DE2129523A1 - Geschaeumte thermoplastische Formkoerper - Google Patents
Geschaeumte thermoplastische FormkoerperInfo
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Description
2129523 FARBENFABRIKEN BAYER AG
LEVERKU S EN-Beyerwerk
Patent-Abteilung
G/Br 14. JUN11971
Die vorliegende Erfindung betrifft geschäumte thermoplastische oder elastisch-thermoplastische Formkörper, die mit
einer allseits geschlossenen Deckschicht umgeben sind, sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
Alle bisherigen Versuche, derartige Formkörper herzustellen, haben nicht zu einem vollen Erfolg geführt.
So erhält man nach dem Verfahren der deutschen Offenlegungsschrift
1,814,343 Formkörper folgender Beschaffenheit:
Der Schaumkern hat eine Dichte = 0,8 g/cnr, die Dichte
des Schaums ist nicht konstant, sondern abhängig vom Abstand zum Anguß. Das Verfahren erlaubt es nicht, die Dichte des
Schaums beliebig einzustellen. Da es sich um Spritzgußverfahren handelt, ist die Größe der herstellbaren Formteile beschränkt
.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, verschiedene ABS-folien aufeinanderzulegen und zwar treibmittelhaltige Folien
als Mittelschicht, nach oben und nach unten folgend treib-
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mittelfreie Folien und schließlich Deckfolien, z.B. aus Polyvinylchlorid oder Polymethylmethacrylat, und das so gebildete
Folienpaket in eine Presse unter Wärme-bzw. Druckeinwirkungen zu verschweißen. Bei diesem Verschweißvorgang
wird das Treibmittel aktiviert. Vergrößert man nun den Abstand der Preßplatten auf einen vorgegebenen Wert, dann
schäumt der innere Teil des Folienpaketes soweit auf, bis der Zwischenraum zwischen den Platten der Presse wieder ausgefüllt
ist. Nach dem Abkühlen erhält man eine sogenannte Sandwichplatte, die einen geschäumten Kern und nicht geschäumte
Deckschichten enthält. Diese Sandwichplatte wird durch pneumatische Warmverformung dann zu den endgültigen Formteilen
verarbeitet. Dieses Verfahren ist offensichtlich sehr diffizil und umständlich. Es hat zusätzlich auch noch weitere Nachteile,
nämlich
1) Die Formteile haben eine geringere Dicke als die Sandwichplatte
und ungleichmäßige Wandstärke je nach dem Verformungsgrad
.
2) Die Wandstärke ist durch die Stärke der Sandwichplatte und die Bedingungen des Formprozesses festgelegt und kann
innerhalb des Formteils nicht geändert werden.
3) Wegen der erforderlichen pneumatischen Warmverformung
können im Schaumkern der Sandwichplatte keine Armierungen oder Installationen angebracht werden.
4) Der Formprozeß läßt keine scharfen Kanten und stark gewölbte
Flächen zu·.
5).Eine allseitig geschlossene Deckschicht läßt sich praktisch
nicht herstellen.
Eine weitere Möglichkeit besteht daraus, zunächst durch Spritzguß
einen geschäumten Formkörper herzustellen, wobei man
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Schaumdichten kleiner als 0,5 g/cm' und gleichmäßige Dichte
nicht erreichen kann und diesen Körper dann mit einem Überzug zu versehen,ζ.B. zu lackieren. Hier ist also in jedem Fall
mindestens ein weiterer Arbeitsgang erforderlich und oft noch eine Nachbehandlung wie Schleifen oder Glätten bzw. Ausrüstung
oder Armierung.
Eine letzte Möglichkeit zur Herstellung von Formkörpern mit Kern aus einem geschäumten Material und einer Deckschicht ist
der sogenannte Rotations- oder Schleuderguß,z.B. gemäß Offenlegungsschrift
1,812,772. Hier kann man zwar eine gleichmäßige Schaumdichte erzielen, jedoch keine Formteile mit variablen
Wandstärken und abgegrenzten Zonen verschiedener Dichte herstellen. Eine geschlossene Deckschicht entsteht nur auf einer
Seite des Schaumkerns. Das Verfahren erfordert überdies eine aufwendige Apparatur.
Gegenstand der Erfindung sind Formkörper aus
A) einem Kern aus einem geschäumten thermoplastischen oder elastisch-thermoplastischen Polymeren mit einer konstanten
Dichte zwischen 0,2 und 0,8 g/cnr oder mit in ihrer Dichte verschiedenen Zonen konstanter Dichte zwischen 0,2 und
0,8 g/cnr und
B) einer den Kern A) allseitig vollständig umschließenden homogenen Deckschicht aus einem weichmacherhaltigen Vinylchlorid-Polymerisat.
Der Kern A) kann grundsätzlich aus jedem geschäumten thermoplastischen
oder elastisch-thermoplastischen Polymeren bestehen. Beispiele hierfür sind Copolymerisate des Styrols mit anderen
Vinyl- bzw. Vinylidenverbindungen (z.B. Acrylnitril, Methyl- ■
methacrylat); Polymethylmethacrylat; Homo- und Copolymerisate des Vinylchlorids.
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Besonders geeignet sind sogenannte kautschukmodifizierte 2-Phasen-Kunststoffe.
