DE2359007C2 - Treibmittelpräparat aus Azodicarbonsäureamid und hydratisierter Kieselsäure und deren Verwendung - Google Patents
Treibmittelpräparat aus Azodicarbonsäureamid und hydratisierter Kieselsäure und deren VerwendungInfo
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Description
Die Expandierung thermoplastischer Materialien durch Zersetzung eines Treibmittels in denselben hat
zum Verschäumen von Folienmaterialien und verschieden geformter Gegenständen weite Verbreitung gefunden.
Azodicarbonamid ist ein besonders zweckmäßiges Treibmittel, jedoch enthalten seine Rückstände nach der
Zersetzung merkliche Mengen an Cyanursäure. Die Bildung von Cyanursäure ist ein ernstlicher Nachteil bei
Strangpreß- und Spritzgußverformungen, da die sich aufgrund ihrer Affinität für Metalle auf Metalloberflächen
abscheidet und auf diesen eine Korrosion bewirkt sowie Oberflächenschäden auf den Strangpreß- oder
Formstücken verursacht. Es ist besonders störend beim Strangpressen, wenn die Produktionsleitungen in
regelmäßigen Abständen abgeschaltet werden müssen, um Cyanursäureabscheidungen von der Strangpreßschraube
zu entfernen.
Ein Vorschlag zur Lösung dieses Problems ist in der Anmeldung P 21 38 173.7 gegeben, in der die Einverleibung
einer fein zerteilten Kieselsäure mit einem BET-Oberflächenge!>iet von 200—350 m2/g in ein
thermoplastisches Präparat aus einem polymeren Material aus der Gruppe von Polyolefinen und
Olefinmischpolymerisaten, Polystyrolen und Styrolmischpolymerisaten
und hartem Polyvinylchlorid, das auch Azodicarbonamid enthält, beschrieben wird. (Das
BET-Oberflächengebiet der Materialien ist das nach dem bekannten Brunauer, Emmett und Teller Verfahren
bestimmte Gebiet.)
Es wurde nun gefunden, daß man durch Einstellung des Verhältnisses von Azodicarbonamid zur Menge an
freiem oder kombiniertem Wasser in der Kieselsäure einen weiteren Bereich an Kieselsäuren verwenden
kann, wobei das Präparat auch noch verbesserte und beständigere Treibeigenschaften und eine einheitlichere
Zellgrö3e besitzt sowie gegen die Bildung von Niederschlagen beständig ist.
Die vorliegende Erfindung wird durch die obigen Ansprüche definiert
Das verfügbare Wasser in der Kieselsäure kann sowohl aus freiem als auch kombiniertem Wasser
stammen und ist definiert als das aus der Kieselsäure durch 4stündiges Erhitzen auf 500° C freigesetzte
Wasser.
Das Präparat enthält vorzugsweise Azodicarbonamid und Kieselsäure in einem Gewichtsverhältnis von
100 Teilen Azodicarbonamid zu 40—80 Teilen, ν -,rzugsweise
50—75, Teilen Kieselsäure.
Gegebenenfalls kann das Präparat auch eine andere, verfügbares Wasser enthaltende Verbindung umfassen.
Geeignete Verbindungen sind z. B. Metallsilicate und hydratisierte Salze und Oxide, wie Calciumchlorid,
Calciumoxalat, Calciumsulfat, Calciumcarbonat, hydratisiertes Calciumoxid, Calciumhydroxid, Calciumtartrat,
Magnesiumsulfat, Magnesiumorthophosphat, Magnesiumhydroxid, Magnesiumbenzoat, Kaliumcarbonat,
Kupfersulfat, Zinksulfat, Ferrisulfat, Borax, Bariumhydroxid und Aluminiumhydroxid. Wo diese hydratisierten
Salze zum Präparat zugefügt werden, übersteigt der gesamte verfügbare Wassergehalt der Mischung vorzugsweise
nicht 20Gew.-Teile pro lOOGew.-Teile
Azodicarbonamid.
Die Teilchengröße des Azodicarbonamids beträgt zweckmäßig 3— 15μΐη durchschnittlicher Teilchendurchmesser.
Das Präparat kann auch andere Zusätze, wie inerte Verdünnungsmittel, Pigmente, Aktivatoren für das
Azodicarbonamid oder andere Treibmittel enthalten.
