DE2551038A1

DE2551038A1 - Verfahren zur herstellung von geschaeumten polyolefin-formkoerpern

Info

Publication number: DE2551038A1
Application number: DE19752551038
Authority: DE
Inventors: Tatsuo Hayshi; Ryoichi Ito
Original assignee: Daisen Industry Co Ltd; Mitsubishi Petrochemical Co Ltd
Current assignee: Daisen Industry Co Ltd; Mitsubishi Petrochemical Co Ltd
Priority date: 1974-11-13
Filing date: 1975-11-13
Publication date: 1976-05-26
Also published as: JPS5156875A; JPS5311994B2; US4206166A

Description

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1. MITSUBISIfJrRETgOCHEMICAL CO. LTD, Tokyo/Japan ^:. ')

2. DAISEN INDUSTRY-CO.LTD, Nakatsugawa/Japan

Verfahren zur Herstellung von geschäumten Polyolefin-Pormkörpern

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von PoIyolefin-SchaunT und insbesondere ein Verfahren zur Herstellung von beliebig geformten Polyolefin-Schaumteilen mit einer besonders glatten und glänzenden Haut.

Es ist bekannt, Polystyrol-Schaum mit einem hohen Verschäurnungsverhältnis herzustellen, indem man schäumbare Polystyrolkügelchen an einem organischen Treibmittel , wie . Butan, Pentan oder Dichlordifluoräthan, vorschäumt, den Hohlraum einer Dampfdurchlaßlöcher aufweisenden Form mit den gebildeten vorgeschäumten Polystyrolkügelchen füllt, Dampf in die Form einleitet, um die vorgeschäumten Kligelchen weiter aufzuschäumen und gleichzeitig die Oberfläche der Küge.lchen unter gegenseitigem VerschweiiSen zu schmelzen, und anschließend die geschäumten, verschweißten Kligelchen abkühlt.

Jedoch ist es bei der Herstellung von geschäumten Formkörpern aus Polyolefinen, wie Polyäthylen geringer Dichte, Polyäthylen hoher Dichte, Äthylen-Propylen-Copolymerisateri, Polypropylen, Äthylen-Acrylsäure-Copolymerisaten und Äthylen-Vinylacetat-Copolymerisateil, schv/ierig, vorgeschäumte Polyolefinkügelchen

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_ 2 —

durch Imprägnieren des Polyolefins mit einem organischen .. Lösungsmittel herzustellen. Daher wurde ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem ein Polyolefin, dem "ein""bei" seiner Zersetzung ein Gas bildendes 'Treibmittel (als "Chemisches Treibmittel" bezeichnet) und ein Vernetzungsmittel einverleibt ist, bei einer Temperatur, bei der das Vernetzungsmittel ohne" Zersetzung des Treibmittels aktiviert wird, zu einer Folie extrudiert wird,'und diese Folie nach Zuschneiden auf geeignete Abmessungen In einer Form auf eine Temperatur, bei der sich das Treibmittel zersetzt, erhitzt wird, wodurch ein geschäumter Formkörper gebildet wird. · Jedoch lassen sich nach diesem' Verfahrenkeine·'kompliziert geformten Schaumteile herstellen.

In der GB-PS 1 277 161 ist ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von. beliebig geformten Polyolefin-Schaumteilen beschrieben. ,Gemäß diesem Verfahren .werd.en geschäumte Polyolefin- · Formkörper hergestellt, indem man kleine, geschäumte Polyoleflnstücke (mit einem durchschnittlichen Volumen' von weniger als 0,2 cm und mit Zellen von weniger als 0,5 mm Durchmesser).in eine mit Dampfdurchlaßlöchern versehene Form "bringt, die die kleinen, geschäumten Stücke dicht einschließt, aber für Dampf und Flüssigkeit in den meisten Fällen in einer Menge von 95 ^Is 100 Volumenprozent des Volumens der Form und beim Verdichten der kleinen Stücke in einer Menge von 100 bis 150 Volumenprozent durchlässig ist". Anschließend wird Dampf in die Form eingeleitet, um die kleinen, geschäumten Stücke auf eine Temperatur zwischen dem Schmelzpunkt des Polyolefins und einer um 50 C über dem Schmelzpunkt liegenden Temperatur zu erhitzen, wobei die kleinen, geschäumten Stücke zusammengeschweißt werden. Dieses Verfahren is^r wertvoll, es bringt jedoch die Schwierigkeit mit sich, daß an der Oberfläche der geschäumten Teile an den Stellen, die an den Durchlaßqffnungen der Form liegen, Grate oder Barte gebildet werden. Mach einer Entfernung dieser Grate von den Oberflächen der geschäumten Formkörper bleiben jedoch Markierungen zurück, die den Handelswert dieser Produkte vermindern.

