DE2258240A1

DE2258240A1 - Verfahren zur herstellung von zelligen kunststoff-profilen

Info

Publication number: DE2258240A1
Application number: DE19722258240
Authority: DE
Inventors: Jean Guignard; Paul Piaton
Original assignee: Rhone Progil SA
Current assignee: Rhone Progil SA
Priority date: 1971-11-29
Filing date: 1972-11-28
Publication date: 1973-06-14
Also published as: BE791957A; GB1411132A; CH563228A5; ATA1011672A; LU66564A1; FR2161780B1; IT973768B; NL7216119A; AT328746B; FR2161780A1; ES409043A1

Description

Profilen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Zielligen ICunststoff-Profilen durch Strangpressen von schaunbareη thermoplastischen Polymermassenj die Kunst stoi'f-Profile besitzen ein geringes Raumgewicht, einen Irine-nteil aus geschlossenen Zellen und eine glatte und glänzende zusammenhängende Haut kompakter Struktur. Sie besitzen ein Rauifigewicht von 0,3 bis 1,0 g/en und eine Dicke von 1 bis 100 ipra und werden im Bauwesen sowie für Möbel und bei der Einrichtung verwendet. Sie werden aus PolymermaHB-in hergestellt, die . zumindest einen f einzeiligen füllst ο L'f enthalten', in^dem die Extruder-DU.se bei einer Temperatur gehalten wird, die -sinerseits unter der Temperatur liegt, welcl orfor-iorlich ist, um die Zersetzung duo Trolbrai.ttels in >'k:r

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BAO

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Nähe der Profiloberfläche in Berührung mit der Düse zu bewirken und andererseits über der Temperatur liegt, bei v.'elch r das Reiben der Polymerma3se an der Düse ein Zerreißen oder Einreißen der Profiloberflache bewirkt} beim Strangpressen v/ird eine teilweise Expansion der Polymermasse im Spritzy/erkzeug hervorgerufen.

Beim Extrudieren von schäumbaren thermoplastischen PoIymermassen durch eine Düse treten Schwierigkeiten auf, weil die Masse, die ein Treibmittel enthält, welches im Innern der Masse eine Vielzahl von Hohlräumen erzeugen kann, welche die starre, halbstarre oder weiche Schaumstruktur des Endproduktes bedingen, nur wenig oder gar nicht während des Durchganges durch die Düse aufschäumen soll» Ein Aufschäumen oder Expandieren im Spritzwerkzeug führt allgemein einerseits zu einer unregelmäßigen Zellstruktur und andererseits grundsätzlich zu einer Expansion an der Oberfläche des Materials, wodurch sich keine Haut ausbildet und manchmal audi die Oberfläche infolge der schwachen Fließeigenschaften der im Spritzkopf geschmolzenen zelligen !.lasse reißt.

Um dieses vorzeitige Schäumen oder Expandieren im Spritskopf zu vermeiden, nuß das katerial weniger stark erhitzt werden; allgemein wird dies aber dann zu kalt; es erstarrt sehr schnell an der Oberfläche und kann sich dann nicht normal expandieren.

Gemäß einer anderen bekannten Arbeitsweise wird ein freier Raum im Innern des Profils während des Aufschäumens vorgesehen; die iiutiüt:; to _i'maaL;e schäumt dann nach innen und füllt dabei zumindest teilweise den Loerrauin des Pro''üb au:;. Die Durchrührung die:jou Verfahrens ibt jedoch yclr.vieri.·, vio nn dünne ijowio hohle i'rofiio angestrebt v;erüun, v:eu:ho ο In j

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BAD ORIGINAL

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innen- und Außenhaut besitzen,.

Mit Hilfe des erfindungsgemäß vorgesehenen Verfahrens lassen sich diese bekannten Schwierigkeiten vermeiden..

