DE2329449A1

DE2329449A1 - Verfahren zur herstellung geschaeumter profile aus thermoplastischen kunststoffen

Info

Publication number: DE2329449A1
Application number: DE2329449A
Authority: DE
Inventors: Toshiharu Hirayama; Takeshi Kamiya; Seiju Kezuka; Seizo Kobayashi; Hidesuke Takeuchi
Original assignee: Nippon Petrochemicals Co Ltd
Current assignee: Eneos Corp
Priority date: 1973-02-23
Filing date: 1973-06-08
Publication date: 1974-08-29
Also published as: CA1031126A; ES415612A1; NL7307923A; GB1439805A; AU5660573A; FR2218988B1; AU472572B2; FR2218988A1; IT988230B; BE800611A; JPS49110760A

Description

"Verfahren zur Herstellung geschäumter Profile aus thermoplastischen Kunststoffen"

Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zur Herstellung geschäumter Profile aus thermoplastischen Kunststoffen.

Die geschäumten Gegenstände aus thermoplastischen Kunststoffen^ die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gewonnen werden, haben eine Außenschicht von größerer Härte sowie glatterem und gefälligerem Aussehen sowie einen gleichmäßig geschäumten Innenkern. Sie werden in erster Linie als Holzersatz verwendet. Bei den nach bekannten Extrusionsverfahren geschäumten Gegenständen aus thermoplastischen Kunststoffen neigen die Blasen dazu, sich zu vergrößern und mit-einander zu vereinigen, so daß es schwierig ist, Mikroblasen in gleichmäßiger Verteilung zu erhalten. Auch tendiert das in den Blasen enthaltene Gas zum Austreten, was die wirksame Nutzung des sich zersetzenden Gases des Schäummittels vermindert. Wenn auch der geschäumte Körper in seinem noch wei-

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chen Zustand beim Verlassen der Form eine einwandfreie Oberfläche hat, weist das verfestigte geschäumte Profil eine Oberfläche mit unschönen Mustern oder Spuren von Rissen oder Blasen infolge des mit zunehmender Verfestigung und Abkühlung aus dem geschäumten Körper austretenden Gases auf, so daß es schwierig ist, geschäumte Gegenstände von einwandfreiem Aussehen zu erhalten. Diese Erscheinung ist besonders hervorstechend bei der Verwendung von Polyolefinen.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann der Gasaustritt vermindert und die Wirksamkeit des Schäummittels vergrößert werden, und man erhält auf diese Weise geschäumte Körper mit sehr glatter Außenfläche, mit fein verteilten Mikroblasen und einer im wesentlichen gleichförmigen inneren Schaumstruktur.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen geschäumter Körper aus thermoplastischen Kunststoffen besteht darin, daß zunächst ein Gemisch aus einem thermoplastischen Kunststoff und einem Schäummittel, dessen Zersetzungstemperatur oder Siedepunkt höher als der Schmelzpunkt oder Erweichungspunkt des Kunststoffes liegt, in einem Extr-uder geschmolzen und geknetet wird, daß dieses Gemisch darauf auf eine Temperatur unterhalb der Zersetzungs- oder Siedetemperatur des Schäummittels und oberhalb des Schmelzpunktes oder Erweichungspunktes des Kunststoffes erwärmt wird, worauf das geschmolzene Gemisch in eine thermische Zersetzungseinrichtung gebracht und auf eine Temperatur oberhalb der Zersetzungstemperatur bzw. des Siedepunkts des Schäummittels gebracht wird, ohne

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daß das Gemisch berührt wird, wobei es unter einem Druck steht, der ein wesentliches Schäumen des aufgeschmolzenen Gemisches verhindert, und daß dieses aufgeschmolzene Gemisch durch Einbringen in eine bei niedrigen Temperaturen (aber oberhalb des Schmelzpunktes oder Erweichungspunktes des Kunststoffes) und geringem Druck zur Ausdehnung gebracht wird, wobei die Ausdehnung die Expansion allein auf den inneren Teil des Gemisches beschränkt wird, indem die Außenfläche mit der Innenwand des Werkzeuges in Berührung gelangt und die fein verteilten Mikroblasen in dem Außenteil durch Abkühlung an einer Ausdehnung gehindert werden, und daß schließlich der geschäumte Körper gekühlt wird.

Mit dem Ausdruck "Unterdrückung eines wesentlichen Schäumens" ist die Gasbildung in dem Schäummittel durch Erwärmen des Gemisches des thermoplastischen Kunststoffes und des Schäummittels ohne Rühren des Gemisches und unter derart gesteigertem Druck zu verstehen, daß die sich bildenden Blasen bei minimaler Größe und gleichförmiger Verteilung gehalten werden, ohne daß sie einer Vergrößerung unterliegen oder sich vereinigen.

Um eine glatte Außenfläche des geschäumten Körpers nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu erzielen, ist es besonders zweckmässig, die Außenzone der geschäumten Schmelze, die dicht verteilte Mikroblasen enthält, innerhalb zehn Sekunden nach dem Austritt der Schmelze aus dem formgebenden Werkzeug zu verfestigen, während der Innenteil vor seiner Verfestigung durch Kühlen einer weiteren Ausdehnung ausgesetzt wird, so daß aus der Austrittsöff-

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nung des Werkzeugs der geschäumte und verfestige Körper kontinuierlich austreten kann.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Mehrzahl von Schäummiiteln, die verschiedene Zersetzungstemperaturen oder Siedepunkte höher als der Schmelzpunkt oder Erweichungspunkt des thermoplastischen Kunststoffs haben, diesem zugesetzt, und das durch Erwärmen des Gemisches in einem Extruder auf eine Temperatur unterhalb der Zersetzungstemperatur oder des Siedepunktes eines jeden der Schaumbildner und oberhalb des Schmelzpunktes oder Erweichungspunktes des Kunststoffes gewonnene aufgeschmolzene Gemisch wird in einen thermischen Zersetzer eingebracht und dort auf eine Temperatur zwischen der höchsten und der geringsten Zersetzungstemperatur bzw. Siedepunkt der Schäummittel gebracht, um eine Gasbildung der Schäummittel von geringer Zersetzungstemperatur oder entsprechendem Siedepunkt zu erreichen, ohne gleichzeitige Gasbildung der Schäummittel von höherer Zersetzungstemperatur oder entsprechendem Siedepunkt, so daß ein Gemisch aus aufgeschmolzenem Kunststoff gewonnen wird, welches gleichförmig verteilte ausdehnbare Mikroblasen unter einem Druck enthält, der zur Unterdrückung eines beträchtlichen Schäumens durch die Schäummittel von geringerer Zersetzungstemperatur oder Siedepunkt ausreicht. Die auf diese Weise gewonnene ausdehnbare Schmelze wird in ein Schäumwerkzeug eingebracht, dessen Schmelzpassage auf einer Temperatur und einem Druck gehalten wird, die unter demjenigen in dem vorhergehenden Verfahrensschritt liegen und die mit einer Heizeinrichtung

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versehen ist, durch welche das Schäumen der Schmelze allein in dem Innenteil "bewirkt wird, während die mit dicht verteilten Mikroblasen versehene Außenschicht mit der Innenwand des Werkzeugs in Berührung gebracht wird, wobei in dieser Außenschicht eine iOrmbildung durch Kühlung unterdrückt wird, worauf die Schäummittel mit höherer Zersetzungstemperatur oder Siedepunkt durch die in der Schmelzpassage vorgesehene Heizeinrichtung zur Gasbildung gebracht v/erden. Durch dieses Verfahren ist es möglich, geschäumte Körper mit einer Außenschicht und einem Kern von jeweils gewünschtem Maß an Ausdehnung durch entsprechende Einstellung der Anteile der Schäummittel von verschiedenen Zersetzungstemperaturen oder Siedepunkten in dem Kunststoff zu erzielen. Zur Gewinnung eines Körpers von ausgezeichnetem geschäumten Zustand geht das stromabwärtige Ende der Heizeinrichtung vorzugsweise in das Austrittswerkzeug über. Zu diesem Zweck erscheint es außerdem vorteilhaft, die Außenschicht mit den fein verteilten Mikroblasen durch Kühlung innerhalb von zehn Sekunden zu verfestigen, nachdem die Schmelze in das Formgebungswerkzeug eingeführt worden ist, wobei eine weitere Ausdehnung des inneren Teils oder Kerns vor dessen Verfestigung durch entsprechende Abkühlung erreicht wird.

