DE2331304A1

DE2331304A1 - Verfahren zur herstellung von schaumstoff-formkoerpern aus olefinpolymerisaten

Info

Publication number: DE2331304A1
Application number: DE2331304A
Authority: DE
Inventors: Gilbert Dipl Chem Beck; Arndt Christian Caesar; Wolfram Koegel; Herrmann Tatzel; Ludwig Dipl Chem Dr Zuern
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1973-06-20
Filing date: 1973-06-20
Publication date: 1975-01-23
Also published as: BE816642A; GB1464181A; FR2234117A1; FR2234117B1; US4031179A; JPS5037867A

Description

Badische Anilin- * Seaa-l-abriic AG 2331304

Unser Zeichen! O.Z» 29 9^1 Ks/UB 6700 Ludwigshafen, 19-6.1973

Verfahren zur Herstellung von Schaumstoff-Formkörpern aus Olefinpolymerisaten

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Schaumstoff-Formkörpern aus Olefinpolymerisaten durch Erhitzen und Zusammenpressen von geschäumten vernetzten Teilchen aus einem Olefinpolymerisat in Formen.

Aus der DT-AS 1 629 281 ist bekannt, geschäumte vernetzte Teilchen aus einem Olefinpolymerisat in nicht gasdicht schließenden Formen auf Temperaturen oberhalb des KristallitSchmelzpunkts des Olefinpolymerisates zu erhitzen und die Teilchen dann in der Form um 5 bis 60 i» des Schüttvolumens zusammenzupressen. Man kann flexible Schäumstoff-Formkörper herstellen, die ein sehr niedriges Raumgewicht haben, z.B. 15 - 30 g/1* Die Schaumstoff-Formkörper haben eine gute Oberflächenbeschaffenheit und gute mechanische Eigenschaften. Nachteilig ist jedoch, daß die Formkörper Lunker (Hohlräume) enthalten. Die Lunker entstehen dadurch, daß beim Zusammenpressen der Teilchenaufschüttung in der Form Luft zwischen Teilchen eingeschlossen und komprimiert wird. Wegen der guten Dichtungseigenschaften der Schaumstoffteilchen kann die eingeschlossene Luft nicht entweichen.

Aufgabe der Erfindung ist es, das eingangs beschriebene Verfahren so auszugestalten, daß man Schaumstoff-Formkörper erhält, die keine Lunker mehr aufweisen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man den Druck in der Form vor oder während des Zusammenpressens der geschäumten vernetzten Teilchen gegenüber dem atmosphärischen Luftdruck um mindestens 50 Torr erniedrigt.

Geeignete Olefinpolymerisate haben bei einer Temperatur von 25⁰C eine Röntgenkristallinität von mehr als 20 Gew. fi. Vor-

409884/1200

4/73 - 2 -

- 2 - O.Z. 29

zugsweise verwendet man Äthylenpolymerisate, die nach dem "bekannten Hochdruckpolymerisationsverfahren von Äthylen hergestellt werden, z.B. Polyäthylen einer Dichte von 0,918 "bis 0,935 g/cm und Copolymerisate de3 Äthylens mit anderen äthylenisoh ungesättigten Verbindungen. Die Äthylenoopolymerisate enthalten mindestens 50 G-ew. i° Äthylen einpolymerisiert. Geeignete Comonomere sind "beispielsweise Acrylsäure und Methacrylsäureester, deren Esterkomponente sich von Alkoholen mit 1 bis 18 Kohlenstoffatomen ableitet, Vinylester von Carbonsäuren mit 2 bis 12 Kohlenstoffatomen, wie Vinylacetat und Vinylpropionat, Fumarsäure, Itaconsäure, Maleinsäure und deren Ester, Kohlenmonoxid, Acrylsäure und Methacrylsäure. Die Äthylencopolymerisate können auch zwei oder mehrere äthylenisch ungesättigte Verbindungen einpolymerisiert enthalten, beispielsweise Copolymerisate aus Äthylen, Vinylacetat und Äthylacrylat oder Copolymerisate aus Äthylen, Acrylsäure und Acrylsäuretert.-Butylester. Der Schmelzindex der Olefinpolymerisate liegt zwischen 0,1 und 200 g/10 Min. (19O°C/2,16

Geschäumte Teilchen aus 01efinpolymeri3aten sind bekannt. Sie enthalten überwiegend geschlossene Zellen. Die geschäumten Teilchen werden hergestellt, indem man ein Olefinpolymerisat oder eine Mischung mehrerer Olefinpolymerisate in einem Extruder mit einem flüchtigen Treibmittel bei Temperaturen oberhalb des Kristallitschmelzpunkts des Olefinpolymerisates mischt, die Mischung dann auf eine Temperatur abkühlt, die in der Nähe des Kristallitschmelzpunkts des Polymerisates liegt und die blähfähige Mischung durch eine Lochdüse auspreßt. Dabei schäumt das Extrudat auf und wird zerkleinert, Man erhält so vollständig geschäumte Olefinpolymerisatteilchen.