Hierunter werden Mischungen aus einer elastifizierenden Komponente und einer thermoplastischen Komponente
verstanden, die miteinander begrenzt verträglich sind. Im allgemeinen stellt die thermoplastische Komponente die kontinuierliche
Phase und die elastifizierende Komponente die diskontinuierliche Phase im Gemisch dar. Die elastifizierende Komponente
ist meist ein Pfropfpolymerisat,dessen Pfropfbasis ein
Kautschuk ist. Besonders geeignete Kautschuke sind Homo- bzw.
Copolymerisate des Butadiens oder Isoprens mit nicht mehr als 50 Gew.-% copolymerisiertem Styrol, Acrylnitril und/oder einem
niederen Alkylester der Acryl- oder Methacrylsäure. Weiter geeignet sind Polyalkylacrylate, z.B. Polybutylacrylat,oder Copolymerisate
das Butylacrylats mit anderen niederen Alkylestern (bevorzugt C. - Cg) der Acryl- bzw. Methacrylsäure, trans-
bzw. cis-Polypentenamer, Blockcopolymerisate von Butadien und Styrol, Äthylen-Propylen-Terpolymerisate (Terkomponente z.B.
Hexadien-1,5, Norbornen, Norbornadien) und chloriertes Polyäthylene.
Auf solche Kautschuke wird nun Styrol und/oder ein Styrolderivat, z.B. ein Alkylstyrol. wie oL-Methylstyrol oder Paratert.-Butylstyrol
und gegebenenfalls zusätzlich Acrylnitril und/ oder ein Acrylnitrilderivat, z.B. ein Alkylacrylnitril" wie Methacrylnitril
pfropfpolymerisiert. Zusätzlich oder auch als einzi-, ges Monomer kann Methylmethacrylat pfropfpolymerisiert werden.. Das
so erhaltene Pfropfpolymerisat kann dann mit einer thermoplastischen Komponente gemischt werden, die in der Regel ein thermoplastisches
Harz darstellt, das aus den oder dem gepfropften Monomeren gewonnen wird. Bei Kautschukgehalten kleiner als 50 % können
die Pfropfpolymerisate auch für sich alleine eingesetzt werden.
Die Deckschicht B) besteht aus einem weichmacherhaltigen Vinylchlorid-Polymerisat,
insbesondere ist hierfür geeignet eine Mischung aus
a) 30 - 90 Gew.-/o eines Vinylchlorid-Polymerisats, das höchstens
30 Gew.-% Comonomere enthält und dessen K-Wert nach
Fikentscher zwischen 40 und 90 liegt und
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b) 70-10 Gew.-96 eines Weichmachers.
Als Weichmacher sind gesättigte oder ungesättigte monomere oder polymere Weichmacher oder beliebige Mischungen daraus
brauchbar.
Geeignete Monomerweichmacher sind Adipinsäure-, Glutarsäure-, Phthalsäure-, Tetrahydrophthalsäure-, Hexahydrophthalsäure-,
Azelainsäure-, Sebacinsäure-, Benzoesäure- und Trimellitsäure-Mono-
oder Diester, sowie Di- oder Triester der Phosphorsäure -,
bevorzugte Veresterungskomponenten sind aliphatische Alkohole mit 4 bis 20 C-Atomen. Ebenfalls geeignet sind Alkylsulfonsäureester
von Phenolen und Cresolen, deren Alkylreste 13 21 C-Atome enthalten.
Geeignete ungesättigte Weichmacher sind Diallylphthalat, Adipinsäurediallylester,
die verschiedenen Diallylester von Homologen der Adipinsäure, Athylenglykoldimethacrylat, Polyäthylenglykoldimethacrylat,
Allylacrylat, Allylmethacrylat und andere multifunktionelle Ester der Acryl- oder Methacrylsäure.
Geeignete Polymerweichmacher sind Polykondensationsprodukte aus gesättigten und/oder ungesättigten Dicarbonsäuren und mehrwertigen
Alkoholen, insbesondere Polykondensationsprodukte der Succinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Sebacinsäure, Azelainsäure,
Phthalsäure, Tetrahydrophthalsäure, Hexachlorendomethylentetrahydrophthalsäure,
Trimellitsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Itaconsäure oder Citaconsäure mit Äthylenglykol,
Diäthylenglykol, Propan-, Butan-, Hexandiol, Trimethylolpropan oder Pentaerythrit.
Ein besonders bevorzugtes Material für den Kern A) ist ein Polymerisat der folgenden Zusammensetzung
1. 5-6O Gew.-% eines kautschukelastischen Butadien- oder
Isopren-Polymerisats mit nicht mehr als
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50 Gew.-% copolymerisiertem Styrol, Acrylnitril bzw. den niedrigen Alkylestern der
Acryl- bzw. Methacrylsäure oder Polyalkylacrylate oder eis- und trans-Polypentenamer
oder Äthylen-Propylen-Terpolymerisat mit einem Gehalt an Terkomponente von maximal
10 Gew.-%;
2. 95 - 40 Gew.-% polymerisiertes a) Styrol, Alkylstyrol, Me-
thylmethacrylat oder Mischungen daraus und b) Styrol, Acrylnitril, Alkylacrylnitril,
Methylmethacrylat oder Mischungen daraus im Gewichtsverhältnis von a):b)=95:5 bis 50:50
wobei die Monomeren 2 ganz oder teilweise in Gegenwart des
Kautschukpolymerisats polymerisiert worden sind und ein verbleibender
Rest der Monomeren 2 in für sich copolymerisierter Form zugemischt wird.