Die Treibmittelpräparate können durch gemeinsames Mischen der Komponenten hergestellt werden.
Die erfinrtungsgemäßen Treibmittelpräparaie eignen
sich zum Verschäumen thermoplastischer Polymerisate.
Geeignete Polymerisate sind z. B. Polyolefine, wie Polyethylen, Polypropylen und Polybutylen; Olefinmischpolymerisate,
wie Mischpolymerisate aus PoIyethylen/Propylen und Polyethylen/Vinylacetat; Polystyrol,
Styrolmischpolymerisate, z. B. Acrylnitril/Butadien/
Styrol-Mischpolymerisate; Polyvinylchlorid und Vinylchloridmischpolymerisate.
Das thermoplastische Präparat kann durch Strangpressen, Gießen, Kalandrieren oder Ausbreiten als
Pulvermischung verformt werden. Gegebenenfalls kann eine Schicht auf eine Unterlage, z. B. ein harzartiges
Material, imprägnierter Filz oder Überzugspapier, gebildet werden. Die Schicht kann gegebenenfalls mit
einer Kunststoff-Schutzschicht überzogen werden. Das Präparat kann auch nach jedem üblichen Spritzguß-,
Blähverformungs- oder anderen Verformungsverfahren zur Bildung hohler oder fester Gegenstände verformt
werden.
Gegebenenfalls kann das thermoplastische Präparat von dem Verschäumen durch Erhitzen, z. B. auf
100—500°C für 2,5—0,5 Minuten, geschmolzen werden.
Das Präparat kann in üblicher Weise, z. B. in einem Heißluftofen oder durch IR-Heizer, zur Zersetzung des
Treibmittels erhitzt werden. Die Temperatur, bei welcher die Zersetzung erfolgt, kann mit dem
verwendeten Präparat variieren, jedoch sind gewöhnlich 150-280°C zweckmäßig. Die Zeit zur Durchführung
des Erhitzens hängt von der Temperatur und dem erforderlichen Maß an Zersetzung ab, beträgt vorzugsweise
jedoch 15—300 Sekunden.
In der GB-PS 9 64 291 werden Treibmittelpräparate
beschrieben, die Azodicarbonsäureamid und hydratisierte
Kieselsäure enthalten. In dieser Literaturstelle ist nichts über das notwendige Oberflächengebiet bzw. den
verfügbaren Wassergehalt der Kieselsäure angegeben. Diese beiden Kriterien werden jedoch als wesentlich ->
angesehen und es wird diesbezüglich auf das nachfolgende Vergleichsbeispiel verwiesen. Der genannten
Literaturstelle konnte nicht entnommen werden, wie man vorzugehen hat, um beim Strangpressen oder beim
Spritzguß entsprechender verschäumbarer Massen das jh
Auftreten von Zersetzungsrückständen an Cyanursäure zu verhindern.
Die folgenden Beispiele veranschaulichen die vorliegende Erfindung, ohne sie zu beschränken. Alle Teile
und Prozentangaben sind Gew.-Teile und Gew.-%.
Das folgende Treibmittelpräparat wurde durch Mischen der folgenden Materialien hergestellt: 62,5%
Azodicarbonamid und 37,5% Kieselsäure (BET-Oberflächengebiet von etwa 200 m2/g, verfügbarer Wassergehalt
von etwa 12%). Das Präparat enthielt daher etwa 6 Teile Wasser pro 100 Teile Azodicarbonamid.
Es wurde ein Treibmittelpräparat durch Mischen der folgenden Materialien hergestellt: 62,5% Azocarbonamid
und 37,5% Kieselsäure (BET-Oberflächengebiet von etwa 110 ± 30 mVg, verfügbarer Wassergehalt von
etwa 10%). Das Präparat enthielt daher etwa 6 Teile Wasser pro 100 Teile Azodicarbonamid.
Verwendungsbeispiele 3 und 4
Ein expandierbares thermoplastisches Präparat (Beispiel 3) wurde hergestellt durch Vermählen von
100 Teilen Polyethylen und 2 Teilen des Präparates von
Beispiel 1 bei 120°C auf einem Zwei-Walzen-Stuhl. Ein
ähnliches thermoplastisches Präparat (Beispiel 4) wurde aus 100 Teilen Polyethylen und 2 Teilen des Präparates
von Beispiel 2 hergestellt.
