolge zum PVC-Plastisol zugegeben werden, wobei ein Teil der Additive bereits als Vormischung vorliegen kann. Da Carbosäuren mit Epoxi-Gruppen zu α-Hydroxyestern reagieren können, können aus den vorstehend beschriebenen Epoxiverbindungen und den aliphatischen Di- und Polycarbonsäuren unlösliche Polyadditionsprodukte entstehen. Aufgrund dieser Reaktion hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, die Additive (a), (b) und (e) vorzumischen, und diese Vormischung zum Plastisol zuzugeben, wobei das Plastisol das Additive (c) oder (d) oder beide bereits enthalten kann oder nach der Zugabe der Vormischung zum Plastisol zugesetzt werden können. Dabei können die Additive (c) und (d) getrennt oder gemeinsam zum Plastisol zugegeben werden, wobei in letzterem Fall diese eine zweite Vormischung bilden.
Im erfindungsgemäßen Verfahren wird vorgesehen, daß die schäumbare Zusammensetzung, die durch Zugabe der Additive (a) bis (e) zum PVC-Plastisol erhalten wird, geschäumt wird, d. h. zu einem Schaum verarbeitet wird. Dieses Schäumen kann in üblicher Weise erfolgen, d. h. durch mechanisches Einschlagen von Luft, wobei ein an sich bekannter Schaummischer verwendet werden kann.
Die Dichte von PVC-Plastisolen beträgt üblicherweise ca. 1,3 g/cm3. Das Schäumen erfolgt dabei günstigerweise so, daß die Dichte des Schaums 0,7 bis 0,5 g/cm3 beträgt. Dadurch wird in günstiger Weise ein mechanisch besonders stabiler Schaumstoff erzeugt, der gut auf eine Unterlage auftragbar ist.
Der Schaum wird dann in die gewünschte Form gebracht, z. B. durch Aufstreichen auf eine Unterlage, wie ein Trennpapier. Dieses Aufstreichen kann beispielsweise mittels eines Rakels erfolgen. Die Dicke der Schaumschicht kann 1 bis 10 mm, vorzugsweise 3 mm, betragen.
Danach wird der Schaum geliert, wodurch der Weich-PVC-Schaumstoff erhalten wird. Das Gelieren erfolgt durch Erwärmen auf z. B. 180°C und anschließendem Abkühlen. Die Dauer des Gelierens ist abhängig von der Form, in die der Schaum gebracht wurde. Wird der Schaum in Form einer Schicht mit einer Dicke von ca. 3 mm auf eine Unterlage aufgebracht, so beträgt die Gelierdauer ca. 5 Minuten.
Nach dem Gelieren kann der Schaumstoff vom Trennpapier entfernt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist eine Reihe von Vorteilen auf: Die im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzen Additive (a) bis (e) wirken nicht als Trennmittel und führen nicht zu Verklebungsschwierigkeiten beim Verkleben mit anderen Materialien. Sie haften auch nicht an den Metalloberflächen der Mischgefäße und der Verarbeitungsmaschinen an; sie können daher leicht und vollständig von den Maschinen entfernt werden. Des weiteren können in einfacher, schneller und kostengünstiger Weise Weich-PVC-Schaumstoffe hergestellt werden.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist weiterhin ein Weich-PVC-Schaumstoff, der durch das erfindungsgemäße Verfahren erhältlich ist, bei dem zu einem PVC-Plastisol folgende Additive zugesetzt werden:
  • a) ein Erdalkalisalz einer Alkylarylsulfonsäure der Formel R-Ar-SO3H, wobei R für Alkyl und Ar für Aryl steht,
  • b) ein nichtionogenes Tensid,
  • c) eine Verbindung mit zwei oder mehr Epoxigruppen,
  • d) ein Erdalkalisalz einer höheren Fettsäure und
  • e) eine aliphatische Di- oder Polycarbonsäure,
wodurch eine schäumbare Zusammensetzung erhalten wird, die dann geschäumt und anschließend geliert wird.
Das PVC-Plastisol, die zugesetzen Additive (a) bis (e) sowie die Verfahrensbedingungen sind vorstehend im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben.
Durch die vorstehend beschriebene Reaktion der Verbindung mit zwei oder mehr Epoxigruppen mit der aliphatischen Di- oder Polycarbonsäure, die während des Gelierens stattfinden kann, kommt es zur Ausbildung von in den erfindungsgemäßen Schaumstoff eingebauten Polyadditionsprodukten, wodurch ein Weich-PVC-Schaumstoff mit einer besonderen Struktur gebildet wird.