Besonders bevorzugte weichmacherhaltige Vinylchlorid-Polymerisate für die Deckschicht B) sind Mischungen aus
a) 30-85 Gew.-^, bevorzugt 50 - 85 Gew.-96 eines Vinylchlorid-
Copolymerisats mit maximal 20 Gew.-% Comonomeren
mit einem K-Wert nach Fikentscher ■ von 55 - 80,das für eine Plastisolherstellung
geeignet ist; oder eine Mischung aus 90-30 Gew.-%, bevorzugt 40 - 85 Gew.-96,
Vinylchlorid-Polymerisat mit einem K-Wert von 55 - 80 und einer Teilchengröße von
0,2 - 50 /u, bevorzugt 0,2 - 20 /U und
10-70 Gew.-?6, bevorzugt 60 - 15 Gew.-%
Vinylchlorid-Polymerisat mit einem K-Wert von 55 - 80 und einer Teilchengröße von
50 - 500 ,u
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b) 70 - 15 Gew.-% eines gesättigten oder tinge sättigten Monomerweichmachers
oder Mischlingen daraus, in denen sich die Vinylchlorid-Polymerisate nicht vollständig lösen. Solche Weichmacher
sind z.B.
1) Ester der Phthalsäure, Adipinsäure, Sebacinsäure, Azelainsäure, Phosphorsäure,
Trimellithsäure, Pyromellithsäure, Benzoesäure, und wobei der alkoholische
Rest der Estergruppe 4-13 C-Atome umfaßt und die Esteralkohole gleich oder verschieden sein können;
2) Dialkylphthalat oder multifunktionelle
Acrylsäure- bzw. Methacrylsäureester, wie Athylenglykoldimethacrylat, Polyäthylenglykoldimethacrylat,
Allylacrylat bzw. Allylmethacrylat.
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Formkörper kann man zunächst das weichmacherhaltige Vinylchlorid-Polymerisat, aus dem
die Deckschicht entsteht (B) in streichbarer, spachtelbarer oder spritzbarer Form auf die Innenflächen einer ein- oder
mehrteiligen Form in einer Schichtdicke von beispielsweise 0,1 - 2 mm aufbringen. Hierzu muß die Form auf 30 - 1500C
vorgewärmt sein. Danach wird die Form vollständig mit ein chemisches oder physikalisches Treibmittel enthaltenden Körnern
aus dem Polymeren, das den Kern (A) bilden soll, gefüllt. Die Form wird dann gasdurchlässig verschlossen und auf eine
Temperatur von 150 - 2700C gebracht. Sie wird so lange bei
dieser Temperatur gehalten, bis auch an den Stellen größter Massehäufung eine gleichmäßige Schaum- und Deckschichtbildung
erfolgt ist.
Die zur Herstellung des Kerns (A) verwendeten Polymeren müssen also in rieselfähiger Form vorliegen, z.B. als Körner
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Perlen oder Granulat. Die Korngröße ist bevorzugt 0,5-4 mm,
besonders bevorzugt 0,5 bis 3 mm. Es ist besonders günstig, Perlen oder Granulate zu wählen, deren Schüttgewicht gleich
ist der Dichte des nach der Verschäumung resultierenden Schaumstoffs.
Das für die Verschäumung der Polymeren erforderliche Treibmittel muß in den Körnern selbst enthalten sein, d.h. es darf
sich nicht an der Oberfläche der Körner befinden. Es ist also erforderlich, das Treibmittel bereits bei der Herstellung der
Polymeren in Form von Granulaten einzuarbeiten oder in einem besonderen Compoundierungsprozeß. Es können chemische und
physikalische Treibmittel verwendet werden. Bei Verwendung chemischer Treibmittel muß man dafür sorgen, daß ihre Zerfallstemperatur
mit dem Verarbeitungsbereich des betreffenden Polymeren übereinstimmt. Chemische Treibmittel im Sinne der
Erfindung sind also chemische Verbindungen, die bei vorgegebenen Temperaturen unter Abspaltung eines inerten Gases zerfallen;
beispielsweise seien genannt Azodicarbonamid, Sulfohydrazide
sowie bevorzugt Benzazimide. Physikalische Treibmittel im Sinne der vorliegenden Erfindung sind im wesentlichen
niedrig siedende inerte Lösungsmittel. Der Siedepunkt dieser Lösungsmittel muß unter der Glastemperatur des betreffenden
Polymeren liegen. Beispiele hierfür sind niedrig siedende Kohlenwasserstoffe wie Pentan oder Hexan und niedrig
siedende Halogenkohlenwasserstoffe, bevorzugt Fluorchlorkohlenwasserstoffe. Die Menge dieser Treibmittel muß ausreichen,
um eine völlige Verschweißung des Polymergranulats zu gewährleisten. Im allgemeinen verwendet man zwischen 0,5 und 5 %t
bezogen auf das Gewicht des Polymeren. Man kann auch bereits vorgeschäumte Polymere verwenden. Dann ergibt sich die Möglichkeit,
das Schüttgewicht des Materials, das die Dichte des Schaums bestimmt, in weiten Grenzen zu variieren. Um Zonen verschiedener
Dichte im Kern (A) zu erzielen, benutzt man Granulate mit verschiedenem Schüttgewicht. Dies ist überall dort von
Vorteil, wo ein Formkörper aus Gründen der Steifigkeit große
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Wanddickenänderungen hat, z.B. Rippen oder verstärkte Kanten.