Beide Präparate wurden getrennt bei einer Geschwindigkeit von 2,4 kg/std durch eine Strangpreßvorrichtung
mit rotierender Schraube mit einem Temperaturprofil entlang der Trommel von 125/220/235/2250C,
einer Schraubengeschwindigkeit von 15 UmdrVmin und
einem Strangpreßtrommeldurchmesser von 3,75 cm stranggepreßt. In beiden Fällen hatte der stranggepreßte,
verschäumte Kunststoff eine gute, einheitliche Zellstruktur.
Nach 100-stündigem Betrieb wurden die Schraubengewinde
untersucht und zeigten sich frei von jeglichem Niederschlag.
Verwendungsbeispiel 5
Ein thermoplastisches Präparat wurde hergestellt durch Umwälzmischen von Polystyrolkörnern mit
hoher Schlagfestigkeit mit 1 % Gew7Gew. des Treibmittelpräparates von Beispiel 2. Die Mischung wurde
mit einem Temperaturprofil von 160°/215°/225°/230° C,
einer Spritzgußzeit von 1,0 Sekunden und einer Formabkühlungszeit von 60 Sekunden spritzgußverformt.
Nach 75 Formstiicken einer Dichte von 0,8 g/cm3
waren die Formoberflächen noch vollständig frei von Niederschlag.
Vergleichsbeispiel
Durch Mischen der folgenden Materialien wurde ein Treibmittelpräparai hergestellt: 62.5% Azodicarbonamid
und 37,5% Kieselsäure (BET-Oberflächengebiet von 120 ± 30 m2/g, verfügbarer Wassergehalt von etwa
1,5%). Das Präparat enthielt etwa 0,74 Teile Wasser pro 100 Teile Azodicarbonamid.
Ein thermoplastisches Präparat aus 100 Teilen Polyethylen und 2 Teilen des Treibmittelpräparates wurde
bei einer Geschwindigkeit von 2,4 kg/std durch eine rotierende Schraubenstrangpresse mit einem Temperaturprofil
von 125/220/235/2250C entlang der Trommel,
einer Schraubengeschwindigkeit von 15 UmdrVmin und einem Strangpreßtrommeldurchmesser von 3.75 cm
stranggepreßt.
Nach 20stündigem Betrieb hatte sich der Oberflächenfinisch des verschäumten Kunststoffes verschlechtert,
und nach Abkühlen und Auseinandernehmen der Strangpresse wurde gefunden, daß die letzten drei
Schraubenwindungen mit einem harten Niederschlag überzogen waren, der anschließend als Cyanursäure
analysiert wurde.
Claims (4)
1. Treibmhtelpräparate aus Azodicarbonsäureamid
und hydratisierter Kieselsäure, dadurch
gekennzeichnet, daß es eine Kieselsäure mit einem BET-Oberflächengebiet von 50—40Om2Zg
und einem verfügbaren Wassergehalt von 2—20Gew.-% enthält, wobei das Verhältnis von
Azodicarbonsäureamid zu Kieselsäure so beschaffen ist, daß 1,5—20 Gewichtsteile verfügbares Wasser
pro 100 Gewichtsteilen Azodicarbonsäureamid vorliegen,
wobei das verfügbare Wasser als diejenige Menge definiert ist, die aus der Kieselsäure durch
4stündiges Erhitzen auf 500° C freigesetzt wird.
2. Treibmittelpräparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es Azodicarbonsäureamid und
Kieselsäure in einem Gewichtsverhältnis von 100 Teilen Azodicarbonsäureamid zu 40—80 Teilen,
vorzugsweise 50—75 Teilen, Kieselsäure enthält.
3. Treibmittelpräparat nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß es noch eine andere, verfügbares Wasser enthaltende Verbindung enthält,
wobei der gesamte verfügbare Wassergehalt des Präparates vorzugsweise nicht mehr als
20 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile Azodicarbonsäureamid beträgt.
4. Die Verwendung der Treibmittelpräparate gemäß Anspruch 1 bis 3 zur Herstellung verschäumter
thermpolastischer Polymerisate.
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