Die erfindungsgemäßen Weich-PVC-Schaumstoffe sind offenzellig, feinporig, weisen bei guter mechanischer Festigkeit eine niedrige Dichte auf und besitzen hervorragende Hydrophobizitätscharakteristiken, d. h. sie sind wasserabweisend. Beim PVC-Recycling treten keine Probleme auf, d. h. die erfindungsgemäßen Schaumstoffe können gut wiederverwertet werden. Außerdem sind sie thermisch stabil; sie verfärben sich beim Erwärmen nicht. Auch tritt keine Geruchsbelästigung auf. Darüber hinaus sind sie elastisch, so daß sie bei einer möglichen Verwendung als Fußboden den Trittschall mindern. Des weiteren fühlen sie sich wegen ihrer schlechten Wärmeleitfähigkeit warm an.
Die erfindungsgemäßen Schaumstoffe eignen sich für viele Einsatzzwecke auf dem Gebiet der Beschichtung von Materialien, insbesondere zur Beschichtung von Fußbodenbelägen.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.
Beispiel 1 Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Verwendung verschiedener Epoxiverbindungen
Es wurden folgende PVC-Pasten (PVC-Plastisole) angesetzt:
Tabelle 1
Vestolit® P 1415/K 80 ist ein Mikrosuspensions-PVC der Vestolit GmbH mit einem K-Wert 80; Vinnolit® C 65 V ist ein durch Suspensionspolymerisation hergestelltes Verschnittharz für PVC-Pasten von K-Wert 65 der Vinnolit GmbH; DOP ist die Abkürzung für Di-(2- ethylhexyl)phthalat; BBP ist die Abkürzung für Benzylbutylphthalat; Irgastab® BZ 505 ist ein handelsüblicher Barium-Zink-Stabilisator der Fa. Ciba; Edenol® D 81 ist epoxidiertes Sojaöl der Fa. Henkel mit einem Epoxi-Equivalentgewicht von ca. 270; Glycidether 162® ist ein synthetisches Epoxidharz der Deutschen Shell Chemie GmbH mit einem Epoxi- Equivalentgewicht von ca. 160; Epikote® 828 ist ein Epoxidharz der Deutschen Shell Chemie GmbH mit einem Epoxi-Equivalentgewicht von ca. 190; Ateval® VNR 1 der Fa. Böhme ist ein Dihalbester aus 2 Mol Maleinsäureanhydrid und 1 Mol Dipropylenglykol; Synthamid US 35 V der Fa. Böhme ist eine 25%ige Lösung von Ca-dodecylbenzolsulfonat in einem nichtionogenen Tensid, das das Umsetzungssetzungsprodukt von 1 Mol Kokosfettsäure mit 2 Mol Propylenoxid ist.
Die in Tabelle 1 aufgeführten Komponenten wurden zusammengegeben und zu einem Schaum geschlagen. Die erreichten Schaumdichten waren: Schaum 1: 0,68 g/cm3; Schaum 2: 0,67 g/cm3; Schaum 3: 0,72 g/cm3.
Von diesen Schäumen wurden Aufstriche auf Trennpapier in einer Dicke von 3 mm angefertigt und 5 Minuten bei 180°C geliert. Es entstanden feinzellige Weich-PVC-Schäume hoher Elastizität mit offenen Zellen. Die Schäume waren vollkommen hydrophob, was durch Aufsetzen eines Wassertropfens getestet wurde, der auf der Oberfläche verblieb. Die üblicherweise bei der Herstellung von Schäumen unter Verwendung von Silikonen auftretenden Probleme wurden nicht beobachtet.
Beispiel 2 Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Verwendung verschiedener Carbonsäuren
Es wurden folgende PVC-Pasten angesetzt:
Tabelle 2
Die in Tabelle 2 aufgeführten Komponenten wurden zusammengegeben und zu einem Schaum aufgeschlagen. Die Paste mit Sebacinsäure erreichte eine Dichte von 0,56. Die weitere Verarbeitung wurde durchgeführt wie bei Beispiel 1. Beide Schäume waren feinzellig, hoch elastisch und hydrophob. Die üblicherweise bei der Herstellung von Schäumen unter Verwendung von Silikonen auftretenden Probleme wurden nicht beobachtet.
Beispiel 3 Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Verwendung von Calciumstearat und Magnesiumstearat
Es wurden folgende PVC-Pasten angesetzt:
Tabelle 3
Die Verarbeitung der PVC-Pasten erfolgte wie in Beispiel 1 beschrieben. Es entstanden feinzellige, hoch elastische Schäume, welche hydrophob waren, wobei die bei der Herstellung von Schäumen unter Verwendung von Silikonen auftretenden Probleme nicht beobachtet wurden.