Es hat sich überraschenderweise gezeigt, daß in Gegenwart eines fein verteilten Füllstoffes die partielle Expansion in dem bei einer zweckmäßigen Temperatur gehaltenen Spritskopf bzw. Düse zu einem Profil oder Halbzeug führt, welches ein geringeres Raumgewicht besitzt als in Abwesenheit des Füllstoffes; außerdem besitzt es innen eine-regelmäßige zellige Struktur und eine glatte und glänzende Haut von kompakter Struktur. Überraschenderweise sind die auf diese Weise hergestellten Profile auch glänzender als Profile mit kompakter Struktur, welche bei gleicher Extrusionstemperytur aus einer gleichen Kunststoffmasse, jedoch in Abwesenheit von Treibmitteln hergestellt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Profilen mit geringem Raumgewicht, welche aus einem Innenteil mit geschlossenen Poren und einer glatten und glänzenden' durchgehenden Haut kompakter Struktur bestehen, durch Extrudieren von thermoplastischen Polymermassen, enthaltend mindestens ein Treibmittel,durch eine Düse, ist dadurch gekennzeichnet, daß man Formmassen verwendet, welche mindestens einen feinteiligen Füllstoff enthalten, daß man die Extruder-Düse oder das Spritzwerkzeug auf einer Temperatur hält, welche niedriger ist als die zur Zersetzung des Treibmittels in der Nähe eier mit der Düse in Berührung stehenden Profiloberfläche erforderliche Temperatur und höher ist als die Temperatur, bei welcher die Reibung zwischen Formmasse und Düse ein Zerreiben der Oberfläche bewirkt, und daß man beim Extrudieren der Formmasse eine partielle Expansion im Spritzkopf bewirkt.

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Zu den erfin:ungogemäß verwendbaren thermoplastischen Polymeren gehören gegebenenfalls weichgestelltes Polyvinylchlorid, Vinylchlorid - Copolymere, beispielsweise die Copolymere aus Vinylchlorid und Vinylacetat, Polystyrol, Styrol - Copolymere, beispielsweise aus Acrylnitril und Styrol, Copolymere aus Acrylnitril, Butadien und Styrol sowie aus Llethylmethacrylat, Butadien und Styrol.

Der erfindungsgemäß zuzusetzende Füllstoff soll unter den Extrudierbedingungen der Polyiaermasse sowie dem Treibmittel gegenüber inert sein_t unschmelzbar und unlöslich im Polymeren.

Geeignete Füllstoffe sind mineralische Füllstoffe wie Kieselsäuren und Silicate, Tonerden und Silicoaluminate, Talke, Sulfide und Sulfate wie Bariumsulfat oder Bleisulfat, Carbonate wie (Jalciumearbonat, mineralische Oxide wie Titanoxid und Liagnesia, faserige Füllstoffe wie Asbest oder Glasfaser, organische Füllstoffe v/ie wärmehärtbare Harze, beispielsweise Harnstoff-Formaldehydharz und Polyester.

Das Raumgewicht des erhaltenen Profils und die Füllstoffrate, die für ein angestrebtes gegebenes Raumgev/icht verwendet werden muß, sind - wenn alle übrigen Bedingungen identisch bleiben - umso geringer, je kleiner der Durchmesser der Teilchen ist.

Für jeden Füllstoff besteht für eine gegebene Polymermasse eine optimale Rate, bei welcher ein Mindest-Raucif-ewicht ersielt wird. Übersteigt die Füllstoffrate bzw. der Füllstoff gehalt diesen optimalen Wert, so beginnt die Beschaffenheit der Oberfläche sich nachteilig zu verändern und die Haut wird r;iuher<> Vorzugsweise wird ein Füllstofigohait

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nahe dem optimalen V/ert eingesetzt, gegebenenfalls eüv/as geringer dann, wenn das angestrebte Baumgewicht über dem mit diesem Füllstoff erzielten Hindest-Raumgewicht liegt.

Für eine einwandfreie Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung v/erden Füllstoffe eingesetzt, deren Teilchen einen mittleren Durchmesser von 0,00b bis 10 /um, vorzugsweise von 0,01 bis 1 /um besitzen? der Füllstoffgehalt macht allgemein 0,5 bis 20 $,. vorzugsweise 1 bis 10 Gew.-?& aus, bezogen auf das Polymer„

Als Treibmittel werden im wesentlichen feste Substanzen verwendet, die sich beim Erhitzen zersetzen unter Freisetzung von Gasen, wie Stickstoff oder GOp₀ Beispiele für solche Substanzen sind ITatriumbicarbonat, Ammoniuraformiat, Ammoniumcarbonat und Ammoniumbicarbonat, Azodicarbonamid, Azodiisobutyronitril und ganz allgemein jegliche Verbindung, deren Zersetzungstemperatur bei Freisetzung von Geis mehr oder · weniger unterhalb 180⁰C liegt. Die Treibmittel werden allgemein in hlengen von 0,1 bis 10 Gewo-Ja, vorzugsweise ron 0,5 bis 4 Gewo-^ά eingesetzt, bezogen auf den Kunststoff.