Der Grun'd für das Entstehen dieser Grate ist darin zu suchen, daß Polyolefine kristalline Kunstharze sind.,· und die Sohmelz-

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Viskosität von Polyolefinen im Gegensatz zu nicht kristallinen Kunstharzen, wie Polystyrol, beim Pressen relativ nieder ist, so daß das geschmolzene Polyolefin während des Pressens in die Dampfdurchlaßlöcher eintritt. ' - · _e.

Um die Gratbildung zu verhindern, wurde ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem kleine, geschäumte Stücke in eine Form gebracht werden, die keine Dampfdurchlaßlöcher aufweist. Beim Einleiten von Dampf in die Dampfkammer zum Verschweißen der Stücke ergibt sich jedoch eine unzulängliche Heizung, was die Herstellung von einwandfreien, geschäumten Produkten erschwert.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von einwandfreien Polyolefin-Schäumen zur Verfügung zu stellen, bei dem die Nachteile des Verfahrens der GB-PS 1 277 161 nicht auftreten. Das erfindungsgemäße Verfahren soll sich insbesondere zur Herstellung von Polyolefin-Schaum zur Verwendung für Platten, Tropfbretter, Badeabdeckungen und Aufsätze für Arbeitstische eignen, bei denen zumindest eine Oberfläche eine besonders glatte und glänzende. Haut aufweist.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung geschäumter Polyolefin-FormkÖrper ist dadurch gekennzeichnet, daß man ·

(1) kleine, geschäumte Polyolefinstücke in den zwischen einer Patrize lind einer Matrize gebildeten Hohlraum' in einer Menge von etwa 120 bis 200$ des gewünschten Volumens des Formkörpers (Volumen des Hohlraums nach Druckeinwirkung auf die Formen) füllt, wobei eine der Formen keine Dampfdurchlaßlöcher · aufweist, während die andere Form Dampfdurchlaß- * löcher,, und mindestens zwei voneinander getrennte Kammern, die den zum Erhitzen des Polyolefin-Schaums bestimmten Dampf aufnehmen, aufweist,

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(2) die kleinen, geschäumten Stücke durch Anlegen von Druck an die Formkombination verdichtet und ··

(3) zum Verschweißen der Polyolefin-Schaumteile diese durch' Einleiten von Dampf in die Fomnkombination auf solche Weise erhitzt, daß die Dampfeinleitung in mindestens eine Kammer zeitlich bis nach der Dampfeinleitung in die andere(n) Kammer (n) d'er mit Dampf durchlaßlöchern versehenen Form verschoben wird.

Fig. 1 ist ein Querschnitt einer erfindungsgemäßen Anordnung von Formen. , ' ■ · " _ft

Pig. 2 ist ein verkleinerter Querschnitt entlang der Linie II-II von Pig. 1. .

Pig. 3 ist ein Querschnitt einer üblichen Formenanordnurig zum Pressen von Polystyrol-Schaum.

Pig. 4 ist ein Querschnitt einer weiteren Ausführungsförm einer erfindungsgemäß4n Formenanordnung.

Im erfindungsgemäßen Verfahren werden kleine Stücke von Polyolefin-Schäumen mit .einem durchschnittlichen Volumen von weniger als etwa 0,2 cm , einer Länge von etwa 1 bis 15· mm und mit Zellen von weniger als etwa 0,5 mm Durchmesser verwendet. Diese Ausgangsprodukte können nach üblichen Verfahren hergestellt werden, beispielsweise unter Verwendung eines üblichen Extrusionsgranulators. Beispielsweise kann der Polyolefin-Schaum durch Schmelzen und Kneten eines G-emisches aus einem Polyolefin, einem Treibmittel und gegebenenfalls anderen üblichen Zusätzen,'wie einem Hilfstreibmittel, einem Nucleiermittel und Pigmenten, bei Temperaturen über dem Schmelzpunkt des Polyolefins und dem Zersetzungspunkt des Treibmittels und anschließendes Strangpressen des Gemisches hergestellt'werden. Vorzugsweise werden innerhalb des vorgenannten Temperaturbereichs möglichst niedrige Tempera- \ türen angewendet. Der auf diese Weise hergestellte Polyolefin- . · Schaum wird auf übliche Weise in kleine Stücke mit einem Volumen

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•2.

von nicht mehr als etwa 0,2 cm und einer Länge von etwa 1 bis 15 mm geschnitten.

