DE2626423C3 - Thermoplastische Schaumstoffe und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Thermoplastische Schaumstoffe und Verfahren zu ihrer Herstellung

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Description

JV(Mol-%) =
und der Verseifungsgrad
S(Mol-%) =
c + d
χ 100
c + d
b + c + d
χ 100.
2. Schaumstoffe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ionomere einen Neutralitätswert von bis zu 10% und einen Verseifungswert von wenigstens 70% hat
3. Schaumstoffe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch aus 80 bis 40 Gew.-% des Ionomeren und 20 bis 60 Gew.-% Polyolefin besteht
4. Schaumstoffe nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Raumgewich; von 15 bis 45 kg/m3 aufweisen.
5. Verfahren zur Herstellung von thermoplastischen Schaumstoffen durch Extrudieren und Verschäumen eines Gemisches aus einem Ionomeren A), einem flüchtigen Treibmittel sowie einem Olefinpolymerisat B) nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man
a) das Ionomere mit einem flüchtigen Treibmittel und dem Polyolefin bei einer Temperatur von 100° bis 2500C und unter einem Druck von 50 bis 250 kg/cm2 mischt, wobei das Gewichtsverhältnis von Treibmittel zu Polyolefin wenigstens 5:100 beträgt
b) das Gemisch bei einer Temperatur von 60° bis 15O0C und unter einem Druck von 20 bis 150 kg/cm2 in einen Bereich von erniedrigtem Druck extrudiert und hierdurch das Treibmittel verflüchtigt und das Gemisch ausschäumt
Es ist schwierig wenn nicht unmöglich, Ionomerschaumstoffe mit üblichen Extrudern, die mit dem Auslegungsdurchsatz arbeiten, herzustellen. Die Schwierigkeit liegt darin, daß nach Erreichen einer für das Extrusionsschäumen geeigneten Temperatur der Druck im Extruder so hoch ist, daß die Gefahr einer Beschädigung der Apparatur besteht Aus diesem Grunde ist es notwendig, das Extrusionsvolumen zu verringern.
Die Alternative wäre die Herstellung von schwereren Apparaturen, die unter dem Gesichtspunkt der Sicherheit konstruiert sind. Hierdurch werden jedoch in unerwünschter Weise die Produktionskosten erhöht
Schaumstoffe, die ausschließlich aus Ionomerharzen hergestellt werden, sind allgemein als schlecht sowohl in bezug auf Steifigkeit oder Stauchhärte und thermische Stabilität bekannt Schaumstoffe, die ausschließlich aus Homopolymeren von Olefinen hergestellt werden, haben im allgemeinen schlechte Hafteigenschaften. Keiner dieser Schaumstoffe eignet sich beispielsweise als Umhüllung für Rohre von Klimaanlagen, wo alle Eigenschaften zusätzlich zum Wärmeisoliervermögen in guter Abstimmung aufeinander erforderlich sind.