Gemäß der Erfindung werden vorzugsweise Polyvinylchlorid, poly styrol, acrylnitril-ybutadienstyrol und polyolefine als thermo plastische Kunststoffe verwandt. Von besonderer Wirksamkeit sind die Polyolefine.

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Ss können aber auch Gemische aus zv/ei oder mehreren Polyolefinen ebenso wie ein einziger Typ von Polyolefinen Verwendung finden. Andererseits lassen sich ein oder mehrere andere thermoplastische Kunststoffe und/oder Gummiarten den Polyolefinen oder Polyolefin-Gemischen zusetzen und zwar in einem solchen Maß, daß die Grundeigenschaften der Polyolefine in gewissem Maß verändert werden.

Ferner können ihre Thermoplastizität erhaltende leicht vernetzte Polyolefine wirksam angewandt v/erden, die durch Vernetzen eines Gemisches eines Polyolefins oder eines Polyolefingemisches mit o,o1 bis 1 Gew./ä eines Vernetzungsmittels gewonnen werden. Als Vernetzungsmittel kommen allgemein bekannte organische oder exiorganische Peroxide, Hydroperoxide, Persäuren, Metall-Alkyl-Verbindungen, Metall-Aryl-Verbindungen und Gemische dieser Verbindungen in Betracht.

Gemäß der Erfindung werden einzelne Polyolefine, Gemische von einen oder mehreren Polyolefinen, Gemische aus einem Polyolefin oder einem Polyolefingemisch und einem oder mehreren anderen Kunststoffen, in einem zur Veränderung der Grundeigenschaften der Polyolefine ungeeigneten Anteil und durch Vernetzungsbehandlung mit 0,01 bis 1 Gew.% eines Vernetzungsmittels der vorgenannten Art vernetzte Polyolefine sämtlich lediglich als Polyolefine bezeichnet.

Um einen geschäumten Körper von glattem und holzartigem Aussehen durch das erfindungsgemäße Verfahren zu gewinnen, ist es zweck-

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mäßig, 1 bis 20 Gew.# Glasfaser mit einer Faserlänge von 3mm oder mehr zuzusetzen, wobei besonders ausgeprägte Wirkungen bei Verwendung von Polyolefinen erreichbar sind.

Schließlich können dem thermoplastischen Kunststoff Zusätze wie Pigmente und anorganische Füllstoffe beigefügt werden.

Die gemäß der Erfindung verwendeten Schäummittel umfassen chemische und physikalische Schäummittel. Die chanischen Schäummittel haben eine Zersetzungstemperatur, die höher ist als der Schmelzpunkt oder Erweichungspunkt des Kunststoffes, während die physikalischen Schäummittel einen Siedepunkt aufweisen, der höher ist als der Schmelzpunkt oder Erweichungspunkt des Kunststoff. Als in Betracht kommende chemische Schäummittel seinen Axodicarbonamide, dinitropentamethylen-tetramin, axobisisobutylnitril, ρ,ρ¹-oxybis (benzol-sulfonylhydrazid), p-toluol-sulfonylsemicarbozid, trihydrazotriazin und natriumbicarbonat.erwähnt. Geeignete physikalische Schäummittel sind die aliphatischen Kohlenwasserstoffe mit etwa 12 Kohlenstoffatomen, z.B. Undekan oder Dodekan. Gemäß der Erfindung wird das Erwärmen eines chemischen Schäummittels auf eine Temperatur oberhalb seiner Zersetzungstemperatur oder das Erwärmen eines physikalischen Schäummittels auf eine Temperatur oberhalb des Siedepunktes als Vergasen bzw. Zersetzen des Schäummittels bezeichnet.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausfüh-

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rungsform einer zur Durchführung der Erfindung geeigneten Vorrichtung sowie anhand der Zeichnung in Verbindung mit den einzelnen Verfahrensschritten. Hierbei zeigen:

Pig. 1 eine Draufsicht auf die Vorrichtung;

Pig. 2 eine teilweise aufgebrochene Seitenansicht der Vorrichtung nach Pig. 1;

Pig. 3 einen Schnitt nach Linie A-A in Pig. 1; Pig. 4 einen Schnitt nach Linie B-B in Pig. 1; Pig. 5 die Seitenansicht einer Drosselplatte;

Pig. 6 die teilweise aufgebrochene Draufsicht einer Heizein-richtung zur Vorrichtung nach Pig. 1 und

Fig. 7 eine teilweise aufgebrochene Seitenansicht der Anordnung nach Pig. 6.

In Pig. 1 und 2 ist mit J_ der erste Verfahrensschritt bezeichnet. Zu diesem Verfahrensschritt wird ein Heiz- und Mixzylinder 1a eines Extruders mit einem Trichter 1b, einem Extruderauslaß 1c, einer Schnecke 1d und einer Siebanordnung 1e verwendet. Nicht dargestellt ist eine Heizeinrichtung zum Aufschmelzen des thermoplastischen Kunststoffes,ohne daß eine Zersetzung des Schäummittels eintritt. Diese ist an der Außenseite des Heiz- und Mischzylinders 1a angeordnet. Sie dient dazu, das Gemisch aus Schäummittel und thermoplastischem Kunststoff in einem Schmelzzustand zu erhalten. Mit 2 ist ein weiterer Verfahrensschritt bezeichnet,

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der eine Einrichtung zur thermischen Zersetzung 2a mit einem Einlaß 2t» und einem Auslaß 2c aufweist. Der Querschnitt des Auslaß 2c ist kleiner als derjenige des Einlaß 2b, so daß auf das aus dem Extruder im ersten Verfahrensschritt zugeführte aufgeschmolzene Gemisch dem erforderlichen Druck ausgesetzt werden kann. An der Außenseite der thermischen Zersetzungseinrichtung 2a ist eine nicht dargestellte Heizeinrichtung angeordnet, um die Temperatur des aufgeschmolzenen Gemisches, welches durch diese Stufe hindurchläuft, zu erhöhen bis zur Zersetzung des Schäummittels. Die in der thermischen Zersetzungseinrichtung erforderlichen Temperaturen und Drücke hängen ab von dem thermoplastischen Kunststoff und dem verwendeten Schäummittel. Der Innendruck kann durch Veränderung des Verhältnisses der Flächen des Auslaß 2c gegenüber dem Einlaß 2b eingestellt werden. Andererseits läßt sich die gleiche Wirkung durch Anordnung einer Drosselplatte 6c erreichen. Die Temperaturregelung wird bewirkt durch Beeinflussung der Heizeinrichtungen an der Außenseite der thermischen Zersetzungseinrichtung 2a.

Mit £ ist der dritte Verfahrensschritt angedeutet. Er weist die Schäumeinrichtung 3a mit einem Einlaß 3b und einem Auslaß 3c auf. Diese Schäumeinrichtung 3 a ist so aufgebaut, daß der Durchgang sich in Extrusionsrichtung, d.h. vom Einlaß 3b zum Auslaß 3c erweitert.

Mit £ ist ein weiterer Verfahrenssohritt bezeichnet. Er weist ein Dimensionier- oder Kalibrierwerkzeug 4a mit einem Einlaß 4b

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und einem Auslaß 4c auf. Dieses Werkzeug ist mit Ausnahme des Einlasses 4b in dem Kühlwasser eines Kühlbehälters 8 angeordnet.

Zwischen dem Extruder 1a des ersten Verfahrensschritt und der thermischen Zersetzungseinrichtung 2 des zweiten Verfahrensschritt ist die Verbindung 5_ vorgesehen. 5a bezeichnet den Auslaßflansch des Extruders und 5b den Einlaßflansch der thermischen Zersetzungs e inri chtung.