Im erfindungsgemäßen Verfahren, können als Polyolefine folgende Produkte verwendet werden:

Polyäthylen hoher Dichte-mit einer Dichte von 0,935 bis 0,975 g/ cm'; Polyäthylen geringer Dichte mit einer Dichte von 0,910 bis 0,940 g/cm ,. polare Copolymerisate", wie. (a)¹ Copolymerisate aus Äthylen und höchstens 5 Molprozent eines polaren Vinylmonomeren (z.B. Vinylacetat, Acrylsäure, Methacrylsäure, Acrylsäureester mit 1 bis 7 Kohelenstoffatomen im Esterteil und Methacrylsäureester mit ebenfalls 1 bis 7 Kohlenstoffatomen im Esterteil) und (b) einem gepfropften Polyolefin, bei dem 0,01 bis 10 Gewichtsprozent einer ungesättigten Carbonsäure (z.B. Maleinsäureanhydrid, Acrylsäure und Methacrylsäure) auf ,ein Polyplefin gepfropft ist; nicht-polare Copolymerisate, wie Copolymerisate aus Äthylen und höchstens 10 Molprozent eines or-Olefins (z.B. Propylen, Buten-1 und Penten); sowie Gemische dieser .Polymerisate. Die vorgenannte Aufzählung ist nur beispielhaft und stellt keineswegs eine Einschränkung des Erfindungsgegenstands dar. Die Polyolefine können gegebenenfalls natürlichen Kautschuk, einen Butyl-Kautschuk, einen Äthylen-Propylen-Kautschuk, ein Styrol-Butadien-Copolymerisat, Polyisobutylen, Polystyrol und ABS-Kunstharze im allgemeinen in einer'Menge von etwa höchstens 10 Gewichtsprozent, vorzugsweise 1 bis 5 Gewichtsprozent, enthalten.

Im erfindungsgemäßen Verfahren können alle· üblichen Treibmittel verwendet werden, deren Wahl jeweils nach üblichen Kriterien vorgenommen wird. Beispiele für Treibmittel, die im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden können sind Azodicarbonamid, Dinitrosopentanmethyltetramin, Benzolsulfonylhydrazid, Tolaolsulfonylhydräzid, 4,4'-Oxy-bis-benzolsulfonylhydrazid, Diphenylsulfon-3,3'-disulfonylhydrazid, Barium-azodica'rboxylat, Trihydrazinotriäzin, 4,4'-Oxy-bis-benzolsulfonylsemicarbazid, Toluolsulfonylsemicarbazid und Natriumhydrogencarbonat. Diese Treibmittel werden beim Erhitzen unter Gasbildung zersetzt. Die Treibmittel können einzeln oder im Gemisch untereinander verwendet werden. Eine geeignete Menge, an Treibmittel beträgt im allgemeinen 0,3

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bis 2 Gewichtsprozent, vorzugsweise 0,5 bis 1 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des eingesetzten Polyolefins.

Ferner können dem Polyolef ingemisch Zin-koxid , öalciumcarbonat, Magnesiumoxid, Zinkstearat oder Magnesiumstearat gegebenenfalls als Hilfstreibmittel zur Kontrolle der Zersetzungstemperatur· des Treibmittels und als ITuc Ie ier mittel zur Kontrolle der Größe der im Polyolefin gebildeten Zellen zugesetzt werden. Eine geeignete Menge an Hilfstreibmittel beträgt im allgemeinen etwa 0,3 bis 2 Gewichtsprozent, bezogen auf das eingesetzte' Polyolefin. Gegebenenfalls kann das Gemisch ferner mit Pigmenten oder oxidationshemmenden Zusätzen versetzt' werden. Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten geschäumten Formkörper weisen eine Haut hoher Dichte auf, die sich von der Haut von Polystyrol-Schäumen unterscheidet. Die Stärke der Hautschicht hängt von der S-tärke des Produkts ab, d.h., die Hautschicht wird umso stärker, je stärker das Produkt ist. Beispielsweise entsteht bei einem Produkt von etwa 5 cm Stärfee eine etwa 1 bis 2 mm starke Haut. Die Stärke der gebildeten Hautschicht hängt vom Füllungsverhältnis der Polyolefinteilchen und der Stärke des hergestellten Produkts ab, sie beträgt jedoch im allgemeinen etwa 0,5 bis■3 mm. Dies ist ein Vorteil bei' der Verwendung als leichte Konstruktionswerkstoffe.

Die erfindungsgemäß verwendete Anordnung von Formen zum Pressen von kleinen, geschäumten Polyolefinstücken-besteht aus einer Patrize und einer Matrize, von denen nur eine Dampfdurchlaßöffnungen aufweißt.In der""Matrize sind mindestens zwei,Kämmern zur Dampfaufnähme vorgesehen, die getrennt angeordnet oder voneinander durch eine Trennwand abgetrennt sind. Kleine, geschäumte PoIyolefinstücke werden in den zwischen der Patrize und der Matrize gebildeten Hohlraum in einer Menge von etwa 120 bis 200 Volumenprozent, bezogen auf das Endvolumen des Matrizenhohlraums im angepreßten Zustand, d/h. in einer Menge von etwa 120 bis 200 Volumenprozent, bezogen auf das Volumen des.fertigen gepreßten Produkts, gefüllt. Anschließend werden die kleinen, geschäumten Polyolefinstü£ke durch Anpressen der Formen verdichtet und auf eine Temperatur zwischen dem Schmelzpunkt des Polyolefins und

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einer um 5O⁰C über dem. Schmelzpunkt des Polyolefins liegenden Temperatur erhitzt, um die kleinen, geschäumten Stücke aneinander zu schweißen.