Aus der DE-OS 19 30 134 sind Polyolefinschaumstoffe bekannt, welche Olefinpolymerisate und Äthylen-Acrylsäure-Mischpolymerisate enthalten, wobei wesentlicher Bestandteil dieser Schaumstoffe der Polybutadienzusatz ist Die dabei erhaltenen Produkte sind entweder keine Schaumstoffkörper oder solche mit zahlreichen großen ungleichmäßigen Hohlräumen, die somit nicht als gewerblich verwendbare Schaumstoffe anzusehen sind. Gegenstand der vorliegenden Anmeldung sind demzufolge Schaumstoffe, die ohne jeglichen Zusatz von Polybutadien hervorragende Eigenschaften hinsichtlich Raumgewicht, thermischer Stabilität, Haftung und gleichmäßiger Zellengröße aufweisen. Diese thermoplastischen Schaumstoffe mit einem niederen Raumgewicht hoher thermischer Stabilität, guter Haft- und Klebeeigenschaften und gleichmäßiger Zellengröße, bestehend aus einem Gemisch von A) 35 bis 95% Ionomeren und B) 5 bis 65% Olefinpolymerisat oder -copolymerisat bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten des Gemisches, jedoch keinem Polybutadien, wobei die Komponente A) enthält a) 50 bis 97 Mol-% monomere Äthyleneinheiten, b) bis zu 30 Mol-% monomere ungesättigte Carbonsäureeinheiten c) Monomeren eines Metallsalzes einer ungesättigten Carbonsäure und d) Monomeren einer ungesättigten Carbonsäure und das Ionomere einen Neutralisationswert N von bis zu 50 Mol-%, einen Verseifungsgrad 5 von wenigstens 50 Mol-% und einen Schmelzindex von 03 bis 10 g/10 Min. und das Polyolefin einen Schmelzindex von O^ bis 20 g/10 Min. hat wobei definiert sind der Neutralisationswert
N(Mo\-%) =
und der Verseifungsgrad
S(Mol-%) =
c + d
c + d
χ 100
b + c + d
χ 100.
Vorzugsweise verwendet man Ionomere mit einem Neutralisationswert von bis zu 10 Mol-% und einem Verseifungswert von wenigstens 70 Mol-% und darüberhinaus solche, die aus einem Gemisch von 80 bis 40Gew.-% des Ionomeren und 20 bis 60Gew.-% Polyolefin bestehen.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist das Verfahren zur Herstellung derartiger thermoplastischer Schaumstoffe durch Extrudieren und Verschäumen eines Gemisches aus einem Ionomeren A), einem flüchtigen Treibmittel sowie einem Olefinpolymerisat B, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man a) das Ionomere mit einem flüchtigen Treibmittel und dem
Polyolefin bei einer Temperatur von 100° bis250°Cund unter einem Druck von 50 bis 250 kg/cm2 mischt, wobei das Gewichtsmittel von Treibmittel zu Polyolefin wenigstens 5:100 beträgt, b) das Gemisch bei einer Temperatur von 60 bis 150°C und unter einem Druck voD 20 bis 150 kg/cm2 in einen Bereich von erniedrigten Druck extrudiert und hierdurch das Treibmittel verflüchtigt und das Gemisch ausschäumt
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, thermoplastische geschäumte Harzprodukte, die Gemisch«. *on Ionomeren und Polyolefinen sind, mit üblichen Strangpreßapparaturen, die mit der ausgelegten Kapazität arbeiten, herzustellen. Die hergestellten Schaumstoffe zeichnen sich durch niedriges Raumgewicht hohe thermische Stabilität, gute Hafteigenschaf- is ten und gleichmäßige Zellengröße aus. Die geschäumten Produkte bestehen aus einem Gemisch, das 35 bis 95% Ionomeres und 5 bis 65% eines Olefinhomopolymeren oder -«»polymeren — ausgenommen solche mit dem Ionomeren —, bezogen auf das Gesamtgewicht des Harzes, enthält
Beim Verfahren gemäß der Erfindung werden !00 Gew.-Teile eines Gemisches des Ionomeren und des Olefinpolymeren oder -«»polymeren in den genannten Mengenverhältnissen mit wenigstens 5 Gew.-Teilen eines flüchtigen Treibmittels bei erhöhter Temperatur und unter erhöhtem Druck gemischt, und das noch bei erhöhter Temperatur und unter erhöhtem Druck befindliche Gemisch wird in einen Bereich von vermindertem Druck extrudiert, wodurch das Treibmittel verflüchtigt und das Gemisch ausgeschäumt wird.