Zwischen der thermischen Zersetzungseinrichtung 2a des zweiten Verfahrensschrittes und dem Schäumwerkzeug 3a des dritten Verfahrensschrittes ist die Verbin ding (i vorgesehen, mit einem Auslaßflansch 6a der thermischen Zersetzungseinrichtung und dem Einlaßflansch 6b des Schäumwerkzeugs·.

Zwischen die Flanschen 6a und 6b ist eine Drosselplatte 6c eingefügt. Da verschiedene Drosselplatten 6c unterschiedlicher Öffnungsweite 6c' vorgesehen sind, läßt sich die Einstellung des auf das aufgeschmolzene Gemisch in der thermischen Zersetzungseinrichtung wirkenden Druckes durch einfachen Austausch der Drosselplatten erreichen. Das Verhältnis der Querschnitte des Einlasses 2b und des Auslasses 2c ändert sich in Abhängigkeit von der Art, Temperatur und Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Gemisches, wobei in vielen Fällen befriedigende Ergebnisse erreichbar sind durch einen Auslaßquerschnitt, der kleiner ist als ein Zehntel des Binlaßquerschnittes.

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Zwischen dem Sehäumwerkzeug 3a des dritten Verfahrensabschnittes und dem Dimensionierungswerkzeug 4a des vierten Ver fahr ens abschnittes ist die Verbindung 7 vorgesehen mit einem Auslaßflansch 7a des Schäumwerkzeugs und einem Einlaßflansch 7b des Dimensionierungswerkzeugs 4a.

Mit ρ ist eine Rolle bezeichnet. Die einzelnen Planschen haben

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Schraubenlöcher zur Aufnahme nicht dargestellter Schraubenbolzen. Das den Behälter 8 durchströmende Kühlwasser hat einen Einlaß 8a und einen Auslaß 8b. Die Auslaßeinrichtung 9 besteht aus einem Paar Rollen 9a und 9b. Die Führungsrollen 8d, 8e führen das Erzeugnis 10 zu der Auslaßeinrichtung 9> wobei die in dem Kühlwasserbehälter 8 vorgesehene Austrittsöffnung 8c das Erzeugnis 10 hindurchtreten läßt. In den Fig. 6 und 7 ist eine innerhalb des Schmelzenkanals 3d des Schäumwerkzeugs 3a wiedergegebene Heizeinrichtung 3e dargestellt. Der Aufbau der Heizeinrichtung ist im einzelnen nicht wiedergegeben. Sie kann aus einem Radiator, z.B. einem mit einem Isolator versehenen und in einem Metallgehäuse angeordneten Chromnickeldraht bestehen. Die Außenwand des Metallgehäuses ist vorzugsweise mit Ausnehmungen oder Nuten versehen, die in Strömungsrichtung der Schmelze verlaufen. Die Heizeinrichtung ist vorzugsweise so angeordnet, daß ihr stromabwärtiges Ende in den Einlaß des Dimensionierungswerkzeugs des vierten Verfahrensschrittes hineinreicht. Diese Heizeinrichtung 3e ist Gegenstand einer besonderen Erfindung, wobei zwei oder mehrere Schäummittel von unterschiedlicher Zersetzungstemperatur oder Siedepunkt in Kombination Verwendung finden.

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Im ersten Verfahrensschritt werden ein thermoplastischer Kunststoff und ein Schäummittel ohne "Zersetzung des Schäummittels miteinander gemischt. Zu diesem Zeitpunkt weist das Schäummittel eine Zersetzungstemperatur bzw. einen Siedepunkt auf der höher ist als die zum Schmelzen des thermoplastischen Kunststoffes erforderliche Temperatur. Das geschmolzene Gemisch wird dann in die themsche Zersetzungseinrichtung, d.h. dem zweiten Verfahrensschritt, eingeführt.

In diesem ^zweiten Verfahrensschritt wird das aufgeschmolzene Gemisch aus dem Extruder la in den thermischen Zersetzer 2a auf eine Temperatur oberhalb der Zersetzungstemperatur oder des Siedepunkt des Schäummittels erhitzt, wodurch ein wesentliches Schäumen unterdrückt wird, um die Ausdehnung und Vereinigung der Mikroblasen zu verhindern und statt dessen eine gleichmäßige Verteilung der Mikroblasen in dem geschmolzenen Kunststoff zu erzielen. Die Unterdrückung eines wesentlichen Schäumens in diesem Verfahrensstadium wird erreicht durch die Zersetzung des Schäummittels infolge der Beheizung und durch Anwendung des erforderlichen Drucks in der thermischen Zersetzungseinrichtung ohne einen Rühreffekt. Die auf diese Weise gewonnene¹ ausdehnbare Schmelze mit im wesentlichen unterdrücktem Schäumeffekt und gleichmäßig verteilten Mikroblasen wird in die Schäumeinrichtung 3a, d.h. den dritten Verfahrensschritt eingeführt.

In diesem dritten Verfahrensschritt wird die aus der thermischen Zersetzungseinrichtung des zweiten Verfahrensschritts einge-

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führte schäumbare Schmelze auf einer Temperatur gehalten, die geringer ist als die Temperatur der eingeführten Schmelze und höher ist als der Schmelzpunkt oder Erweichungspunkt des Kunststoffes um ein Schäumen unter vermindertem Druck zu erzielen. Von der in das Schäurawerkzeug 3a eingeführten schäumbaren Schmelze gelangt eine dünne Schicht in Kontakt mit der Innenwand des Werkzeugs, so daß dieser Teil der Schmelze infolge der dadurch hervorgerufenen Teraperatur-verminderung nicht schäumt, sondern lediglich der Hest, d.h. der innere Teil der Schmelze, zum Schäumen gelangt. Die umgeschäumte dünne Außenschicht bildet eine Oberfläche, die in dem geschmolzenen Zustand verbleibt, der sich durch fein verteilte Mikroblasen auszeichnet. Bei diesem unter Druckverminderung stattfindenden Schäumschritt wird das Schäumwerkzeug 3a auf einer Temperatur unterhalb der Temperatur der Bchäumbaren Schmelze, aber oberhalb des Schmelzpunktes oder Erweichungspunktes des Kunststoffsgehalten. Dies deshalb, weil andernfalls, wenn die V/erkzeugtemperatur unterhalb des Schmelz- oder Erweichungspunktes des Kunststoffs liegt, sich die Kühlung auch auf den inneren Teil erstrecken würde, so daß eine hinreichende Ausdehnung nicht zu Stande kommen könnte.

Der auf diese Weise erzielte geschäumte Körper, der noch im Sdhmelzzustand verbleibt und durch eine Oberflächenschicht mit fein verteilten Mikroblasen umgeben ist, gelangt von dem Schäumweiäzeug 3a in die Dimensioniereinrichtung 4a, d.h. in die vierte Verfahrensstufe.

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Bei diesem vierten Verfahrensschritt wird der nichtverfestigte Schaum aus der Schäumeinrichtung 3a in die Dimensioniereinrichtung 4a eingeführt, damit die Außenschicht mit dem fein verteilten Mikroblasen durch schnelles Abkühlen verfestigt wird, woran sich ein Kühlen und Verfestigen des inneren Teils des Schaums durch Einleitung in Wasser anschließt. Ist der geschäumte Werkstoff gekühlt und verfestigt ergibt er einen kontinuierlichen bandförmigen oder strangförmigen Körper mit glatter und ansehnlicher Außenfläche, der durch die Austragseinrichtung 9 kontinuierlich abgeführt wird.