Es lassen sich mit Hilfe des Verfahrens mannigfaltige zellige Profilstücke herstellen, deren Raumgewicht 0,3 bis 1,0 g/cm und deren Dicke 1 bis 100 mm beträgt«,

Die zelligen Profilstucke finden Verwendung für Wärmeisolierung und Schallisolierung,als Verbindungsteile, als Mauer-Abschlußleisten, Sockelleisten und Säulensockel oder -platten im Bauwesen sowie bei Möbeln und bei der Einrichtung.

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Vergleichsversuch 1

Es wurde folgendes Geraisch, extrudiert:

Polyvinylchlorid - "Lucovyl RB 8010" 100 Gew.-Teil;: Copolymer aus Vinylchlorid und

Vinylacetat "Lucovyl IvIA 6028" 20 "

Epoxidiertes Sojaöl 5 "

ot-Phenylindol 0,5 "

Mit Glycerin verestertes Montanwachs 0,6 "

Polyäthylenwachs 0,6 "

Azodicarbonamid 0,5 "

Die Komponenten wurden in einem schnell laufenden Mischer 10 min miteinander vermischt, wobei die Temperatur auf 110 C anstieg; anschließend wurde innerhalb von 5 min in einem kalten Behälter auf 35 C abkühlen gelassen.

Das Geniisch diente zur Herstellung einer Bahn mit Hilfe einer Einfachschnecken-Strangpresse, Durchmesser (D) der Schnecke 30 mm, Länge 20 D, Bandschlitzdüse mit rechteckigen Querschnitt von 24 χ 4 mm.

Der Extruder-Körper wurde auf 16O⁰C und die Düse auf 170⁰C gebracht.

Darauf wurde das Gemisch in den Fülltrichter für die Strangpresse gegeben und die Umdrehungsgeschwindigkeit der Schnecke allmählich auf 15 UpM gesteigert.

Das erhaltene Profil besaß keine Haut; seine Oberfläche war rauh; die Expansion v;ar gering, das Rauiugewicht betrug 1,20 g/cm⁵.

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Beispiel 1

Eb wurde wie im Vergleichsversuch 1 gearbeitet, dem Polymergemsch jedoch zusätzlich auf 100 Gew.-Teile Polyvinylchlorid 1 Gew.-Teil kolloidale Kieselsäure mit mittlerem Teilchendurchmesser 0,012 ,um zugesetzt.

Das erhaltene Profilstück besaß eine glatte und glänzende Oberfläche. Die Expansion war gut; das Raumgewicht betrug 0,90 g/cm⁵.

.Beispiel 2

Es wurde wie im Vergleichsvei-such 1 gearbeitet mit einem Zusatz von 5 Gew.-Teilen Calciumcarbonat mit mittlerem Teilehendurchmesser von 0,075/um auf 100 Gew.-Teile Polyvinylchlorid. Das erhaltene Profilstück besaß eine glatte und glänzende Oberfläche und war gut expandiert; das Raumgewicht betrug 0,65 g/cm .

Beispiel 5.

Es wurde wie im Vergleichsversuch 1 gearbeitet nit einem Zusatz von 10 Gew_o-Teilen Calciumcarbonat mit mittlerem Teilchendurchmesser von 0,075/um und einem Gew.-Teil kolloidaler Kieselsäure mit mittleren 'i'eilchendurchmessern 0,016/am auf 100 Gewo-Teile Polyvinylchlorid.

Das erhaltene Profilstück besaß eine glatte und glänzende Oberflächenhaut; die Expansion war gut; das Raumgewicht betrug 0,71 g/cm . ' ■ .. ·

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Ver^leichsversuch 2

Es wurde wie im Vergleichsversuch 1 gearbeitet, jedoch mit einem Zusatz auf 100 Teile Polyvinylchlorid von 5 Gew.-, Teilen Talk mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 15/um.

Das erhaltene Profilstück besaß keine Oberflächenhaut. Die Oberfläche war rauh} die Expansion war gering; das liaumgewicht betrug 1,07 g/cm .

Vergleichsversuche 3, 4 und 5

Es wurde wie im Beispiel 3 gearbeitet, jedoch bei einer Temperatur der Düse von 120⁰C, 13O⁰C und HO⁰C.

Die erhaltenen Profilstücke besai3en keine Haut; ihre Oberfläche war rauh. Die Expansion war gut« Das Raumgewicht betrug 0,74 g/cm .