Im folgenden wird eine erfindungsgejnäße Anordnung von „Formen anhand der Figuren näher erläutert. In den Figuren sind gleiche Elemente jeweils mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Anordnung von Formen abgebildet, in der 10 eine Unterstützung für die Patrizen- und Matrizenelemente bezeichnet. Dabei bedeutet 1OA den Bodenteil, 1OB allgemein die Seitenwande und IOC den oberen Teil.· Es· ist dem Fachmann klar, daß der Bodenteil 10A in Verbindung^mit den untersten Teilen der Seitenwände 1ÖB die Dampfkammer 6 umgrenzt, während der obere Teil 10C in Verbindung mit dem obersten Teil der Seitenwände 10B die Dampfkammern 3" und 3"' einschließt. Ferner ist in Fig. 1 die Matrize 1 und die,Patrize 4 abgebildet. Die Matrize 1 und die Patrize 4 bilden im zusammengefügten Zustand den Hohlraum.5. Die Patrize 4 kann vertikal zur Matrize 1 hin und her' bewegt werden.Dies kann auf übliche Weise' erreicht werden, beispielsweise indem man die Formen an der Verbindungsstelle 10D teilt, wobei der obere Teil der Seitenwände 1OB (oberhalb der Verbindungsstelle 10D) in vertikaler Ebene hin und her', bewegt "werden kann.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist die Kammer 3' zwischen den Kammern 3" und 3"' angeordnet und durch Trennwände 3A von diesen getrennt. Die Patrize 4 weist' Löcher 2 auf, die einen Kontakt mit der. Kammer 5 und dem Hohlraum 3 erlauben., Schließlich sind Ro.hrleir tungen_S .und. _S1 „zum _Ζμ- __ und „Ab le it en von .Dampf gezeigt .Die Dampf zu-, fuhr kann in Fig. 1 je nach Wunsch von links nach rechts oder ' von rechts nach links erfolgen. Zur ersten Dampfzufuhr strömt nach Schließen der Rohrleitungen S1 Dampf beispielsweise von links nach rechts durch die Rohrleitung S. Zum endgültigen Erhitzen wird Dampf hauptsächlich von der Rohrleitung S nach SI (oder umgekehrt) in die einzelnen Kammern geleitet. Die Dampfleitungen für die Kammern 6 und 3^! sind nicht abgebildet.

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Folgende erfindungsgemäßen Merkmale seien festgehalten:

(I) Die Patrize oder die Matrize haben Dampfdurchlaßlöcher. Jedoch sind diese nur jeweils an einer der beiden Formen vorgesehen.

(II) Sowohl die Patrize als auch die Matrize weisen jeweils \ mindestens eine Kammer auf.

« (ITI) Die Form mit den Dampfdurchlaßlöchern muß mindestens

.zwei Kammern aufweisen, die über Löcher in Kontakt mit . .... dem_.Hj?hlraum_steh_en_. _ ' ' ' "_" ~_~^:" ',

(IV) Die nicht durchlöcherte Form kann Trennwände aufweisen, .' jedoch besteht dafür keine Notwendigkeit.

Die Größe der Löcher in der Form ist nicht besonders kritisch. Für industrielle Verfahren weisen sie im allgemeinen einen Durchmesser von 0,3 "bis 1,5 mm," vorzugsweise 0,3 "bis 1 mm auf. Der'Querschnitt der Löcher muß nicht kreisförmig sein, sondern kann verschiedene Formen haben. Beispielsweise können _terfindungsgemäß auch Entlüfterstutzen mit Schlitzen für den Dampfdurchlaß vorgesehen sein. '

Die keine Dampfdurchlaßlöchei" aufweisende'Form kann durch einen Strom mit erhitztem Gas, z.B. Luft, auf elektrischem Wege oder durch Dampf beheizt werden. Die Verwendung von Dampf wird bevorzugt, da in diesem Fall zum Erhitzen der durchlöcherten Form die gleiche Heizquelle-verwendet werden kann und der Temperaturanstieg leicht kontrolliert und ein Schrumpfen des Produkts im Formhohlraum verhindert werden kann.