Die Dimensionierungseinrichtung 4a des vierten Verfahrensschritts ist mit einer Kühlkapazität zum Kühlen der Außenschicht mit fein verteilten Mikroblasen auf eine Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes oder Erweichungspunktes der Schicht innerhalb von zehn Sekunden, nachdem der Schaum aus dem Schmelzzustand zugeführt wird, d.h. nach seinem Austritt aus der Schäumeinrichtung 3a, ausgestattet. Zu diesem Zweck wird das Dimensionierungswerkzeug aus einem Werkstoff von hoher thermischer Leitfähigkeit, wie z.B. Aluminiumlegierungen oder Kupfer-Berylium-Legierungen, gestaltet. Dieses Ziel kann allerdings auch erreicht werden, durch Vergrös-.i serung der wärmeabgebenden Fläche des Dimensionierungaerkzeugs. Das Kühlwasser wird nach DurcMihrung durch eine Kühleinrichtung wieder verwendet. Die Kühlzeit von etwa zehn Sekunden ist außerordentlich bedeutsam. Wird zum Kühlen eine längere Zeit als zehn Sekunden benötigt, werden die in dem Schäumwerkzeug 3a in der Außenschicht gebildeten Mikroblasen leicht zu groß. Daraus folgt

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dann eine rauhe Oberfläche sowie eine Antischaumwirkung infolge verminderter Schäumwirkung.

Gemäß der Erfindung erfolgt das Schäumen der ausdehnbaren Schmelze im dritten Verfahrensschritt, so daß eine ungeschäumte Außenschicht gebildet wird, die fein verteilte Mikroblasen enthält. In dem anschließenden vier_rten Verfahrensschritt wird die Außenschicht durch schnelles Abkühlen innerhalb von zehn Sekunden verfestigt, wodurch eine verbesserte Schäumwirkung und eine glatte und ansehnliche Oberfläche vorteilhaft erreicht wird. Die Tatsache, daß eine geschäumte Schicht von gleichförmigem Zustand durch das erfindungsgemäße Verfahren erzielt wird, beruht darauf, daß in dem zweiten Verfahrensschritt das Schäumen weitgehend unterdrückt wird, während sich Mikroblasen gleichmäßig in dem geschmolzenen Kunststoff verteilen. Die Dicke der Außenschicht, die die fein verteilten Mikroblasen enthält und die in dem weiteren Verfahrensschritt verfestigt wird, ist abhängig von den Kühlbedingungen im dritten Verfahrensschritt. Sie beträgt üblicherweise 1 bis 2 mm.

Beispiel 1

Vorrichtung: Die verwendeten Vorrichtung hat den in der Zeichnung wiedergegebenen Aufbau und folgende Abmessungen: Der Heiz- und Mischzylinder 1a des Extruders hat einen Innendurchmesser von 50mm. Die thermische Zersetzungseinrichtung 2a hat eine Länge von 350 mm und einen Durchmesser des Einlasses 2b von 50 mm sowie des Auslasses 2c von 300 χ 5 mm. Die Drosselplatte 6c weist ei-

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ne Dicke von 2 mm und eine Öffnung von 300 χ 0,5 mm auf. Die Schäumeinrichtung 3a besitzt eine Länge von 55 mm und einen Einlaßquerschnitt 3t) von 300 χ 5 mm sowie einen Auslaß 3c von 300 χ 10 mm.

Der erste Verfahrensschritt: Ein trockenes Gemisch von Hochdruck-Polyäthylen (mit einem Schmelzindex von 0,3 und einer Dichte von 0,95) und ein Gewichtsprozent Azodicarbonaraid als Schäummittel wird in einen Behälter 1b aufgegeben und die Schnecke 1d angetrieben sowie die Heizeinrichtung derart eingestellt, daß der die Heizeinrichtung und den Mischzylinder 1a durchlaufende Kunststoff auf 170 bis 180° erwärmt und in einer Menge von 20 kg/hr durch die Siebanordnung 1e in den zweiten Verfahrensschritt extrudiert wird.

Der zweite Verfahrensschritt: Das geschmolzene Gemisch des ersten Verfahrensschrittes wird in die thermische Zersetzungseinrichtung 2a eingeführt und dort auf 210 bis 220° erhitzt und auf einen Druck von 140 bis 150 kg/om gebracht, wobei sich das Schäummittel zersetzt und Mikroblasen ergibt unter gleichzeitiger Unterdrückung einer wesentlichen Schäumung. Das daraus hervorgehende Produkt mit gleichmäßig verteilten Mikroblasen in dem geschmolzenen Kunststoff wird dem nächsten Verfahrensschritt zugeführt.

Der dritte und vierte Verfahrensschritt: Der geschmolzene Kunststoff mit unterdrückter Schäumung aus dem vorhergehenden Verfahrensschritt wird in die Schäumeinrichtung 3a eingepreßt und beim

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Durchgang durch diese mit einer Wandtemperatur von I40 bis 16O°C geschäumt. Darauf wird der Schaum "beim Durchgang durch die Dimensionierungseinrichtung 4a und den Kühlwasserbehälter 8a gekühlt sowie darauf aus der Austrittsöffnung 9 entnommen, wobei sich ein kontinuierlicher bandförmiger bzw. streifenförmiger Schaurakörper 10 von etwa 10 χ 300 mm Querschnitt ergibt, der eine dichte Außenschicht von 1 bis 2 mm Dicke und einen gleichförmig geschäumten Innenkern aufweist.

Die Außenschicht des geschäumten Körpers hds ein glattes Aussehen, und der Schäumfaktor liegt in der Größenordnung von 1. Der Schäumfaktor des gesamten geschäumten Körpers einschließlich der Außenschicht beträgt etwa 2,2 und der Ausnutzui^sfaktor des Zersetzungsgases des Schäummittels (Schäumfaktor) liegt bei etwa 45%.

Vergleich: Ein Verfahren entsprechend Beispiel 1 mit Ausnahme des fortgelassenen zweiten Schrittes, so daß der Extruder unmittelbar an die Schäumeinrichtung anschließt, wobei die Schmelze in dem Extruder zum Zersetzen des SchäumnÄtels auf 220⁰C erhitzt wird. Der geschäumte Körper hat eine rauhe Oberfläche, und die Blasen in dem Schaumkörper sind von unregelmäßiger Größe. Der Schäumfaktor des Schaumkörpers beträgt 1,4 und die Schaumwirkung etwa 15%.

Beispiel 2

Vorrichtung: Die gleiche Vorrichtung wie in Beispiel 1.

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Der erste Verfahrensschritt: Ein Gemisch von Hochdruck-Polyäthylen (mit einem Schmelzindex von 0,3 und einer Dichte von 0$5) und 1 Gew.?' Azodicarbonamid als Schäummittel und 0,1 Gew.# 2,5-dimethyl 2,5-di-(t-butylperoxyd) hexyn-3 als Vernetzungsmittel wird in den Behälter 1t» aufgegeben, die Schnecke 1d angetrieben und die Heizeinrichtung so eingestellt, daß der den Heizzylinder 1a durchlaufende Kunststoff auf 180 bis 185°G erwärmt und in einer Menge von 20 kg/hr extrudiert wird , während gleichzeitig die Vernetzung des Produkts auf eine gleichförmig gemischte Schmelze erfolgt, die dann durch die Siebeinrichtung 1e in den zweiten Verfahrensschritt gelangt.

Der zweite Verfahrensschritt: Das geschmolzene Gemisch aus dem vorhergehenden Verfahrensschritt wird in die thermische Zersetzun ^einrichtung 2a gepreßt und dort auf 210 bis 22O°C erhitzt und auf einen Druck von 140 bis 150 kg/cm gebracht und dadurch das Schäummittel zur Erzeugung von Mikroblasen bei gleichzeitiger Unterdrückung eines wesentlichen Schäumens zersetzt. Die mit gleichförmig verteilten Mikroblasen versehene Schmelze wird dem nächsten Verfahrensschritt zugeführt.