Die Vorverschäumung der Polymeren läßt sich auf zwei verschiedenen
Wegen erreichen. Man kann mehrere Treibmittel mit verschiedener Reaktionstemperatur benutzen und das bei niedrigerer
Temperatur spaltende bzw. siedende Treibmittel in einer Vorstufe verschäumen lassen. Man kann auch nur ein Treibmittel
einsetzen und dies in einem Compoundierungsprozeß teilweise verschäumen lassen. Es bleibt dann der zweite Teil für den
eigentlichen Formprozeß erhalten.
Die weichmacherhaltigen Vinylchloridpolymere für die Deckschicht
(B) werden so gewählt, daß eine gewisse Verträglichkeit mit dem Kern (A) gegeben ist, und«daß sich die Deckschicht des
Formkörpers nicht ablösen kann. Sie müssen bei der Verarbeitungstemperatur die gleiche oder eine höhere Viskosität besitzen
als die schäumende Schmelze.
Die Verträglichkeit zwischen Deckschicht und Schaumkern kann gegebenenfalls mit textlien oder nicht textlien Geweben als
Haftvermittler verbessert werden. Man kann gegebenenfalls auch Weichmacher verwenden oder mitverwenden, die den Kern
teilweise anlösen oder anquellen und dadurch in gewissem Umfang verklebend wirken.
Die Härte der Deckschicht kann durch Zusatz von Füllstoffen oder harten und spröden Polymerisaten, wie Styrol-Acrylnitril-Copolymerisaten
oder Polymethylmethacrylat beeinflußt werden.
In die Deckschicht können auch Pigmente und Farbstoffe eingearbeitet
werden. Der Deckschicht können auch flammhemmende Additivs, wie z.B. Antimontrioxid oder halogenhaltige Phosphorsäureester
zugefügt werden.
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Die für die Deckschicht verwendeten Vinylchlorid-Polymerisate
enthalten in jedem Falle Stabilisatoren. Beispielhaft seien hierfür genannt: Dialkylzinnmercaptlde, Dialkylzinnmaleinsäurehalbester,
die Barium-Cadmium-Salze höherer Carbonsäuren sowei Diphenylthioharnstoff oder 2-Phenylindol. Auch Costa-
bilisatoren können zugesetzt werden, z.B. epoxydiertes Soja-
oder Leinöl, n-Alkylepoxystearate, Epoxidharze oder Chelatbildner,
wie Alkyl-Arylphosphite oder Alkylphosphite, und UV-Stabilisatoren
und Lichtschutzmittel.
Bevorzugt soll die Deckschicht der erfindungsgemäßen Formkörper
gesättigte und ungesättigte Monomer- oder Polymerweichmacher nebeneinander enthalten. Man erhält dann mit relativ
hohen Weichmachergehalten niedrigviskose und damit gut sprüh- oder spritzfähige Plastisole, die durch Polymerisations- und
Vernetzungsreaktipnen eine zähelastische harte Deckschicht ergeben, aus der der Weichmacher nicht auswandern, verdunsten
oder extrahiert werden kann.
Besonders günstig ist, den Vinylchlorid-Polymeren Peroxide in kleinen Mengen zuzusetzen, deren Zerfallstemperatur im Bereich
der Verarbeitungstemperatur liegt. Beispielhaft seien hierfür genannt: Benzoylperoxid, tert.-Butylperbenzoat, Dicumylperoxid,
Cumolhydroperoxid, Di-tert.-butylperoxid.
Die Vinylchlorid-Polymerisate können auch 0,1 - 5 % Gleit-,
Streck- und Verlaufsmittel enthalten, z.B. gesättigte oder ungesättigte Fettsäureester.
Im folgenden ist eine beispielhafte Rezeptur für die Deckschicht
angegeben:
40 - 85 Gew.-Teile Vinylchlorid-Homo- oder Copolymerisat
60 - 15 Gew.-Teile Weichmacher
vernetzbarer zu unvernetzbarer Weichmacher
100 : 0 bis 0 : 100
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0,5 Gew.-Teile Epoxid-Stäbilisator bzw. Weichmacher 0,5 - 10 Gew.-Teile PVC-Stabilisator
0,1 - 5 Gew.-% Peroxid, bezogen auf vernetzbaren Weichmacheranteil
0-10 Gew.-Teile Viskositätsemiedriger 0-5 Gew.-Teile Pigmente, Farbstoffe, Verlaufamittel und
UV-Stabilisatoren
Die bei der Herstellung der Formkörper in der Form auftretenden
Schäumdrücke liegen.unterhalb 5 Atmosphären, wenn Gas, welches sich z.B. zwischen den Granulatkörnern befindet, aus
der Form entweichen kann. Dies wird sichergestellt durch Entgasungs- bzw. Austriebsöffnungen an unauffälligen Stellen
der Form oder durch kleine Röhrchen, die an Stellen großer Wanddicken, Rippen usw. einen Luftausgleich zwischen Füllgut
und Außenwelt ermöglichen.
Da das Verschäumen von der Formwand zur Formmitte fortschreitet, tritt praktisch kein Forminnendruck auf, solange Gas nach
außen entweichen kann. Erst wenn die oberflächenfernsten Schichten zu schmelzen und zu schäumen beginnen, wird ein
geringfügiger Druck aufgebaut. Dann ist der Prozeß aber bereits beendet.