Beispiele 4 und 5

Es wurde wie in Beispiel 3 gearbeitet, jedoch bei einer Temperatur der Düse von 15O⁰C und 16O⁰C. Die Ergebnisse warer identisch mit denen von Beispiel 3.

Verffleichsversuch 6

Es wurde wie in Beispiel 3 gearbeitet, jedoch mit einer Temperatur des Düsenkopfes von 190⁰C.

Da3 erhaltene Profilstück beaaß keine Haut. Die Oberfläche war rauh« Die Expansion war heterogen; das kaumgev/ichi betrug 0,70 g/cm-\

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10	Il
20	Il
1	(I
0,6	ti
0,6	ti
0,6
0,5	Il

Es wurde folgende Polymer-Formmasse strangverpreßts

Polyvinylchlorid "Lucovyl RB 8010" 100 G-ew_a-2eila Copolymer aus Llethylmethacrylat,

Butadien und Styrol Dioctylpht**alat Epoxidiertes Sojaöl tf-Phenylindöl

Hit G-lycerin verestertes Montanwachs

Polyäthylenwachs Azodicarbonamid

Das Gemisch wurde wie im Vergleichsversuch 1 hergestellt und unter den gleichen Bedingungen extrudiert.

Das Profilstiick besaß keine Haut. Seine Öberfläohenbeschaffenheit war rauh} die Expansion war gering; das Raumgewicht betrug 1,25 g/cm *

Beispiel... 6

Bs wurde im Vergleichsversuch 7 gearbeitet, jedoch mit einem Zusatz .auf 100 Gew.-!Teile Polyvinylchlorid von 3 Gew. β-'feilen Galeiumcarbonat mit mittlerem iDeiichendurchmesser 0,075/um sowie von 3 Gew.-Seilen Galeiumcarbonat mit mittlerem Teilchendurchmesser 0»7/unu

Das Profilstück besaß eine glatte und glänzende Haut. Die Expansion war gutf das Raumgewicht betrug 0,96 g/cm

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Ver^leichsverauch 8

Es wurde ein Genisch aus folgenden Komponenten hergestellt und extrudierti

Copolymer aua Vinylchlorid

und Vinylacetat "Lucovyl MA 6028" 100 Gew.-Teile

Copolymer aus Methylmethacrylat,

Butadien und Styrol 10 "

Epoxidiertes Sojaöl 1 "

ei-Phenylindol 0,6 "

Mit Glycerin verestert es Liontanwachs 0,6 "

Polyuthylenwacha 0,6 "

Azodicarbonamid 0,5 "

Das Vermischen und Extrudieren erfolgte unter den gleichen .Bedingungen wie im Vergleichsversuch 1·

Das hergestellte Profilstück besaß keine Haut; die Oberfläche war rauh; die Expansion war gering} das Räume e-* wicht betrug 1,20 g/cm .

Beispiel 7

Es wurde wie im Vergleichsverauch 8 gearbeitet, jedoch mit einem Zusatz auf 100 Gew.-Teile Copolymer aus Vinylchlorid und Vinylacetat von 3 Gew.-'feilen Calciuncarbonat mit mittlerem Teiichendurchmesser von 0,075 /um sowie von Gew.-Teilen Calciumcarbonat mit mittlerem Teilchendurclimes a er 0,7/um.

Das Profilstiick besaß eine glatte und glänzende Haut. Die Expansion war gut; das Rauragewicht betrug 0,91 g/cm**.

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Vergleichsversuch 9

Es wurden folgende Komponenten, miteinander vermischt und extrudiert:

Polyvinylchlorid "Lucovyl'RB 8010" 100 Gewo-Teile

Epoxidiertes Sojaöl ' 5 "

rt-Phenylindol . 0,5 " ·

Mit Glycerin verestertes Montanwachs 0,6 "

Polyäthylenwachs 0,6 "

Azodicarbonamid 0,5 "

Es wurde wie im Vergleichsversuch 1 gemischt und unter den gleichen Bedingungen extrudiert. Der Extruder-Körper wurde auf 165°C und die .Düse auf 175⁰C gebri geschwindigkeit der Schnecke betrug 15 UpM.

wurde auf 165°C und die .Düse auf 175⁰C gebracht. Die ümdrehungs

Das erhaltene Profilstück besaß keine Haut. Seine Oberfläche war rauh; die Expansion war gering; das Raumgewicht betrug 1,20 g/cm .