Der dritte und vierte Verfahrensschritt: Die Schmelze mit im wesentlichen unterdrückter Schäumung aus der vorhergehenden Stufe durchläuft die Schäumeinrichtung 3a mit einer Wandtemperatur von 140 bis 160⁰C zwecks Schäumens der Schmelze. Darauf wird der Schaum beim Durchlaufen der Kalibriereinrichtung 4a und des Kühlwasserbehälters 8 abgekühlt und durch den Austrag 9 abgenom-

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men, so daß sich ein kontinuierlicher bandförmiger Schaumkörper 10 mit einem Querschnitt von etwa 10 χ 300 mm und einer äußeren dichten Schicht von 1 bis 2 mm Dicke und einem gleichförmig geschäumten inneren Kern ergibt.

Die dünne Außenschicht des geschäumten Körpers hat ein glattes
Aussehen. Der Schäumfaktor liegt nahe bei 1. Der Schäumfaktor
des gesamten Schaumkörpers einschließ-lich der Außenschicht beträgt 2,5 und der Ausnutzungsfaktor des Zersetzungsgases des
Schäummittels (Schäumwirkung) beträgt

Vergleich zum Beispiel 2: Ein Verfahren entsprechend Beispiel 2 mit Ausnahme der zweiten Verfahrensstufe, so daß der Extruder
direkt mit der Schäumeinrichtung verbunden ist, wobei die Schmelze in dem Extruder auf 210°C zum Zersetzen des Schäiunmittels erwärmt wird. Der geschäumte Körperihat eine rauhe Oberfläche und die Blasen in dem Schaum sind von sehr unterschiedlicher Größe. Der Schäumfaktor des gesamten Schaums beträgt 1,4 und die Schäumwirkung etwa 20%.

Beispiel 3

Vorrichtung: Die gleiche Vorrichtung wie in Beispiel 1.

Der erste Verfahrensschritt: Ein trockenes Gemisch von Hochdruck-Polyäthylen (Schmelzindex 0,6 und Dichte 0,96) und 1 Gew.^ Azodicarbonamid als Schäummittel sowie 20/& Styrol-butadien-block-Copolymer (Hanfelsname "Califlex" TR-3264 der Shell Chemical Com-

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pany, USA)wird in den Behälter 1"b aufgegeben, die Schnecke 1d angetrieben und die Heizeinrichtung so eingestellt, daß der den Heizzjz-linder 1a durchlaufende Kunststoff auf 180 bis 185⁰C erwärmt und mit dem Schäummittel und dem synthetischen Gummi ge-r knetet sowie darauf in einer Menge von etwa 20 kg/hr. extrudiert wird und durch die Siebvorrichtung in den nächsten Verfahrensschritt gelangt.

Der zweite Verfahrensschritt: Das geschmolzene Gemisch der vorhergehenden Verfahrensstufe wird entsprechend Beispiel 1 behandelt mit Ausnahme der Erhitzung der Schmelze auf 210 bis 22O⁰C und der Druckwirkung von 130 bis 140 kg/cm beim Durchlaufen der thermischen Zersetzungseinrichtung. Die Schmelze wird dann\dem nächsten Verfahrensschritt zugeführt.

Der dritte und vierte Verfahrensschritt: Hier wird die Schmelze in der Weise nach Beispiel 1 behandelt und ein ähnlicher kontinuierlicher bandförmiger geschäumter Körper erzeugt.

Die Außenschicht des geschäumten Körpers hat ein glattes Aussehen mit einem Schäumfaktor von annähernd 1. Der Schäumfaktor des gesamten Körpers einschließlich der Außenschicht beträgt 2,4 und die Schäumwirkung 52$. Der geschäumte Polyähtylen-Körper hat eine Elastizität und einen gegenüber den Schaurakörpern nach den Beispielen 1 und 2 weichen Griff.

Beispiel 4

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Vorrichtung: Die Vorrichtting hat die folgenden Abmessungen: Der Heiz- und Mischzylinder 1a des Extruders hat einen Innendurchmesser von 65 mm. Die thermische Zersetzungseinrichtung 2a ist 350 mm lang und hat einen Einlaßdurchmesser 2b von 65 mra und einen Auslaß 2c von 300 χ 5 mm. Die Drosselplatte 6c hat eine Stärke von 2 ram und eine Drosselöffnung von 30 χ 0,5 mm. Die Schäumeinrichtung 3a ist 55 mm lang und hat einen Einlaß 3b von 300 χ 8 nm sowie einen Auslas? 3c von 300 χ 12 mm.- Die Ealibriercinrichtung 4a besteht aus Duraluminium von 6 mm Dicke und 500 mm Länge und hat einen Einlaß 4b von 300 χ 12 mm.

Der erste Verfahrensschritt: Ein trockenes Gemisch von Hochdruck-Polyäthylen (Schmelzindex 1,0, Dichte 0,96 und Schmelzpunkt 125 bis 129⁰C) und ein Gewichtsprozent Azodicarbonamid als Schäummittel werden dem Behälter 1b aufgegeben, die Schnecke ia angetrieben und die Heizeinrichtung so eingestellt, daß der durchlaufende Kunststoff im Heiz- und Mischzylinder 1a auf 170 bis 175⁰C erwärmt, mit dem Schäummittel durchknetet und in einer Menge von 20 kg/hr extrudiert wird sowie durch die Siebeinrichtung in den zweiten Verfahrensschritt gelangt.

Der zweite Verfahrensschritt: Das geschmolzene Gemisch der vorhergehenden Stufe wird in die thermische Zersetzungseinrichtung 2a eingepreßt und dort auf 210 bis 220⁰C erwärmt und auf einen Druck von 145 kg/cm gebracht, so daß das Schäummittel unter Bildung von Mikroblasen bei gleichzeitiger Unterdrückung einer wesentlichen Schäumung zersetzt. Die mit gleichmäßig verteilten

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Mikroblasen versehene Schmelze wird der nächsten Stufe zugeführt.

Der dritte Verfahrensschritt: Die Schmelze mit im wesentlichen unterdrückter Schaumwirkung aus der vorhergehenden Stufe wird in die Schäumeinrichtung 3a mit einer Wandtemperatur von 150⁰C gepreßt, so daß der Innenteil, der eine geringere Abkühlung als der Außenteil erfährt, gleichmäßig geschäumt wird, wohingegen die Außenschicht, die in Berührung mit der Innenwand der Schäumeinrichtung gelangt, nicht schäumt und im ungeschäumten Zustand mit dicht verteilten Mikroblasen gehalten wird. Dieses Produkt wird dem nächsten "Verfahrensschritt zugeführt.

Der vierte Verfahrensschritt: Der geschäumte Körper im geschmolzenen Stand aus der vorhergehenden Stufe wird in die Kalibriervorrichtung 4a gepreßt und dabei die Außenschicht in Berührung mit der Innenwand des 6 mm dicken Duraluminium-Kalibrierwerkzeugs gebracht, das von außen wassergekühlt ist und infolgedessen durch schnelle Kühlung zur Verfestigung führt, während der Innenteil beim Durchlauf durch den Kühlbehälter 8 nach und nach gekühlt wird. Der verfestigte Schäumkörper wird mittels der Einrichtung 9 mit einer Geschwindigkeit von 35 cm/min, abgeführt. Der die Kalibriereinrichtung durchlaufende geschäumte Körper erfährt seine Verfestigung in einer Stellung etwa 3 cm unterhalb des Einlasses des Kalibrierwerkzeugs 4a und bei einer dort herrschenden Temperatur von 120⁰C. Der geschäumte Körper erreicht diese Position 5 Sekunden nach Eintritt in den Einlaß der Kalibriereinrichtung 4a.

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Der auf diese Weise erzeugte bandförmige Formkörper mit einem Querschnitt von 12 χ 300 mm hat eine 1 bis 2 mm dicke Außenschicht mit einem Schäumfaktor von etwa 1 und einen gleichförmig geschäumten Innenkern mit einem Schäumfaktor des gesamten Körpers von 2,2. Die Schäumwirkung beträgt etwa 45$, und die Oberfläche des Körpers ist sehr glatt.