Gewisse Schwankungen können ohne nachteilige Wirkung in Kauf genommen werden, jedoch wurde gefunden, daß die besten Produkte erhalten werden, wenn die gesonderten Komponenten bei einer Temperatur von etwa 100° bis 250°C unter einem Druck von 50 bis 250 kg/cm2 gemischt werden. Bei Temperaturen und Drücken, die wesentlich unter diesen Bereichen liegen, besteht die Gefahr, daß das Treibmittel nicht gleichmäßig im Harzgemisch verteilt wird. Dies hat zur Folge, daß die Gleichmäßigkeit in der Schaumstruktur verschlechtert wird. Temperaturen und Drücke oberhalb dieser Bereiche können spezieil konstruierte
(A)
-(CH2-CH2),-
(B) R'
I I
CH-C—
R"
Apparaturen erfordern mit dem Ergebnis, daß gewisse Vorteile der Erfindung verlorengehen können. Dies gilt besonders für Polyäthylene mit hoher Kristallinität und hoher Dichte von 0.945 g/cm* (ASTM D-1505) oder höher oder isotaktisches Polypiopylen von hoher KristaJlinität
Das Harzgemisch, das das Treibmittel enthält, steht zweckmäßig unmittelbar vor dem Strangpressen unter einer Temperatur von 60 bis 1503C und einem Druck von 20 bis 150 kg/cm2. Wenn die Strangpreßbedingungen erheblich unter diesen Bereichen liegen, besteht die Möglichkeit, daß gewisse Gemische nicht einwandfrei ausschäumen. Wenn die Bereiche erheblich überschritten werden, pfegen die Schaumstoffe beim Stehenlassen zu schrumpfen. Ein besonderer Nachteil eines Versuchs, bei eiaem Druck unterhalb des genannten Bereichs zu arbeiten, besteht darin, daÖ das Harzgemisch innerhalb der Strangpreßapparatur selbst auszuschäumen pflegt wodurch das Harzgemisch unregelmäßig extrudiert und ein deformiertes Schaumstoffprodukt gebildet wird.
Die für die Zwecke der Erfindung verwendeten Polyolefine können aus den verschiedensten Polyäthylen aus dem Hochdruck-, Mitteldruck- und Niederdruckverfahren und isotaktischen Polypropylen ausgewählt werden. Besonders vorteilhaft sind Honiopolymere, jedoch können auch Copolymerisate von Äthylen mit Propylen, Vinylacetat, Methylmethacrylat u.dgl. oder ihre Gemische verwendet werden. Der Schmelzindex (ASTM D-1238-70, Kondition E) der für die Zwecke der Erfindung verwendeten Olefinhomopolymeren und -copolymeren beträgt 0,1 bis 30 g/10 Minuten, vorzugsweise 0,5 bis 20 g/10 Minuten.
Unter dem hier gebrauchten Ausdruck »Ionomere« sind äthylenische Copolymerisate, die mit einem Metallion vernetzt sind, zu verstehen. Sie werden beispielsweise nach Verfahren hergestellt die in den japanischen Patentveröffentlichungen 6810/1964 und 31556/1974 und in der japanischen Auslegeschrift 8885/1975 beschrieben werden.
Typische Zusammensetzungen von Ionomeren können durch die folgende allgemeine Formel dargestellt werden:
CH-C
CO2R^ CO2U)C\ CO2Hj, Hierin bedeuten: A) eine Äthylenmonomereinheit
B) eine Monomereinheit eines Esters einer ungesättigten Carbonsäure, die zweckmäßig 4 bis 10 C-Atome enthält,
C) eine Monomereinheit eines Metallsalzes einer ungesättigten Carbonsäure, die zweckmäßig 3 bis 9 C-Atome enthält, und
D) eine Monomereinheit einer ungesättigten Carbonsäure, die zweckmäßig 3 bis 9 C-Atome enthält
In der Formel ist R ein niederer Alkylrest, z. B. ein Methylrest, Äthylrest oder Propylrest; M steht für Na, Ca, Zn oder ein anderes ähnliches Metall; R' und R" stehen jeweils für ein Wasserstoffatom oder einen Methylrest und a, b, c und d geben jeweils die im Copolymerisat vorhandene maßgebende Monomereinheit in Mol-% an. Vorzugsweise hat a einen Wert von 50 bis 97 Mol-% und b einen Wert von 0 bis 30 Mol-%, da anderenfalls gleichmäßige Schaumstoffe nach dem Extrudieren kaum gebildet werden. Die Werte für M, a, b, c und d lassen sich leicht mit dem Infrarot-Spektrophotometer ermitteln.