Deshalb können Formen in Leichtbauweise verwendet werden, z.B. Formen aus 1 - 2 mm dicken Stahlblechen, die durch Stahlprofile
in einer geeigneten Stützkonstruktion (Stahlkorsett) befestigt sind. Ebenso ist es möglich, als Formmaterial Aluminiumbleche zu verwenden oder Formen ausgearbeitet aus Aluminiumblöcken.
Die Formkörper der vorliegenden Erfindung sind echte Verbundwerkstoffe.
Es ergeben sich neue und bisher mit Thermoplasten nicht zugängliche Einsatzgebiete, z.B. im Fahrzeug-, Bootsund
Schiffsbau, für die Herstellung von vorgefertigten Bauelementen und Sanitäreinheiten sowie in der Möbelfertigung.
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Wenn nicht anders vermerkt, sind in den folgenden Beispielen Teile stets Gewichtsteile
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Beispiel 1 A. Form
Es wird eine zweiteilige Form aus 2 mm Stahlblech, bestehend aus einem wannenförmigen Mantel und einem wannenförmigen Kern
mit folgenden Abmessungen benutzt
Mantel | Höhe | Breite | Tiefe | mm | |
a) | Kern | 1.600 | 600 | 90 | mm |
b) | 1.570 | 570 | 75 | ||
Mantel und Kern sind mit einem Stützkorsett versehen. Als Abschluß
dient ein Profilrahmen, der Mantel und Kern zusammenhält. In dieses Profil (vergl.Figur 2) sind im Abstand von
15 mm Nuten von 5 mm Tiefe in der Breite der Blechstärke ge*-
fräst, angeordnet. Durch diese Profile werden Mantel und Kern
gehalten. Der Profilrahmen hat im Abstand von jeweils 150 mm Bohrungen mit einem Durchmesser von 4 mm, die ein Entweichen
der Luft bzw. einen eventuell auftretenden Austrieb ermöglichen. An zwei Stellun des Rahmens ist eine solche Bohrung mit
einem Ermetorohr von ca. 2 mm Innendurchmesser versehen, das 25 mm in den Form-Hohlraum eintaucht.
Der Profilrahmen selbst wird mittels Klammern am Stützkorsett befestigt.
Die unter A. Beschriebene Form wird in eine geschlossene Kabine gebracht und mit Heißluft auf 1000C vorgewärmt. Bei dieser
Temperatur wird dann auf die Innenseite des Mantels, des Kerns und des Profilrahmens mit einer Spritzpistole eine PVC-Weichmacherpaste
aufgespritzt, so daß eine 0,5 - 0,7 mm starke Schicht entsteht.
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Diese Paste besteht aus: AH
440 Gew.-Teilen eines Polyvinylchlorid-Homopolymerisats vom
K-Wert 70, mit Schüttgewicht 0,3 g/cnr und
einer Korngröße <10/u;
385 Gew.-Teilen eines Polyvinylchlorid-Homopolymerisats vom
K-Wert 65, mit Schüttgewicht 0,65 g/cm3 und einer Korngröße =150/u;
220 Gew.-Teilen Dioctylphthalat;
22 Gew.-Teilen Talöls (Loxiol ¥ 502);
44 Gew.-Teilen Zinnmercaptid;
33 Gew.-Teilen epoxydiertes Sojaöl;
11 Gew.-Teilen Cadmiumsulfid oder Selenid (Handelsbezeichnung Cadmopurrot BNPM)
Die spritzfähige Paste wurde mit einem schnell laufenden Rührer bei 20 - 300C hergestellt.
Zur Herstellung einer homogenen und in sich geschlossenen Deckschicht muß
a) die Verarbeitungstemperatur eingehalten werden
b) darf über die Werkzeugoberflachen praktisch kein Temperaturgradient
vorliegen, d.h. eine gleichmäßige Beheizung ist notwendig,
c) muß die Viskosität der Deckschicht größer sein als die Viskosität
des Schaums.
Nach dem Aufbringen der Deckschicht gemäß B. wird die Form
aus der Kabine entfernt und nach Abkühlung mit dem unter Ai
beschriebenen und gemäß B. beschichteten Profilrahmen bis auf eine Einfüllöffnung verschlossen. Durch die Öffnung werden
bei Schräglage der Form eingefüllt:
Le A 13 771 - 14 -
209852/0899
ca. 8650 g eines auf eine Dichte von 0,86 g/cnr vorgeschäumten
thermoplastischen Granulats der folgenden Zusammensetzung (Angaben bezogen auf jeweils 100 Teile der thermoplastischen
Formmasse):
'30,0 Gew.-Teile Pfropfpolymerisat von 35 Gew.
% Styrol und 15 Gew.-% Acryl
nitril auf 50 Gew.-% Butadien-Styrol-Copolymerisat
90 : 10;
100 Gew.-Teile
70,0 Gew.-Teile Styrol-Acrylnitril-Copoly-
merisat 70 : 30, tu= 0,60
(0,5 %ige Lösung in Dimethyl formamid bei 20°C);
2,0 Gew.-Teile des Bisstearylamids des Äthy
lendiamins
3,0 Gew.-Teile Polypropylenglykol vom Molge wicht 1800;
2,0 Gew.-Teile Azodicarbonamid;
Schüttgewicht des Granulats: ca. 520 g/l.