Aus dem Ergebnis dieses Beispiels geht hervor, daß die erfindungsgemäße Verfahrensweise nicht allein einen ausgezeichnet geschäumten Körper von glatter un d ansehnlicher Oberfläche und gleichmäßig geschäumten Innenkern ergibt, wie er durch die vorbekannten Verfahren nicht erhältlich ist, sondern auch eine gegenüber diesen vorbekannten Verfahren van etv/a 15 bis 20^ verbesserte Schäumwirkung hat.

Vergleich zum Beispiel 3J Ein Verfahren entsprechend Beispiel 4 mit der Ausnahme, daß die Kalibriereinrichtung 4a aus Stahl S-45C mit verminderter Kühlwirkung besteht. Der geschäumte Körper wird suf eine Temperatur von 120⁰C, d.h. unterhalb des Schmelzpunktes des Kunststoffs, gekühlt, sobald der geschäumte Körper eine Stellung etwa 8 cm unterhalb der Einlaßöffnung der Kalibriereinrichtung und zwar 14 Sekunden nach Eintritt in diese erreicht. Der nach diesem Beispiel erreichte geschäumte Körper hat den gleichen Gesamt-Schäumfaktor wie in Beispiel 4, er weist allerdings eine Zahl kleinerer Ausnehmungen infolge oberflächlichem Austritt von Blasen auf.

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Beispiel 5

Vorrichtung: Die Vorrichtung hat folgende Dimensionen: Das Kalibrierwerkzeug 4a besteht aus Stahl S-45C von 6 mm Dicke und mit Ausnehmungen, weiter mit einer Länge von 500 mm, einem Einlaßquerschnitt 4b von 300 χ 12 mm und einem Auslaß 4c von 300 χ 12 mm. Die Dicke der Wand entspricht der Durchschnittsdicke der mit den Ausnehmungen versehenen Stahlplatte, und der keine Ausnehmungen aufweisende Teil der Stahlplatte hat eine Dicke von 7,5 nun. Die Nuten bzw. Ausnehmungen haben eine Tiefe von 3 mm und eine Breite von 3 mm·sowie einen Abstand von 3 mm bei einer querverlaufenden Erstreckung. Durch diese Nuten wird die wärmeabgebende Fläche gegenüber derjenigen nach Beispiel 3 verdoppelt.

Erster bis dritter Verfahrensschritt: Entsprechend denjenigen nach Beispiel 4.

Der vierte Verfahrensschritt: Er entspricht demjenigen nach Beispiel 4 und dem Vergleichsbeispiel 3 mit Ausnahme einer unterschiedlichen Kalibriereinrichtung 4a. Der durch die Kalibriereinrichtung 4a passierende geschäumte Körper wird in einer Stellung etwa 4 cm unterhalb der Einlaßöffnung dieser Kalibriereinrichtung 4a und bei einer Temperatur an dieser Stelle von etwa 120⁰C verfestigt. Der geschäumte Körper erreicht diesen Punkt 7 Sekunden nach Eintritt in die Einlaßöffnung des Kalibrierwerzeugs 4a. Der auf diese Weise erzeugte geschäumte Körper hat eine glatte und ansehnliche Außenschicht von 2 mm Dicke mit einem Schäumfaktor von etwa 1 und einen gleichmäßig geschäumten Innen-

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teil. Der Schäumfaktor des gesamten Körpers beträgt 2 und die Schäurawirkung etwa 31%»

Beispiel 6

Vorrichtung: Die Vorrichtung hat folgende Abmessungen: Der Heiz- und Mischzylinder 1a des Extruders hat einen Innendurchmesser von 65 ram. Die thermische Zersetzungseinrichtung 2a ist 300 mm lang, weist einen Einlaß 2b mit 65 mm Durchmesser und einen Auslaß 2c von 120 χ 20 mm auf. Die Drosselplatte 6c hat eine Dicke von 2 mm und eine Drosselöffnung von 120 χ 0,5 mm. Die Schäumeinrichtung 3a ist 550 mm lang und hat eine Einlaßöffnung 3b von 120 χ 8 mm und eine Auslaßöffnung von 300 χ 12 mm. Die Heizeinrichtung 3a hat eine Breite von 120 mm, eine Länge von 200 mm,eine Dicke von 16 mm und eine Wattleistung von 3 W/cm . Die Kalibriereinrichtung 4a ist 1000 mm lang und hat eine Einlaßöffnung 4b von 120 χ 12 mm und eine Auslaßöffnung 4c von 120 χ 12 mm.

Der erste Verfahrensschritt: Ein trockenes Gemisch von Hochdruckpolyäthylen (Schmelzindex 1,0, Dichte 0,96) und 1 Gew.^ Azodicarbonamid (Zersetzungstemperatur von 19$°0)als Schäummittel A und 0,1 Gew.^ "Vinifol SW Nr. 7" (ein Produkt der Eiwa Kasei Corporation in Japan) mit einer Zersetzungstemperatur von 173⁰C als Schäummittel B werden in den Behälter 1b aufgegeben, die Schnecke 1d angetrieben und die Heizeinrichtung so eingestellt, daß der den Extruder 1 a durchströmende Kunststoff auf 165⁰C erwärmt und mit den Schäummitteln verknetet sowie in einer Menge von 20 kg/hr extrudiert und schließlich durch die Siebanordnung 1e

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in die thermische Zersetzungseinrichtung 2a geführt wird.

Der zv/eite Verfahrensschritt: Bei der thermischen Zersetzung in der Einrichtung 2a wird das aufgeschmolzene Gemisch auf 180 bis 185 C erhitzt und auf einen Druck von 140 bis 150 kg/cm gebracht, so daß das Schäummittel B unter Bildung von Mikroblasen bei gleichzeitiger Unterdrückung einer wesentlichen Schäumung zersetzt und andererseits Iceine Zersetzung des Schäummittels A erfolgt. Die resultierende Schmelze mit gleichmäßig verteilten Mikroblasen wird dem nächsten Verfahrensschritt zugeführt.

Der dritte und via-te Verfahrensschritt: Das aufgeschmolzene Gemisch wird in der Schmelzeinrichtung 3a auf 200 bis 25O⁰C erhitzt mit Ausnahme einer Außenfläche und zwar durch die Heizeinrichtung 3e in dem Durchgang 33., wobei das Schäummittel A und jeder noch nicht zersetzte Rest des Schäummittels B zersetzt werden und damit die Schäumung des inneren Teils fortsetzen. Der geschäumte Körper wird in die Kalibriereinrichtung 4a eingeführt und durch Berührung mit der Innenwand der Kalibriereinrichtung gekühlt sowie darauf durch die Einrichtung 9 mit einer Geschwindigkeit von 28 cm/min, ausgetragen.

Der auf diese V/eise gewonnene Schaumkörper in Bandform mit einem Querschnitt von 120 χ 12 mm hat eine etwa 2 mm dicke Außenschicht eines Schäumfaktors von 1,05. Der Innenteil hat eine wesentlich gleichmäßige Schaumstruktur mit einem Schäumfaktor 2,5. Der Schäumfaktor des gesamten Körpers beträgt 2 und die Schaumwirkung

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des Zersetzungsgases des Schaumraittels liegt bei AOfo. Die Außenfläche ist sehr ansehnlich und gleicht dem Aussehen von Holz.

Vergleichsbeispiel 4: Ein Verfahren entsprechend Beispiel 6 mit dem Unterschied, daß lediglich das Schäummittel A verwendet und die thermische Zersetzungseinrichtung bei 200⁰C gehalten wird und zwar ohne die Heizeinrichtungo2 und stattdessen allein ei-

ner äußeren Beheizung. Der gewonnene Schaumkörper sieht unansehnlich aus und hat zahlreiche Spuren von Blasenaustritten sowie Blasen von sehr unterschiedlicher Größe im Innenteil. Der Schäumi'aktor des gesaraten Körpers beträgt 1 , 5 und die Schaumwirkung etwa 15$.

Beispiel 7

Vorrichtung: Die gleiche Vorrichtung wie im Beispiel 6.