Die Neutralität N eines Ionomeren wird wie folgt definiert:
c+d
χ 100.
Der Verseifungsgrad 5 wird durch die folgende Gleichung definiert:
65 S(MoI-0Zo) =
x 100.
Wenn der Wert von N nicht höher ist als 100%, weist
die Oberfläche des Schaumstoffs verbesserte Kiebeeigenschaften auf. Dies kann auf die im Ionomeren vorhandene Carbonsäuregruppe zurückzuführen sein. Für die Produkte gemäß der Erfindung werden die besten Ergebnisse erzielt, wenn der MWert des Ionomeren bis zu 50%, vorzugsweise bis zu 10%, beträgt
Der Verseifungswert S der für die Zwecke der Erfindung geeigneten Ionomeren beträgt wenigstens 50%, vorzugsweise wenigstens 70%. Der Wert von S ι ο kann 100% betragen, wenn deinen Wert von 0 hat.
Die für die Zwecke der Erfindung geeigneten Ionomeren haben normalerweise einen Schmelzindex (ASTM D-1238-70, Condition E) von 0,1 bis 50 g/10 Minuten. Gleichmäßige Vermischung der Komponenten und gleichmäßiges Ausschäumen werden leichter erzielt, wenn der Schmelzindex im Bereich von 03 bis 10 g/10 Minuten liegt Wenn der Schmelzindex wesentlich höher als 50 g/10 Minuten liegt, hat der erzeugte Schaumstoff keine gleichmäßigen, gesonderten oder geschlossenen Zellen, und seine Eigenschaften in bezug auf Stauchhärte, Oberflächenbeschaffenheit und Klebeeigenschaften sind schlecht Wenn der Schmelzindex wesentlich unter 0,1 g/10 Minuten liegt, besteht die Möglichkeit, daß der hergestellte Schaumstoff keine gleichmäßigen Zellen und schlechte Klebeeigenschaften aufweist
Wie bereits erwähnt enthalten die besten Produkte gemäß der Erfindung 5 bis 65 Gew.-% Polyolefin, bezogen auf das Gesamtgewicht des Harzes. Wenn die Polyolefinmenge unter 5% liegt, werden die Vorteile der Erfindung nicht in vollem Maße verwirklicht. Insbesondere kann in diesem Fall der Extruder nicht mit voller Leistung gefahren werden, und die thermische Stabilität des Schaumstoffs ist unbefriedigend. Wenn der Anteil des Polyolefins zu hoch ist findet starke Schrumpfung des Schaumstoffs nach seiner Bildung statt und die Verklebungsfähigkeit der Oberfläche wird nachteilig beeinflußt
Optimale Ergebnisse werden erreicht wenn der Gewichtsanteil des Polyolefins 20 bis 60% beträgt und als Polyolefin Polyäthylen von hoher Dichte oder isotaktisches Polypropylen verwendet wird.