In der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die vollständig geschäumten Teilchen aus Olefinpolymerisaten durch Einwirkung energiereicher Strahlen vernetzt. Man bestrahlt vor allem mit Elektronenstrahlen, daneben aber auch mit Röntgen- und Kobaltstrahlen. Die Strahlendosis liegt zwischen 10 und 80, vorzugsweise zwischen 40 und 60 Mrad. Die

υ ύ w β η ι

- 3 - O.Z. 29 941

vollständig geschäumten Teilchen enthalten nach der Strahlenbehandlung 10 bis 85 t vorzugsweise 30 bis 70 Gew. i» vernetzte Anteile. Unter vernetzten Anteilen bzw. Gelgehalt ist der Gewichtsanteil der Polymerisate zu verstehen, der in Lösungsmittel bei Temperaturen oberhalb des Kristallitschmelzpunkts des Polymerisates unlöslich ist. Bei Athylencopolymerisaten wird der Gelgehalt beispielsweise durch Erhitzen der geschäumten Teilchen in Toluol auf Temperaturen von 100⁰C, Abfiltrieren und Trocknen der unlöslichen Anteile bestimmt.

Es ist aber auch möglich, schaumförmige vernetzte Teilchen zu verwenden, die durch Erhitzen einer Mischung aus einem Olefinpolymerisat, einem gasabspaltenden Treibmittel und einem Peroxyd und Zerkleinern des Schaumstoffs hergestellt werden. Um die Mischung zu schäumen, erhitzt man sie auf Temperaturen oberhalb des Zersetzungspunkts des Peroxyds und des gasabspaltenden Treibmittels. Verfahren zur Herstellung dieser Schaumstoffe sind bekannt. Der Durchmesser der vollständig geschäumten Olefinpolymerisatteilchen liegt zwischen 1 und 35» vorzugsweise zwischen 3 und 20 mm. Das Schtittgewicht der Teilchen beträgt 5 bis 200, vorzugsweise 10 bis 60 g/l.

Die feinteiligen geschäumten Olefinpolymerisate können die üblichen Zusatzstoffe enthalten, die man Olefinpolymerisaten einverleibt, beispielsweise Stabilisatoren, Flammschutzmittel, Farbstoffe, Gleitmittel, Füllstoffe oder andere Polymerisate wie Polyisobutylen, Polybutadien-1,3 oder Polyisopren.

Die geschäumten vernetzten Teilchen aus einem Olefinpolymerisat werden in Formen miteinander versintert, die gasdicht verschlossen werden können. Vorzugsweise verwendet man Formen, bei denen mindestens eine Wand beweglich ist, so daß der Formeninhalt zusammengepreßt werden kann. Man kann auch Vorrichtungen verwenden, die aus 4 Fließbändern bestehen, die derart zueinander angeordnet sind, daß sie einen Kanal bilden. Die geschäumten, vernetzten Teilchen werden an einem Ende des Kanals eingebracht, erhitzt und zusammengepreßt und am anderen Ende des Kanals als Schaumstoffstrang ausgetragen. Die Fließbänder sind so ange-

409884/1200 " ⁴ "

- 4 - O.Z. 29 941

ordnet, daS die Teilchen zusammengepreßt werden. Die Flieflbänder können auch plattenförmig aufgeteilt als Gliederketten ausgebildet sein.

Sämtliche in Betracht kommende Formen weisen eine Vorrichtung auf, durch die die in der Form befindlichen Gase oder Flüssigkeiten abgesaugt werden können. Eine solche Vorrichtung kann beispielsweise ein Stutzen sein. Man kann auch Formen verwenden, bei denen mindestens eine Wand mit öffnungen versehen ist, aus denen Gase, nicht aber die geschäumten Teilchen entweichen können. Es ist jedoch erforderlich, daß die öffnungen gasdicht geschlossen und die Formen evakuiert werden können. In einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrene verwendet man perforierte Formen, in der die Teilchen Eusammengepreßt werden können und erniedrigt den Druck in der Form dadurch, daß man sie in einen Druckbehälter einbringt, der dann evakuiert wird.