Der erste Verfahrensschritt: Ein trockenes Gemisch von Polypropylen (Schmelzindex 5»0 und Dichte 0,91) und 1 Gew./ί Schäummittel "J¹F 800" (ein Erzeugnis der Eiwa Kasei Corporation mit einer Zersetzungstemperatur von 23O⁰G) als Schäummittel A und 0,1 Gew.$ Azodicarbonamid (Zersetzungstemperatur 195⁰C) wird in den Behälter 1 b aufgegeben, die Schnecke 1d angetrieben und die Heizeinrichtung so eingestellt, daß der den Extruder 1a durchlaufende Kunststoff auf 190⁰C aufgewärmt, mit dem Schäummittel durchknetet und in einer Menge von 15 kg/hr extrudiert sowie durch die Siebeinrichtung 1e der thermischen Zersetzungeinrichtung 2a aufgegeben wird.

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Der zweite Verfahrensschritt: Die aufgeschmolzene Mischung wird in der thermischen Zersetzungseinrichtung 2a auf 200 bis 205⁰C erwärmt und einem Druck von 200 bis 210 kg/cm ausgesetzt, so daß allein das Schäummittel B zersetzt ohne gleichzeitige Zersetzung des Schäummittels Λ, um dadurch Mikroblasen bei gleichzeitiger Unterdrückung einer Avesentlichen Schäumung zu erreichen.

Der dritte und vierte Verfahrensschritt: Das aufgeschmolzene Gemisch wird in dem Schäumwerkzeug 3a durch die Heizeinrichtung 3e auf eine Temperatur von 235⁰C mit Ausnahme einer Außenschicht erhitzt, so daß das Schäummittel A und jeder Rest des noch nicht zersetzten Teils des Schäummittels B zersetzt v/erden, und das Ausschäumen des inneren Teils fortsetzen. Darauf wird der geschäumte Körper in die Kalibriereinrichtung 4a eingeführt undAbgekühlt, indem er mit der Innenwand der Kalibriereinrichtung in Berührung gelangt. Darauf wird er durch die Einrichtung 9 mit einer Geschwindigkeit von 20 cm/min, ausgetragen. Der auf diese V/eise gewonnene streifenförmige geschäumte Körper mit einem Querschnitt von 120 χ 12 mm hat eine etwa 2 mm dicke Außenschicht mit einem Schäumfaktor von 1,05. Der Innenteil hat einen Schäumfaktor von 2,5 und eine im wesentlichen gleichförmige Schaumstruktur. Der Schäurafaktor des gesamten Körpers beträgt etwa 2 und die Außenfläche ist ansehnlich und erscheint wie Holz.

Beispiel 8

Vorrichtung: Die Vorrichtung entspricht derjenigen nach Beispiel 6.

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Der erste Verfahrensschritt: Eine trockene Mischung von hochschlagfestem Polystyrol mit 1 Gew.^ Azodicarbonamid (Zersetzungstemperatur 195°C) als Schäummittel A und 0,1 Gew.% Natriumcarbonat (Zersetzungstemperatur 150 bis 160⁰C) als Schäummittel B v/erden einem Behälter 1b aufgegeben, die Schnecke 1d angetrieben und die Heizeinrichtung so geregelt, daß der den Extruder 1a durchströmende Kunststoff auf 140⁰C erwärmt, mit den Schäummitteln durchgek-netet und in einer Menge von 15 kg/hr extrudiert sowie durch die Siebanordnung 1e in die thermische Zersetzungseinrichtung 2a geführt wird.

Der zweite Verfahrensschritt: Das aufgeschmolzene Gemisch wird in der thermischen Zersetzungseinrichtung 2a auf 165oC erhitzt und einem Druck von 110 bis 120 kg/cm ausgesetzt. Dabei wird das Schäummittel B zersetzt, nicht jed-^och das Schäummittel A, und Mikroblasen unter gleichmäßiger Verteilung in dem geschmolzenen Kunststoff bei Unterdrückung einer wesentlichen Schäuraung erzeugt.

Der dritte und vierte Verfahrensschritt: Das aufgeschmolzene Gemisch wird in der Schäumeinrichtung 3a durch die Heizeinrichtung in dem Kunststoffdurchgang mit Ausnahme eines Oberflächenteils auf 210⁰C erhitzt, wodurch das Schäummittel A und noch nicht zer setzte Teile des Schäummittels B zersetzt werden und damit das Ausschäumen des inneren Teils fortschreitet. Darauf wird der ge schäumte Körper in die Kalibriervorrichtung 4a eingeführt und gekühlt, indem er mit der Innenwand der Kalibriereinrichtung in Berührung gelangt. Darauf wird er durch die Austragseinrichtung

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9 mit einer Geschwindigkeit von 20 cm/min, ausgetragen.

Der geschäumte Körper liegt in Bandform vor mit einem Querschnitt von 120 mm χ 12 mm und etwa 2 mm dicker Außenschicht eines Schäumfaktors von 1,05. Der Innenteil hat einen Schäumfaktor von 3,5 und eine praktisch gleichförmige Schaumstruktur. Der Schäumfaktor des gesamten Körpers beträgt 2,5 und die Außenfläche erscheint ansehnlich etwa wie Holz.

Beispiel 9

Vorrichtung: Die Vorrichtung weist die folgenden Abmessungen auf: Der Heiz- und Mischzylinder 1a des Extruders hat einen Innendurchmesser von 65 mm. Die thermische Zersetzungseinrichtung 2a ist 350 mm lang und hat einen Einlaß 2"b von 65 mm Durchmesser und einen Auslaß 2c von 300 χ 5 mm. Die Drosselplatte 6c hat eine Dicke von 2 mm und eine Drosselöffnung von 300 χ 0,5 mm. Die Schäumeinrichtung 3a hat eine Länge von 55 mm und einen Einlaß 3b von 300 χ 5 mm und einen Auslaß 5c von 300 χ 100 mm.

Der erste Verfahrensschritt: Eine trockene Mischung von Polyäthylen (Schmelzindex 1,0 und Dichte 0,96) mit 3 G-ew.^6 Glasfaser (Faserlänge 6mm, Produkt der Nitto Boseki Corporation, Japan) und 1 Gew.% Azodicarbonamid als Schäummittel werden in den Behälter 1b aufgegeben, die Schnecke 1d angetrieben und die Heizeinrichtung so eingestellt, daß der den Extruder 1a durchlaufende Kunststoff auf 180⁰C erhitzt, mit der Glasfaser und dem Schäummittel durchknetet und in einer Menge von 20 kg/hr extrudiert so-

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wie durch die Siebanordnung dem zweiten Verfahrensschritt zugeführt wird.

Der zweite Verfahrensschritt: Das aufgeschmolzene Gemisch der vorhergehenden Verfahrensstufe wird in der thermischen Zersetzungseinrichtung 2a auf 210 bis 220°C erwärmt und einem Druck von 140 bis 150 kg/cm ausgesetzt, so daß das Schäummittel zersetzt und Mikroblasen von gleichförmiger Verteilung in der Schmelze erzeugt bei gleichzeitiger Unterdrückung einer wesentlichen Schäumung.

Der dritte und vierte Verfahrensschritt: Die Schmelze mit wesentlich unterdrückter Schäumwirkung wird in die Schäumeinrichtung 3a mit einer Wandtemperatur von 140 bis 160⁰C gepreßt. Der geschäumte Körper wird dadurch in der Dimensionierungseinrichtung 4a undAen Kühlwasserbehälter 8 abgekühlt und durch die Austragseinrichtung 9 ausgetragen. Es ergibt sich ein kontinuierlicher Formkörper 10 in Bandform mit einem Querschnitt von etwa 10 χ 300 mm und einer 1,5 um dicken Außenschicht und einem Innenteil von gleichmäßiger Schaumstruktur. Die Außenschicht des geschäumten Körpers ist sehr glatt und holzartig im Aussehen. Sie weist einen Schäumfaktor von annähernd 1 auf. Der Schäumfaktor des gesamten Körpers einschließlich der Außenschicht beträgt 2 und die Schäumwirkung des Schäummittels liegt bei 45%.