Die Form wird dann mit einer letzten Profilleiste vollständig geschlossen und wieder in eine Heizkabine gebracht. Mit einem
Luftstrom von 3000C wird dann auf eine Temperatur von 180 1850C
aufgeheizt und diese Temperatur ca. 10 Minuten gehalten. Hiernach wird das Werkzeug mit Wassernebel abgesprüht und der
Formkörper entformt.
Es resultiert ein ca. 9,8 kg schwerer wahnenförmiger Formkörper
mit einer geschlossenen Deckschicht und einem Schaumkern einer gleichmäßigen Dichte von 0,52 g/cm .
Le A 13 771
- 15 -
20985 2/0899
Beispiele 2-5
Es wird wie in Beispiel 1 gearbeitet, jedoch mit den folgenden
vorgeschäumten Thermoplastengranulaten (Angaben bezogen auf jeweils 100 Gew.-Teile der thermoplastischen Formmasse):
100 Gew.-Teile
40,0 Gew.-Teile Pfropfpolymerisat von 35 Gew.-
% Styrol und 15 Gew.-% Acrylnitril
auf 50 Gew.-% Copolymerisat von 95 Gew.-% Butylacrylat
und 5 Gew.-% Me thacrylamidmethylolmethyläther;
60,0 Gew.-Teile Styrol-Acrylnitril-Copoly-
merisat 70 : 30 η, ± = 0,60
(0,5 %ige Lösung DMF 200C);
2,0 Gew.-Teile des Bisstearylamid des Äthy-
lendiamins;
3,0 Gew.-Teile Polypropylenglykol vom Molgewicht 3000;
2,0 Gew.-Teile Azodicarbonamid;
Schüttgewicht des Granulats 570 g/l.
30,0 Gew.-Teile des Pfropfpolymerisats gemäß
70,0 Gew.-Teile eines oL-Methylstyr öl-Acrylnitril
70 : 30 - Copolymerisate IfI1 = 0,65 (DMF 0,5 %ige
Lösung).
Zuschlagstoffe wie in Beispiel 1
Schüttgewicht des Granulats 620 g/l.
Schüttgewicht des Granulats 620 g/l.
Le A 13 771
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209852/0899
Beispiel 4
Aty
"35,0 Gew.-Teile Pfropfpolymerisat von 14
Gew.-% Styrol, 5 Gew.-Ji Acrylnitril sowie 31 Gew.-#
Methylmethacrylat auf 50 Gew.- % Polybutadien;
100 Gew.-Teile/
65,0 Gew.-Teile Terpolymerisat von 28 Gew.-#
Styrol, 11 Gew.~% Acrylnitril sowie 61 Gew.-% Methylmethacrylat
einer Intrinsic-Viskosität JJlJ von 0,63 (DMP, 0,5 #ige Lösung 200C)
Die übrigen Zuschlagstoffe sind wie in Beispiel 1.
Schüttgewicht des Granulats 580, g/l.
100,0 Gew.-Teile Pfropfpolymerisat von 87,5 Gew.-% einer Mischung
aus 75 Gew.-% Styrol und 25 Gevr.-%
Acrylnitril auf 12,5 Gew,-% Äthylen-Propylen-Terpolymerisates
(Terkomponente: Äthyliden-Norbornen) Handelsbezeichnung: Epsyn
1,5 Gew.-Teile Calcium-Stearat
1,5 Gew.-Teile des Bisstearylamids des Äthylendiamins
2,0 Gew.-Teile Benzazimis.
Schüttgewicht des Granulats 640 g/l.
In den Beispielen 2-5 resultiert bereits ein wannenförmiger Formkörper mit allseits geschlossener Deckschicht, dessen
Schaumkern eine gleichmäßige Dichte aufweise, die weitgehend dem-Schüttgewicht des eingesetzten Granulats entspricht.
Le A 13 771 - 17 -
209 8 52/089 9
Beispiel 6 A. Form
Es wird eine zweiteilige Form, bestehend aus einem L-förmigen Mantel und einem L-förmigen Kern gemäß Figur 1 benutzt.
Als Formmaterial findet 1,5 mm Stahlblech Verwendung« Einzelheiten
der Formkonstruktion sind wie in Beispiel 1.
Die Teile der Form werden in eine geschlossene Heizkabine gebracht
und mit Heißluft auf 1000C vorgewärmt. Bei dieser Temperatur
wird dann auf die jeweiligen Innenseiten des Mantels und Kerns mit einer Spritzpistole eine 0,8 - 1 mm starke Schicht
aus einer PVC-Weichmacher-Paste folgender Zusammensetzung aufgespritzt:
840,0 Gew.-Teile Polyvinylchlorid vom K-Wert 70, mit Schüttgewicht
0,65 g/cnr und einer Korngröße ^10/u;
735,0 Gew.-Teile Polyvinylchlorid vom K-Wert 65, mit Schüttgewicht
0^65 g/cnr und einer Korngröße
U 500/Uj
42,0 Gew.-Teile Talöl (Handelsbezeichnung: Loxiol W 502); ·
63,0 Gew.-Teile epoxydiertes Sojaöl;
105,0 Gew.-Teile Barium-Gadmium-Laurat;
105,0 Gew.-Teile Barium-Gadmium-Laurat;
420,0 Gew.-Teile vernetzbarer Weichmacher (Handelsbezeichnung:
Pleximon 701);
105,0 Gew.-Teile Dioctylphthalat;
84,0 Gew.-Teile Eisenoxidbraun (Pigment) 8,0 Gew.-Teile Dicumylperoxid.