Beim Erhitzen werden die kleinen, geschäumten Polyolefinstücke im Hohlraum der zusammengefügten Formen auf eine Temperatur zwischen dem Schmelzpunkt des Polyolefins und einer 5O⁰C über dem Schmelzpunkt des Polyolefins liegenden Temperatur erhitzt, indem man Dampf in die abgeteilte(n) Kammer(n) der durchlöcherten Form leitet. Der Zeitpunkt der Dampfzufuhr in

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mindestens eine der abgeteilten Kammern ist im Vergleich zur Dampfaufuhr in die andere(n) Kammer(n) der gleichen Form zeitlich leicht verschoben. Die .":oi Gliche Verschiebung der Dampfzufuhr in alle Kammern hängt von der Größe des Produkts ab. Im allgemeinen wird in mindestens eine der Kammern bis nach Ablauf von etwa 5 bis 4.0 Sekunden, vorzugsweise 10 bis 20 Sekunden, kein Dampf eingeleitet.

Beispielsweise wird gemäß Beispiel 2 unter Verwendung der in Pig. 4 gezeigten FormenanOrdnung Dampf an der mit dem Pfeil A bezeichneten Stelle zuerst in die Kammer 7 der Patrize 4 eingeleitet und anschließend durch die im Bodenteil der Patrize 4 angeordneten Löcher 2 in den Hohlraum 9 und von hier über entsprechende Locher 2 in die Kammer'8 geleitet. Von der Kammer tritt der Dampf durch die mit dem Pfeil A bezeichnete Rohrleitung aus.

Nach dem Pressen der Schaumteilchen in der Kammer 9 wird mit einer geringfügigen zeitlichen Verschiebung Dampf an der mit dem-Pfeil B bezeichneten Stelle in die Kammer 7 und an der mit dem Pfeil Bl bezeichneten Stelle in die Kammer 8 eingeleitet, wobei der Dampfstrom B die Löcher 2 am Boden der beiden Kammern passiert. Die Dampfauslaßöffnungen, durch die der Dampf nach Erfüllung seiner Heizfunktion abgeleitet wird, sind mit den Pfeilen B2 bezeichnet. Während der Luftverdrängungsstufe wird die Rohrleitung B2 an der Kammer 7 im allgemeinen geschlossen gehalten, während die Rohrleitung B2 an der Kammer 8 im allgemeinen offen ist. Die erfindungsgemäße Heizstufe kann so durchgeführt werden, daß die die kleinen, geschäumten Polyolefinstücke enthaltende Formenanordnung auf eine Temperatur-nahe dem Schmelzpunkt des Polyolefins vorerhitzt wird (das Vorerhitzen wird nur bis zu Temperaturen durchgeführt, bei denen das Polyolefin nich^ schmilzt, vorzugsweise bis zum Erweichungspunkt des verwendeten Polyolefins), indem man Dampf zum Vorheizen in die unterteilten Kammern einleitet, die zum Vorheizen dienende Dampfzufuhr in mindestens einer der unterteilten Kammern der durchlöcherten Form unterbricht, während die andere(n) Kammer(n) weiter mit Dampf, dessen Temperatur höher als die

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Temperatur des Vorheizdampfes ist, beschickt wird, und anschließend in die letztgenannte(n) Kammer(n), in der die Dampfzufuhr unterbrochen war, nach einer entsprechenden Zeitverschiebung wieder Dampf von höherer Temperatur-.einleitet. .

Der Grund dafür, daß in mindestens eine der unterteilten Kammern der durchlöcherten' Form die Dampfzufuhr im Verhältnis zu der oder den anderen unterteilten^Kammer(n) der gleichen Formenanordnung zeitlich verschoben vorgenommen wird, ist folgender: Bei der Herstellung von.großen, geschäumten Formkörpern, wie für Bauzwecke dienende "Platten oder Abdeckungen für Arbeitstische, kann-bei gleichzeitiger Dampfzufuhr in alle Kammern die in den Hohlräumen zwischen den kleinen, geschäumten Polyolefin--stücken vorhandene Luft .im Formhohlraum nicht in ausreichendem Maße entweichen, sondern verbleibt im Formhohlraum.. Dies führt zu Leerstellen bzw. Poren im Produkt, die das Erscheinungsbild der Oberfläche des Produkts beeinträchtigen. Deshalb wird erfindungsgemäß die Dampfzufuhr in mindestens eine der abgeteilten Kammern im Verhältnis zur Dampfzufuhr in die andere(n) Kammer(n) der durchlöcherten Form zeitlich verschoben j so daß die zwischen oder innerhalb der kleinen, geschäumtenPolyolefinstücke befindliche Luft durch den .Dampf aus dem Formhohlraum verdrängt wirdj. Beispielsweise wird in Fig. 4 der Dampf "an-der mit dem Pfeil A bezeichneten Stelle zuerst in die abgeteilte Kammer 7 der durchlöcherten Form geleitet·,' von wo er in den Hohlraum 9 gelangt, die dort vorhandene Luft.verdrängt und in die abgeteilte Kammer 8 transportiert. Dabei wird die Luft, die sich in den kleinen, geschäumten Polyolefinstücken oder zwischen diesen befindet, in ausreichendem Maße zusammen mit dem aus dem System abgeleiteten Dampf aus dem Hohlraum entfernt.'In diesem Fall beträgt der Temperaturunterschied zwischen der abgeteilten Kammer 7 in die der Dampf zuerst eingeleitet wird, und der abgeteilten Kammer 8, aus der der Dampf aus dem System entfernt wird, bei einer Dampftemperatur von etwa HO⁰G etwa 10 bis 4O⁰G. Da vorzugsweise Unterschiede in der durch Hitze erzeugten Bindung der Masse der geschäumten Polyolefinteilchen vermieden werden, sind größere Temperaturunterschiede während der zeitverschobenen Dampfbehandlung nicht' bevorzugt;