Um die erforderliche Druckdifferenz gegenüber dem atmosphärischen Luftdruck zu erzeugen, benutzt man Vakuumpumpen oder ähnliche in der Technik übliche Apparaturen. Gegenüber dem äußeren Luftdruck besteht eine Druckdifferenz von mindestens 50 Torr. Vorzugsweise erniedrigt man den Druck in der Form auf einen Wert, der um 100 bis 700 Torr unterhalb des Atmosphärendruoks liegt. Es ist jedoch auch möglich, den Druck in der Form bis herab auf 0,1 Torr zu erniedrigen. Die eingestellte Druckdifferenz gegenüber der Atmosphäre hängt vom eingevetiten Polymerisat und dem Vernetzungsgrad des Polymerisates ab. Sin Aufreißen der Zellwände der geschäumten Teilchen sowie eine allzu starke Expansion der Teilchen während der Erniedrigung des Druckes in der Form soll vermieden werden.

Um die vollständig geschäumten vernetzten Teilchen miteinander zu versintern, erhitzt man sie auf Temperaturen, die 5 bis 150, vorzugsweise 10 bis 100⁰C oberhalb des Eristallitschmelzpunkts der Polymerisate liegen. Die Teilchen können z.B. außerhalb der Form in einem strömenden Gas erhitzt und in die Form gefördert werden. Ebenso ist es möglich, die Teilchen in der Form

409884/1200

- 5 - O.Z. 29 941

zu erhitzen, indem man ein gasförmiges oder flüssiges Heizmedium durch die Form leitet oder die Wände der Form direkt beheizt. Die Temperaturen, auf die die geschäumten vernetzten Teilchen erhitzt werden, sind abhängig vom jeweils eingesetzten Polymerisat, dem Vernetzungsgrad des Polymerisates und den Zusatzstoffen. Die Teilehen werden in der Regel auf eine Temperatur zwischen 90 and 250, vorzugsweise zwischen 110 und 180⁰C erhitzt.

Der Druck in der Form wird vor oder während des Zusammenpressens der geschäumten vernetzten Olefinpolymerisatteilchen erniedrigt. Die Teilchenaufschüttung wird in der Form um 40 bis 80, vorzugsweise um 50 bis 70 f> des Schüttvolumens zusammengepreßt.

Nach diesem Verfahren ist es möglich, Formkörper mit einheitlich guter Sohaumstruktur herzustellen. Die erhaltenen Schaumstoff-Formkörper enthalten keine Lunker, die hergestellten Schaumstoffe können auf vielen Anwendungsgebieten eingesetzt werden, beispielsweise für Polsterungen, Verpackungsteile, thermische oder akustische Isolierungen im Bauwesen sowie für Spielzeuge.

Die vorliegende Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele näher erläutert. Die in den Beispielen genannten Prozente sind Gewichtsprozente.

Beispiel

Überwiegend geschlossenzellige, geschäumte, kugelförmige Teilchen eines Durchmessers von 20 mm und eines Schüttgewichts von 16 g/l aus einem Copolymeriaat aus 83 # Äthylen und 17 # Acrylsäure-tert.-Butylester werden in loser Schüttung mit Elektronenstrahlen einer Dosis von 60 Mrad bestrahlt. Sie enthalten dann einen Gelanteil von 84 Ί». Die Teilchen werden in eine Metallform eingebracht, die druckfest verschließbar und deren eine Wand beweglich ist. Die geschäumten vernetzten Teilchen werden mit heißer luft auf eine Temperatur von 120⁰C erhitzt. Der Druck

409884/1200 ⁶ "

- 6 - O.Z. 29 9²U

in der Form wird dann über Saugstutzen, die an der Metallform angebracht sind, bis auf einen Wert von 80 Torr erniedrigt. Die Teilchenaufschüttung wird anschließend um 60 Ί* des ursprünglichen Schüttvolumens zusammengepreßt. Nach dem Druckausgleich mit der Atmosphäre und einer Abkühlzeit von etwa 5 Minuten entnimmt man der Form einen Schaumstoff vom Raumgewicht 26 g/l. Wie aus dem Formkörper herausgeschnittene Proben zeigen, enthält der Schaumstoff-Formkörper keine lunker.

409884/1200

Claims

- 7 -. O.Z. 29

Patentansprüche

1J Verfahren zur Herstellung von Schaumstoff-Formkörpern aus ^-^ Ölefinpolymerieaten durch Erhitzen und Zusammenpressen von geschäumten vernetzten fellchen aus einem Olefinpolymerisat in Formen, dadurch gekennzeichnet, daß man den Druck in der Form vor oder während des Zusammenpressen der geschäumten Teilchen gegenüber dem atmosphärischen luftdruck um mindestens 50 Torr erniedrigt.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Brück in der Form um 100 his 700 Torr unterhalb des atmosphärischen Luftdrucke erniedrigt.

Badische Anilin- * Soda-Fabrik

409884/1200