84,0 Gew.-Teile Eisenoxidbraun (Pigment) 8,0 Gew.-Teile Dicumylperoxid.
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Das Peroxid wurde der fertigen Paste erst unmittelbar vor dem
Aufsprühen auf die Form zugefügt.
Im übrigen wurde wie im Beispiel 1 unter B gearbeitet.
Nach dem Aufbringen der Deckschicht gemäß B. werden die beiden Formhälften aus der Kabine entfernt und nach Abkühlung auf
Raum-Temperatur mit einem Profilrahmen (ebenfalls beschichtet) wie er im Prinzip bereits im Beispiel 1 beschrieben ist, bis
auf eine Einfüllöffnung verschlossen. Durch diese Öffnung werden unter Schräglage der Form eingefüllt:
ca. 7400 g eines vorgeschäumten thermoplastischen Granulats
der folgenden Zusammensetzung (Angaben bezogen auf jeweils 100 Gew.-Teile der thermoplastischen Formmasse):
30,0 Gew.-Teile Pfropfpolymerisat von 35
Gew.-96 Styrol und 15 Gew.-%
Acrylnitril auf 50 Gew.-?6
100 Gew.-Teile
stark vernetzten Polybutadien;
70,0 Gew.-Teile Styrol-Acrylnitril-Copolymeri-
sat 70 : 30, ^t1 = 0>60 (0,5
%ige Lösung in DMF 200C);
2,0 Gew.-Teile des Bisstearylamids des Äthy-
lendiamins;
3»0 Gew.-Teile Polypropylenglykol vom Molgewicht 2000;
2,0 Gew.-Teile Azodicarbonamid;
Diesr Mischung werden vor der eigentlichen Compoundierung noch 0,5 Gew.-Teile Natriumbicarbonat pro 100 Gew.-Teile Mischung
zugesetzt, so daß nach der Granulierung ein vorge-
Le A 13 771 -19 -
20985 2/0899
schäumtes Granulat vom SchUttgewicht 520 g/l erhalten wird.
Im übrigen wird, wie in Beispiel 1 verfahren. Nach der Entformung
resultiert ein L-förmiger Formkörper von ca. 9»8 kg Gewicht,
dessen Schaumkern eine gleichmäßige Dichte von ca. 0,52 g/cnr aufweise. Über dem Schaumkern liegt eine allseits geschlossene
Deckschicht aus einem überwiegend polymerweichmacherhaltigen PVC. Die Menge an Monomerweichmacher ist so niedrig,
daß selbst im Falle des Auswanderns die Eigenschaften des benachbarten Schaumstoffs nicht verändert werden.
Es wird wie in Beispiel 6 verfahren aber
1) Als thermoplastische Formmasse zur Herstellung des Schaumkerns
ein reines Styrol-Acrylnitril-Copolymerisat (*£. =
0,75) in Form des vorgeschäumten Granulats eingesetzt. Die
übrigen Zuschlagstoffe werden beibehalten.
2) Bei der Herstellung der Deckschicht wird als vernetzbarer Weichmacher Trimethylpropantrimethacrylat (Handelsbezeichnung:"
Pleximon 786) eingesetzt.
Beispiel 8
A. Form
fc Die verwendete Form besteht im Prinzip aus zwei Kästen, wobei
der größere Kasten als Mantel über einen kleineren Kasten als Kern gestülpt ist. Der als Kern dienende kleinere Kasten besitzt
einen außen umlaufenden Rand aus einem Flacheisen, das den größeren Kasten nach dem Überstülpen in einer bestimmten
Position festhält.
Abmessungen:
Höhe Breite Tiefe
Kleiner Kasten (Hohlkern) ~ 760 325 305 mm
Großer Kasten (Mantel) 790 355 320 mm
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2 0 9 8 ü ."/08 S d
Beide Kästen sind aus 1,5 mm dickem Stahlblech zusammengeschweißt
und zur Gewährleistung der Maßhaltigkeit durch ein Stützkorsett aus einem quadratischen Hohlprofil mit den äußeren
Abmessungen 30 χ 30 mm verstärkt.
Zur Formfjillung wird der kleinere Kasten, der eine Entformungsschräge
von 2° an'4 Seiten besitzt, mit der Öffnung nach unten auf einen Rütteltisch gesetzt. Der als Mantel dienende
größere Kasten ist klappbar konstruiert. Man setzt die Form zusammen, indem man zunächst die vier Seiten des größeren
Kastens um den kleineren Kasten wie ein Band herumklappt. Dabei greift eine 5 mm tiefe Nut in der Innenseite des Außenkastens
um das Flacheisen, das den Rand des Innenkastens bildet. Die nahezu parallelen Seitenflächen der Kästen haben einen
mittleren Abstand von 15 mm. Dann wird die Bodenplatte des Aussenkastens
zugeklappt und mit den drei restlichen Seiten verriegelt. Zwischen den beiden Kastenböden besteht wiederum
ein Abstand von 15 mm (vergleiche hierzu Figur 3).