Der Temperaturunterschied liegt im allgemeinen bei etwa 5 bis 3O⁰C, vorzugsweise bei 10 bis 2O⁰G. Dazu wird die Temperatur, der Druck der Dampfzufuhr, die Zeit der Dampfzufuhr in die Kammern und die Zeitverschiebung kontrolliert. Aufgrund der vorhergehenden Überlegung beträgt der Temperaturbereich für den Dampf im allgemeinen etwa 105 bis 160⁰C, vorzugsweise 110 ' bis 145⁰C, während der Temperaturbereich für den Vorheizdampf vorzugsweise etwa 105 bis HO⁰C beträgt.

Der Erweichungsbereich .der erfindungsgemäß verwendeten Polyolefine liegt im allgemeinen etwa 5 bis 4O⁰C, vorzugsweise 10 bis 3O⁰C unter deren Schmelzpunkt. Demgemäß wird im^allgemeinen der bevorzugte Temperaturbereich für das Vorheizen gewählt.

Es ist festzuhalten, daß beim erfindungsgemäßen Vorheizen die Dampfzufuhr in die Kammer im "offenen" Zustand erfolgt, d.h. bevor Druck an die Teilchen angelegt wird. Die genannte Zeitverschiebung bezieht sich auf die verzögerte Dampfzufuhr in die abgeteilte Kammer bei geschlossener Form, d.h. wenn die geschäumten Polyolefinteilchen sich im gepreßten Zustand befinden.

Das Ausmaß der Verdichtung bzw. des Preßd'rucks ist nicht besonders kritisch. Der Druck muß nur ausreichend sein, um die geschäumten. Polyolefinteilchen so zu verdichten, daß 'sie beim Schmelzen und Verschweißen in guten Kontakt zueinander kommen. Im allgemeinen werden bei Schäumen mit einem hohen Verschäumungsgrad niedrigere Drücke und bei nicht stark verschäumten Polyolefinen höhere Drücke angewendet. Im letzteren Fall führen hohe Drücke zu einer guten Verdichtung.

Die Beispiele erläutern die Erfindung.

Beispiel 1

;. 1 abgebildete Vo:
durch Vermengen von 100 Gewichtsteilen Tabletten aus Polyäthylen

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Es wird die in Fig. 1 abgebildete Vorrichtung verwendet. Ein

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hoher Dichte (Mitsubishi Petrochemical Go., Ltd., Schmelzindex 5, Dichte 0,955)» 0,7 Gewichtsteilen Azodicarbo'namid als Treibmittel und 0,7 Gewichtsteilen Zinkstearat als JTucleier.^. mittel in einem Bandmischer hergestelltes Gemisch wird in einem Extruder mit einem Wertzeugdurchmesser von 50 mm bei .einer Temperatur über der Zersetzungstemperatur des Azodicarbonamids (Werkzeugtemperatur 19O⁰C) unter Verschäumen des Polyäthylens stranggepreßt und anschließend in kleine Stücke von 2.bis 3 mm Länge geschnitten. Die Dichte der kleinen*Schaumstücke beträgt 0,418 g/cm⁵. .

Die kleinen^ Schaumstücke werden anschließend in den zwischen einer Matrize 1 und einer Patrize 4 gebildeten IOrmhoh*Lraum gegeben. Die Matrize 1 weist keine Dampfdurehlaßlöcher auf, während auf der Patrize 4 in Abständen von jeweils 60 mm Löcher 2 mit einem Durchmesser von 1',2 mm vorgesehen sind. Die Kammer zur Dampfaufnahme ist durch die Trennwände 3A in die drei Kammern 3', 3" und 3"' unterteilt. Das Volumen des HohlraumsJp beträgt in offener Stellung 165$ des Produktvolumens (Volumen des Hohlraums 5 in geschlossener oder verdichteter Stellung).· Anschließend wird Dampf von'110⁰C in die Kammer 6 der Matrize."!, (Leitung nicht abgebildet) und in die Kammern 3'» 3" und 3"' der Patrize 4 eingeleitet, um die Formen 15 Sekunden lang vorzuheizen,' bis sie beide eine Temperatur von 100⁰C erreichen.