Vergleichsbeispiel 1 Herstellung eines Schaumstoffs ohne Verwendung von Schaumstandmittel (Ca-dodecylbenzolsulfat und nichtionogenes Tensid)
Es wurde folgende PVC-Paste angesetzt:
Tabelle 4
Die PVC-Paste nach der oben genannten Rezeptur konnte nicht zu einem Schaum geschlagen werden.
Vergleichsbeispiel 2 Herstellung eines Schaumstoffs ohne Verwendung von Erdalkalistearaten
Es wurde folgende PVC-Paste angesetzt:
Tabelle 5
Aus der genannten PVC-Paste konnte ein feinzelliger, hoch elastischer Schaum nach dem Verfahren von Beispiel 1 hergestellt werden. Dieser Schaum war jedoch hydrophil. Ein aufgesetzter Wassertropfen wurde sofort in die offenen Zellen eingesaugt.
Vergleichsbeispiel 3 Herstellung eines Schaumstoffs ohne Verwendung einer Epoxiverbindung
Es wurde folgende PVC-Paste angesetzt:
Tabelle 6
Aus der Paste von Beispiel 6 konnte ein feinzelliger, hoch elastischer Schaum nach dem Verfahren von Beispiel 1 hergestellt werden. Der Schaum war hydrophil. Ein aufgesetzter Wassertropfen wurde sofort in die offenen Zellen des Schaums eingesaugt.
Vergleichsbeispiel 4 Herstellung eines Schaums ohne Verwendung von Polycarbonsäure
Es wurde folgende PVC-Paste angesetzt:
Tabelle 7
Die Verarbeitung der Paste erfolgte wie bei Beispiel 1. Es wurde ein feinzelliger, hoch elastischer Schaum erhalten, welcher jedoch hydrophil war. Dies zeigte sich dadurch, daß ein aufgesetzter Wassertropfen sofort in die offenen Zellen eingesaugt wurde.

Claims (25)

1. Verfahren zur Herstellung von Weich-PVC-Schaumstoffen, bei dem zu einem PVC-Plastisol folgende Additive zugegeben werden:
  • a) ein Erdalkalisalz einer Alkylarylsulfonsäure der Formel R-Ar-SO3H, wobei R für Alkyl und Ar für Aryl steht,
  • b) ein nichtionogenes Tensid,
  • c) eine Verbindung mit zwei oder mehr Epoxigruppen,
  • d) ein Erdalkalisalz einer höheren Fettsäure und
  • e) eine aliphatische Di- oder Polycarbonsäure,
wodurch eine schäumbare Zusammensetzung erhalten wird, die geschäumt und anschließend geliert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das PVC ein Polyvinylchloridhomopolymer, ein Polyvinylchloridcopolymer oder ein Gemisch von diesen ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Alkylrest R 8 bis 16 Kohlenstoffatome aufweist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Ar von Benzol oder Naphthalin abgeleitet ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Additiv (a) in einer Menge von 0,5 bis 3 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teile PVC zugegeben wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das nichtionogene Tensid von Ethylenoxid und/oder Propylenoxid abgeleitete Polyetherketten aufweist.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyetherkette 1 bis 5 von Ethylenoxid und/oder Propylenoxid abgeleitete Einheiten aufweist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Additiv (b) in einer Menge von 2 bis 8 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teile PVC zugegeben wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung mit zwei oder mehr Epoxigruppen flüssig ist.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung mit zwei oder mehr Epoxigruppen ein Epoxidharz oder ein Epoxid-Weichmacher ist.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Epoxid- Weichmacher ein epoxidiertes Öl ist.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Additiv (c) in einer Menge von 2 bis 5 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teile PVC zugegeben wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Erdalkalisalz einer höheren Fettsäure ein Calcium-Salz ist.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die höhere Fettsäure Stearinsäure ist.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Additiv (d) in einer Menge von 2 bis 6 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teile PVC zugegeben wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicarbonsäure ausgewählt ist aus der Gruppe Maleinsäure, Bernsteinsäure und Sebacinsäure.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicarbonsäure das Umsetzungsprodukt von 1 Mol Diol mit 2 Mol einer Dicarbonsäure ist.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Polycarbonsäure ausgewählt ist aus der Gruppe Aconitsäure und Citronensäure.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Additiv (e) in einer Menge von 1 bis 6 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teile PVC zugegeben wird.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Additive (a), (b) und (e) vorgemischt und diese Vormischung zum Plastisol zugegeben wird.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Additive (c) und (d) getrennt oder gemeinsam zum Plastisol zugegeben werden.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Schäumen durch mechanisches Schlagen erfolgt.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelieren durch Erwärmen und anschließendem Abkühlen erfolgt.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Erwärmen auf eine Temperatur von ca. 180°C erfolgt.
25. Weich-PVC-Schaumstoff, erhältlich nach einem Verfahren der Ansprüche 1 bis 24.
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