Innenkasten (Kern) und auseinandergeklappter Außenkasten (Mantel) werden mit IR-Strahlen auf ca. 120°C erwärmt. Mit
einem Spachtel wird eine 1,0 bis 1,6 mm dicke Deckschicht aus folgender Paste aufgetragen:
2030 Gew.-Teile eines speziellen Polyvinylchlorid-Pastentyps
mit einem K-Wert von 70 - 74 (Handelsbezeichnung:
Geon 121);
870 Gew.-Teile Alkyl (C^c) sulfonsäureester des Phenols und
Kresols;
17 Gew.-Teile Barium-Cadmiumdilaurat-Gemisch;
8 Gew.-Teile epoxydiertes Sojaöl;
4 Gew.-Teile Chromoxid (Pigment);
Le A 13 771 - 21 -
4 Gew.-Teile Chromoxid (Pigment);
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2 0 9 B B 2 I 0 8 9 9
Die Beschichtung wird ca. 5 Minuten mit IR-Strahlern erwärmt,
bis durch das Einsetzen des Gelierprozesses die Schicht ihre Klebrigkeit verliert und aufgestreute Granulatkörner nicht
mehr haften.
Nach Aufbringen der Schicht gemäß B. wird die Form auf einem Rütteltisch zusammengesetzt, wie unter A. beschrieben. Vor
dem Schließen der Bodenplatte wird das in B. 1) beschriebene vorgeschäumte Granulat in die. Form eingefüllt. Der Rütteltisch
wird während des Füllvorgangs mehrmals kurzzeitig in Vibration versetzt, bis schließlich 6570 g Granulat gleichmäßig
den Formhohlraum ausfüllen. Danach wird die Form mit der Bodenplatte
verschlossen und in einen Umluftofen gebracht, in dem eine Temperatur von ca. 450°C herrscht. Heizen, Kühlen,
Entformen geschieht wie in Beispiel 1. Das fertige Formteil hat ein Gewicht von ca. 9500 g.
Le A 13 771 - 22 -
2 0 9 8 Β 2 /089 9
Claims (4)
1. Formkörper aus
A) einem Kern aus einem geschäumten thermoplastischen oder elastisch-thermoplastischen
Polymeren mit einer konstanten Dichte zwischen 0,2 und 0,8 g/cnr oder mit in ihrer Dichte
verschiedenen Zonen konstanter Dichte zwischen 0,2 und 0,8 g/cnr und
B) einer den Kern A) allseitig vollständig umschließenden homogenen
Deckschicht aus einem weichmacherhaltigen Vinylchlorid-Polymerisat.
2. Formkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern A) aus einem Polymerisat der folgenden Zusammensetzung
besteht
1. 5-60 Gew.-% eines kautschukelastischen Butadien- oder
Isopren-Polymerisats mit nicht mehr als Gew.-% copolymerisiertem Styrol, Acrylnitril
bzw. den niedrigen Alkylestern der Acryl- bzw. Methacrylsäure oder Polyalkylacrylate
oder eis- und trans-Polypentenamer oder Äthylen-Propylen-Terpolymerisat
mit einem Gehalt an Terkomponente von maximal 10 Gew.-%,
2. 95 - 40 Gew.-% Polymerisiertes a) Styrol, Alkylstyrol, Me-
thylmethacrylat oder Mischungen daraus und b) Styrol, Acrylnitril, Alkylacrylnitril,
Methylmethacrylat oder Mischungen daraus im Gewichtsverhaltnis a):b)=95:5 bis 50:50
wobei die Monomeren 2 ganz oder teilweise in Gegenwart des Kautschukpolymerisats polymerisiert worden sind und ein verbleibender
Rest der Monomeren 2 in für sich copolymerisierter Form zugemischt wird.
Lv A 13 771 - 23 -
2 0 9 B I', '' I (J 8 ίί
3. Formmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht B) aus einem weichmacherhaltigen Vinylchlorid-Polymerisat
folgender Zusammensetzung besteht
a) 30-85 Gew.-%,bevorzugt 50 - 85 Gew.-% eines Vinylchlorid-
Copolymerisats mit maximal 20 Gew.-% Comonomeren mit einem K-Wert nach Fikentscher
von 55 - 80, das für eine Plastisolherstellung geeignet ist; oder eine Mischung aus
90 - 30 Gew.-%, bevorzugt 40 - 85 Gew.-%, Vinylchlorid-Polymerisat mit einem K-¥ert
von 55 - 80 und einer Teilchengröße von 0,2 - 50/U, bevorzugt 0,2 - 20/u und ΙΟ70 Gew.-%, bevorzugt 60-15 Gew.-% Vinylchlorid-Polymerisat
mit einem K-Wert von 55-80 und einer Teilchengröße von 50 - 500/U
b) 70 - 15 Gew.-% eines gesättigten oder ungesättigten Mono
merweichmachers oder Mischungen daraus , in denen sich die Vinyhchlorid-Polymerisate
nicht vollständig lösen.
4. Verfahren zur Herstellung von Formkörpern gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man zunächst das weichmacherhaltige
Vinylchlorid-Polymerisat, aus dem die Deckschicht B) besteht, in streichbarer, spachtelbarer oder spritzbarer Form auf die
Innenflächen einer Form aufbringt, die auf 30 - 1500C vorgewärmt
ist, danach die Form vollständig mit Körnern eines treibmittelhaltigen
Polymeren, das den Kern A) bildet, füllt, und dann solange auf 150 - 2700C erhitzt, bis auch an den Stellen
größter Massehäufung eine gleichmäßige Deckschicht und ein geschäumter Kern gebildet sind.
La A 13 771 ~ ?J\ -
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