Sodann wird die Dampfzufuhr in die Kammern 3" und 3"' unterbrochen, und die Patrize 4 wird zur Verdichtung der .kleinen, geschäumten.Polyolefinstücke im Hohlraum 5 um 7 mm angerückt. Anschließend werden Dampf-.von 3,-6 kg/cm ._ und 140. C _ in die .Kammer 6 ·__ der Matrize 1 und in die Kammer 3' der Patrize·4 zu einer Aufheizung von 15 Sekunden eingeleitet. Die Oberflächentemperatur des den Kammern 6 .und 3' zugekehrten Polyolefin-Schaums beträgt 138⁰C, während die Oberflächentemperatur des den Kammern 3" und' 3"'.zugekehrten Schaums 103⁰C beträgt. Durch den Dampf wird die in und zwischen den kleinen, geschäumten PoIyölefinstueken vorhandene Luft praktisch vollständig mitgerissen und aus'der den Schaum enthaltenden Kammer entfernt.

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Anschließend werden zur Vollendung des Heizvorgangs Dampf von 3,6 Eg/cm² una;/i4Ö^oCin die Kammern 3" und 3^f" der Patrize 4, 25 Sekunden lang eingeleitet, wobei die Dampfzufuhr in die Kammern 3' und 6 fortgesetzt wird.

Nach einer Abkühldauer von 2 Minuten wird das Produkt aus der Form entfernt. Man erhält einen Polyäthylen-Formkörper mit einer Stärke von 12 mm, einer Fläche von 500 χ 100 mm , «■ einer Dichte von 0,52 g/cm und einer 2 mm starken glänzenden Haut.

Vergleichsbeispiel

In diesem Vergleichsbeispiel wird die in Fig. 3 abgebildete Anordnung verwendet. Gemäß Beispiel 1 werden kleine j geschäumte Polymerisatstücke mit einer Dichte Von 0,4-1% g/cm hergestellt. Diese Stücke werden in den Formhohlraum zwischen einer "Patrize 4 und einer Matrize 1 gegeben. Sowohl die Patrize' als auch die Matrize weisen Dampfdurchlaßlöcher'2 der selben Anordnung und Größe wie irTBeispiel 1 auf. Die Füllmenge beträgt 165$ des Volumens des Hohlraums. Anschließend wird Dampf von 2 kg/cm und 110 C in die Kammern 6 und 3 der Matrize bzw. der Patrize eingeleitet, um die Formen 15 Sekunden vorzuheizen. Die Patrize 4 wird sodann zur Verdichtung der kleinen Schaumstücke 7 mm angerückt. Sodann wird Dampf von 3,6 kg/cm und 139⁰C in die Kammern beider Formen- eingeleitet, um diese 40 Sekunden zu erhitzen. Nach 2-minütigem Abkühlen wird das Produkt aus der Form entnommen.

Dieses Produkt weist viele stäbchenartige Erhebmagen (Grate) von 1,2 mm Durchmesser und etwa 5 bis 15 mm länge auf, die auf die Dampfdurchlaßlöcher zurückzuführen sind. An einigen Stellen der Oberfläche treten Krater auf. Das Produkt weist eine Dichte von 0,52 g/enr auf.

Beispiel 2

In diesem Beispiel wird die in Fig. 4 abgebildete Vorrichtung verwendet, wobei die entsprechenden Bezugszeichen die gleiche

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Bedeutung wie in Fig. 4 haben. ' ·. "'«

Gemäß Beispiel 1 werden kleine Schaumstücke aus-Polyäthylen hoher Dichte mit einer Dichte von'0,485 g/cm hergestellt und in den in der Tabelle I angegebenen Menge in den Formhohlraum zwischen einer Matrize 1 und einer Patrize 4 gefüllt.· Die Matrize 1 weist keine Löcher auf, während in der Patrize 4 im Abstand von jeweils 60 mm Dampfdurchlaßlöcher von 1 ,2 mm Durchmesser angeordnet sind. Die Patrize 4 weist abgeteilte Kammern 7 und 8 zur' Aufnahme von Dampf'(oder gegebenenfalls eines anderen Heiz- oder Kühlmediums) auf.

Dampf von 2 kg/cm und 110⁰C-wird in die Kammer 6 der Matrize und in die abgeteilten Kammern 7 und 8 der Patrize 4 eingeleitet, um beide Formen 15 Sekunden lang vorzuerhitzen. Anschließend Wird die Patrize 4 zur Verdichtung der kleinen Schaumstücke gemäß Tabelle I angerückt. Sodann wird Dampf von 3,6 "Kg/cm und 139 C in die Kammer 6 der Matrize . 1 und in die abgeteilte Kammer

7 der Patrize 4 15 Sekunden lang eingeleitet.' Die in und zwischen den kleinen, geschäumten Polyolefinstücken vorhandene Luft wird praktisch vollständig vom Dampf mitgerissen und aus der den Schaum enthaltenden Kammer entfernt. Anschließend wird Dampf gleichen Drucks und gleicher Temperatur In die abgeteilte Kammer

8 zur Vervollständigung des Heizvorgangs 25 Sekunden lang eingeleitet. Das gebildete Produkt wird 2 Minuten abgekühlt und aus der Form genommen.' Die Eigenschaften und das Aussehen der auf diese Weise erhaltenen geschäumten Produkte sind in Tabelle I -zusammengestellt.