Vergleichsbeispiel 5: Ein geschäumter Körper gemäß Beispiel 9, je<te-och ohne Glasfaser mit einem Schäumfaktor von 2, bezogen auf

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den gesamten Körper einschließlich der Außenschicht, was dem Faktor gemäß Beispiel 9 entspricht. Allerdings ist die Oberfläche genarbt mit Vertiefungen durch Gasblasenaustritte und ohne holzähnliches Aussehen.

Beispiel 10

Vorrichtung: Die Vorrichtung entspricht der nach Beispiel 6.

Der erste Verfahrensschritt: Eine trockene Mischung von Hochdruck-Polyäthylen (Schmelzindex 10,0, Dichte 0,96) und 0,1 Gew.?o 2,5-dimethyl 2,5-di-(t-dibutylperoxy-hexyn-3 als freie Radikale erzeugendes Mittel wird einer Vernetzungsbehandlung bei einer Extrusionstemperatur von 200⁰C ausgesetzt, um vernetzte Polyäthylen-Pellets zu erhalten. Ein trockenes Gemisch dieser Pellets mit 1 Gew.$ Azodicarbonamid als Schäummittel A und 0,1 Gew.% "Vinifol SV Nr. 7" (Erzeugnis der Eiwa Kasei Corporation) mit einer Zersetzungstemperatur von 173°C als Schäummittel B wird einem Behälter 1b des Extruders aufgegeben, die Schnecke 1d angetrieben und die Heizeinrichtung so eingestellt, daß der Kunststoff im Extruder 1a auf 155 bis 160⁰C erwärmt wird. Darauf wird das Ganze verknetet und ohne Zersetzung der Schäummittel in einer Menge von 20 kg/hr in die thermische Zersetzungskammer 2a extrudiert.

Der zweite Verfahrensschritt: Das geschmolzene Gemisch wird in der thermischen Zersetzungskammer 2a auf 180 bis 185⁰C erhitzt und auf einen Druck von 140 bis 150 kg/cm gebracht, so daß das

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Schäummittel B ohne Zersetzung des Schäummittels A zersetzt wird, Mikroblasen in gleichmäßiger Verteilung bildet, während jedoch ein wesentliches Schäumen unterdrückt wird.

Der dritte und vierte Verfahrensschritt: Das aufgeschmolzene Gemisch wird in die Schäumeinrichtung 3a eingepreßt und dort auf 200 "bis 205⁰C durch eine Heizeinrichtung 3 in dem vom Kunststoff durchströmten Raum erhitzt mit Ausnahme einer Außenfläche, wodurch das Schäummittel A und der noch nicht zersetzte Rest des Schäummittels B zersetzt werden und den Schäumvorgang fortsetzen. Der aufgeschäumte Körper wird dann in die Dimensioniereinrichtung 4a eingeführt und gekühlt, indem er mit der Innenwand des KaIibrierwerkzeugs in Berührung gelangt, worauf er durch die Austragseinrichtung 9 in einer Geschwindigkeit von 28 cm/min, ausgetragen.

Der bandförmige geschäumte Körper mit einem Querschnitt von 120 χ 12 mm hat eine etwa 2 mm dicke Außenschicht mit einem Schäumfaktor von 1.05. Der Innenteil des geschäumten Körpers hat einen Schäumfaktor von 2,5 und eine sehr gleichmäßige Schaumstruktur. Der Schäumfaktor des gesamten geschäumten Körpers beträgt 2 und die Schäurawirkung der Schäummittel etwa 40$. Die Oberfläche ist sehr ansehnlich und hat eine etwa holzartige Erscheinung.

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Claims

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- 34 -Patentansprüche

[λ^)Verfahren zum Herstellen geschäumter Körper aus thermoplastischen Kunststoffen, dadurch gekennzeichnet, daß in einem ersten Schritt ein Gemisch aus thermoplastischem Kunststoff und Schäummittel mit einer Zersetzungstemperatur oder einem Siedepunkt höher als der Schmelzpunkt oder Siedepunkt des Kunststoffes geschmolzen und geknetet wird unter Erwärmung des Gemisches auf eine Temperatur unterhalb der Zersetzungstemperatur oder des Siedepunkts des Schäummittels und oberhalb des Schmelzpunkts oder Erweichungspunkts des Kunststoffes, daß in einem zweiten Schritt die im ersten Verfahrensschritt gewonnene Schmelze auf eine Temperatur oberhalb der Zersetzungstemperatur oder des Siedepunkts des Schäummittels ohne Rühren des Schmelzpunkts erwärmt und unter einem Druck gehalten wird, der ein wesentliches Schäumen zu unterdrücken gestattet und daß in einem dritten Schritt das geschmolzene Gemisch der Expansion ausgesetzt und durch Einführen in ein bei einer Temperatur und einem Druck unterhalb denjenigen des zweiten Schrittes gehaltenes Werkzeug gekühlt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem vierten Schritt die in dem dritten Schritt gewonnene geschäumte Schmelze in eine Kalibrierungseinrichtung eingeführt und dort die Außenfläche mit fein verteiltem Mikroblasen durch schnelles Abkühlen innerhalb von zehn Sekunden nach Ver~

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lassen des dritten Schrittes verfestigt und darauf der verfestigte Schaumkörper kontinuierlich aus dem Auslaß des Kalibrierungswerkzeuge ausgetragen wird«,
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß für den dritten Schritt in dem Strömungskanal für den thermoplastischen Kunststoff eine Heizeinrichtung vorgesehen ist und dem thermoplastischen Kunststoff eine Hehrzahl von Schäummitteln mit unterschiedlicher Zersetzungstemperatür oder Siedepunkt höher als der Schmelzpunkt oder Erweichungspunkt des thermoplastischen Kunststoffes zugesetzt und daß das geschmolzene Gemisch aus dem ersten Schritt im zweiten Schritt auf eine Temperatur zwischen der höchsten und niedrigsten Zersetzungstemperatur oder Siedepunkt der Schäummittel erhitzt wird, wobei die Schäummittel mit den niedrigsten Zersetzungstemperatüren oder Siedepunkten ohne gleichzeitige Zersetzung der Schäummittel mit den höheren Zersetzungstempera türen oder Siedepunkten zersetzt werden, um so eine expandierbare Kunststoffschmelze unter im wesentlichen unterdrücktem Schäumen zu erhalten, worauf die in dem zweiten Schritt nicht zersetzten Schäummittel durch die in dem Werkzeug für den dritten Schritt vorgesehene Heizeinrichtung zersetzt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Durchführung des Verfahrens verwendeten thermoplastischen Kunststoffe Hiederdruckpolyäthylen, Hoch-

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druckpolyäthylen, Polypropylen, Copolymere eines aliphatischen Monoolefins und anderer allphatlscher Monoolefine oder ein anderes Monomer als die aliphatischen Monoolefine, ein Gemisch von zwei oder mehreren Polyolefinen oder ein aus einem oder mehreren Polyolefinen oder anderen thermoplastischen Kunststoffen und/oder einen oder mehreren Gummi oder gummiartigen Stoffen zusammengesetztes Gemisch ist, wobei die anderen Komponenten als Polyolefine in einer Menge zugesetzt werden, die keine Änderung der Grundeigenschaften der Polyolefine erlaubte
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der thermoplastische Kunststoff ein vernetztes Polyolefin mit hinreichender Thermoplastizität ist, das durch thermische Behandlung eines Gemisches aus Polyolefinen und Gemischen mit einem oder mehreren Polyolefinen als Hauptkomponenten und einem Vernetzungsmittel in 1 bis 0,01 Gew_e# gegenüber der Gesamtmenge gewonnen wird«

6, Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der thermoplastische Kunststoff Glasfasern von etwa 3 mm oder mehr Länge in einem Anteil von 1 bis 40 Gew„# des Gesamtgewichts des thermoplastischen Kunststoffes und der Glasfaser enthält.

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