Beispiel 8 "

Es wurde wie im Vergleichsversuch 9 gearbeitet, jedoch mit einem Zusatz auf 100 Gew.-Teile. Polyvinylchlorid von 1,5 Gew.-Teilen kolloidaler Kieselsäure mit mittlerem Teilchsndurchmesser 0,012/unu

Das erhaltene Profilstück besaß eine glatte und glänzende Haut. Die Expansion war gut. Das Raumgewicht betrug 0,98 g/cnr'\

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Ver^leichsversuch 10

Es wurden folgende Komponenten miteinander vermischt und das Gemisch extrudiert:

Polystyrol "Afcolene 666" 100 Gew.-Teile

Azodicarbonamid 0,5 "

Das Mischen und Extrudieren erfolgte unter den gleichen Bedingungen wie im Vergleichsversuch 1„

Das erhaltene Profilstück besaß keine Haut} die Oberfläche war rauh; die Expansion war gering? das Raumgewicht betrug 0,90 g/cm .

Beispiel 9

Es wurde wie im Vergleichsversuch 10 gearbeitet, jedoch mit einem Zusatz auf 100 Gew.-Teile Polystyrol von 0,3 Gew.-Teilen Talk mit mittlerem Teilchendurchmesser von 4/urc.

Das erhaltene Profilstück besaß eine glatte und glänzende Haut und war gut expandiert; das liaumgev/icht betrug 0,62

Patentansprüche

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Claims

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Pat entansprüch e

^ ■ mit

[ lötverfahren zur.-Herstellung.von zelligen Kunststoff-Profilen/ ""geringem Raumgewicht, insbesondere mit einem Raumgewicht von 0,3 bis 1,0 g/cm und einer Schichtdicke von 1 bis 100 mm, bestehend aus einem zelligen Innenteil mit geschlossenen Zellen und einer glatten und glänzenden, kompakten Kaut, durch Extrudieren durch eine Düse von thermoplastischen Polymermassen, enthaltend mindestens ein Treibmittel, dadurch geke.nnzeich.net , daß man Polymer-Formmassen, verarbeitet, die zumindest einen fein zerteilten Füllstoff enthalten, daß man die Düse bei einer Temperatur hält, welche unter der für die Zersetzung des Treibmittels in der IJähe der mit der Düse in Berührung stehenden Prof!!oberfläche erforderlichen Temperatur und über der Temperatur liegt, bei welcher die Reibung der Formmasse an der Düse das Zerreißen der Oberfläche bewirkt und daß man beim Extrudieren eine partielle Expansion der Formmasse in der Düse bewirkt.

2o Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß man als thermoplastisches Polymer Polyvinylchlorid, gegebenenfalls v/eichgestellt, Vinylchlorid-Copolymere wie Copolymere aus Vinylchlorid und Vinylacetat, Polystyrol, Styrol-Copolymere wie Copolymere aus Acrylnitril und Styrol, aus Acrylnitril, Butadien und Styrol oder Copolymere aus Methylmethaerylat, Butadien und Styrol verwendet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß man als Füllstoff mineralische Füllstoffe wie Kieselsäuren und Silicate, Tonerden und Silico-

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aluminate, Talke, Sulfide und Sulfate wie Bariunsulfat oder Bleisulfat, Carbonate wie Calciumcarbonate, mineralische Oxide wie Titanoxid oder Magnesiumoxid» faserige Füllstoffe wie Asbest oder Glasfaser oder organische Füllstoffe wie wärmehärtbare Harze wie Harnstoff-Formaldehydharz sowie Polyester verwendet«

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß man Füllstoffe mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 0,005 bis 10 /um, insbesondere von 0,01 bis 1/um verwendet.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch

gekennzeichnet , daß man thermoplastische Polymere mit einem Füllstoff gehalt von 0,5 bis 20 Gew.-^, vorzugsweise von 1 bis 10 Gew.-/S, bezogen auf das thermoplastische Polymer, verwendet.

6. Mittel zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 5 auf der Basis von thermoplastischen Polymeren enthaltend ein Treibmittel dadurch, gekennzeichnet , daß es zusätzlich mindestens einen Füllstoff mit einer mittleren Teilchengröße von 0,005 bis 10 /um in einer Menge von 0,5 bis 20 Gew.-$, bezogen auf das thermoplastische Polymer enthält.

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