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T a Id e 1 1 e 1

Füllungs- Dichte des Wassergehalt** Aussehen verhältnis* Produkts

110	0,31	15
120	0,36	15
140	0,44	10
160	0,52	9
200	0,68	. ' 9
220	0,76	7

100 .0,28 25 Kratermuster auf der

Oberfläche des Produkts} mangelhafter Preßling.

Viele Löcher auf der Oberfläche *

Glatte Haut an der Oberfläche des Produkts

Il Il

Il

Volumen des geschäumt-en Polyolefins beim lullen
* Füllungsverhaltnis = —^: ^ ^:

.^ Volumen des geschäumten Polyolefins nach dem Verdichten · ■

Menge des Wassers im' '!Formkörper ** Wassergehalt = '

Gewicht des Formkör-pers

Da erfindungsgemäß entweder die Matrize oder die Patrize keine ■Dampfdurchlaßlöcher aufweist, treten an der den Löchern zugekehrten Oberfläche des Produkts keine Grate auf.

Da beim Erhitzen der Formen die in oder zwischen den kleinen, geschäumten Polyolefinstücken im Formhohlraum befindliche Luft so vollständig wie möglich durch den Heizdampf entfernt wird, erhält man ein Produkt geringerer innerer Porosität und höherer Festigkeit. ^J - ,.

Da ferner das Volumen der kleinen, geschäumten Polyolef inst ticke' im Formhohlraum größer als das Volumen des Endprodukts ist (aufgrund des Verdichtungs- und Preßvorgangs), weist der geschäumte· Polyolefin-Preßling eine glatte, glänzende Haut von 1 bis 2 mm Stärke auf.

Claims

Patentansprüche

Λ Verfahren zur Herstellung von geschäumten ,Polyolefin-'Formkörpern ad ureh.gekennze i chnet, daß man *

(1) kleine, geschäumte Polyolefinstücke in den verstellbaren Hohlraum zv/ischen einer Patrize und einer dazupassenden Matrize füllt, wobei das Volumen des Hohlraums etwa 120 bis 200$ des Volumens des gewünschten Formkörpers beträgt und e_ine .der, .bei-, den Formen keine Dampfdurchlaßlöcher aufweist, während die andere Form ■ . _Λ

(I) Dampfdurchlaßlöcher und .

(il) mindestens 2 Kammern zur Dampfaufnahme aufweist, die, an der den kleinen, geschäumten Polyolefinstücken gegenüberliegenden Seite der"Form angeordnet sind und in Verbindung mit einem Teil der Löcher stehen,

(2) die kleinen geschäumten Polyolefinstücke durch Anlegen von Druck an mindestens eine der Formen auf das Volumen des gewünschten Jormkorpers verdichtet und7

(3) zum Verschweißen der geschäumten Stücke diese durch Einleiten von Dampf auf solche Weise erhitzt, daß-die Dampfeinleitung in mindestens eine der mit den Löchern in Kontakt stehenden Kammern zeitlich verschoben gegenüber der Dampfeinleitung in die andere(n), in Kontakt mit den Löchern stehende(n) Kammer(n) vorgenommen wird, wobei der Dampf in den Hohlraum eintritt und diesen'wieder verläßt und dabei die Luft in und zwischen den kleinen, geschäumten Polyolefinstücken vor Beendigung des -

. Erhitzens verdrängt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man kleine, geschäumte Polyolefinstücke verwendet, die ein Volumen von höchstens etwa 0,2 cm , eine Länge von etwa 1 bis mm und eine Zellengröße von höQhsfen^''etyfa.ß_t5 mm. aufweisen.

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3. Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß man kleine, geschäumte Polyolefinstücke verwendet, die durch Strangpressen von Polyolefin mit einem Gehalt an einem chemischen 'Treibmittel bei einer Temperatur über der Zersetzungstemperatur.des Treibmittels unter gleichzeitiger Expansion des Polyolefins und durch anschließendes Schneiden des Polyolefin-Schaums hergestellt worden sind.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn'-, zeichnet, daß man die Form, in deren Hohlraum sich die kleinen, geschäumten Polyolefinstücke befinden, auf eine Temperatur nahe dem Schmelzpunkt des Polyolefins vorerhitzt.
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