Obwohl die Schaumstoffe nach dem Verfahren gemäß der Erfindung aus einem Gemisch hergestellt werden, das Polyäthylen von hoher Dichte und ein Ionomeres enthält das ein Stoff mit schlechter thermischer Stabilität ist wurde überraschenderweise gefunden, daß die Schaumstoffprodukte gemäß der Erfindung eine geringe Verschlechterung der thermisehen Stabilität erfahren. Die Formbeständigkeit des Schaumstoffs in Abhängigkeit vom Gehalt an Ionomeren im Harzgemisch ist in F i g. 1 graphisch dargestellt Diese Darstellung zeigt deutlich, daß die Verschlechterung der thermischen Stabilität des Schaumstoffs am geringsten ist wenn der Gehalt an Ionomeren unter 70 Gew.-% liegt
Trotz der Einbeziehung von Polyäthylenen, die normalerweise schlechte Kleb- und Hafteigenschaften aufweisen, haben die gemäß der Erfindung hergestellten Schaumstoffe gute Haft- und Klebeigenschaften, auch wenn sie einen hohen Anteil des Polyäthylens enthalten. Fig.2 veranschaulicht graphisch die Steigerung der Haftfestigkeit mit steigendem Ionomergehalt des Harzgemisches. Diese Darstellung zeigt daß die beste Haftung erzielt wird, wenn das Gemisch mehr als 35 Gew.-% Ionomeres enthält
Als Treibmittel eignen sich für die Zwecke der
Erfindung am besten aliphatische Kohlenwasserstoffe und halogenierte Kohlenwasserstoffe, die auch bei verhältnismäßig hohen Temperaturen im flüssigen Zustand gehalten werden können, wenn sie unter hohem Druck gehalten werden, und die sich bei Entspannung des Druckes schnell verflüchtigen, ohne sich zu zersetzen. Bevorzugt werden Treibmittel mit einem Siedepunkt von - 30° bis 100°C unter Normalbedingungen. Als typische Beispiele geeigneter organischer Treibmittel sind Propan, Butan, Pentan, Cyclopentan, Cyclohexan, Methylchlorid, Äthylchlorid, Methylenchlorid, Dichlordifluormethan, 1,2-Dichlor-I,r,2,2'-tetrafluoräthan und Monochlortrifluormethan zu nennen.
Es wurde festgestellt, daß die Menge des Treibmittels in den erfindungsgemäß verwendeten schäumbaren Gemischen wenigstens 5 Gew.-Teile pro 100 Gew.-Teile Harz betragen sollte, um die Vorteile der Erfindung zu verwirklichen. In der Praxis ist es selten notwendig, über 100 Gew.-Teile Treibmittel pro 100 Gew.-Teile Harz hinauszugehen.
Wenn die verwendete Treibmittelmenge wesentlich unter 5 Gew.-Teilen liegt findet ein anomaler Anstieg des Strangpreßdrucks statt so daß einer der Hauptvorteile der Erfindung verlorengeht Außerdem ist es bei solchen geringen Treibmittelmengen schwierig, ein gleichmäßiges Gemisch zu erhalten, so daß die hergestellten geschäumten Produkte ungleichmäßig sind und ihre gewünschten Eigenschaften nicht erreicht werden.
Chemische Treibmittel, deren Wirkung durch thermische Zersetzung erreicht wird, sind für die Zwecke der Erfindung im allgemeinen ungeeignet Diese chemischen Treibmittel erzeugen im Verlauf der Ausübung ihrer Funktion Gase, ζ. B. Stickstoff und Kohlendioxyd, die extrem niedrige Siedepunkte bei Normaldruck haben. Es ist besonders schwierig, unter den Bedingungen des Verfahrens der Erfindung eine thermische Zersetzung dieser Treibmittel zu verhindern. Als Folge pflegen diese Treibmittel sich vorzeitig zu zersetzen und zu verdampfen, so daß der extrudierte Schaumstoff beim Stehenlasse zu schrumpfen pflegt, die Zellwände reißen und die Kontinuität des extrudierten Schaumstoffs beeinträchtigt wird, besonders wenn Schaumstoffe mit Raumgewichten von 15 bis 45 kg/m3 hergestellt werden sollen. Beispielsweise führte eine Wiederholung des in Beispiel 1 beschriebenen Verfahrens unter Verwendung von 5 Gew.-Teilen Azodicarbonamid als chemisches Treibmittel pro 100 Gew.-Teile Harz zur Bildung eines extrudierten Schaumstoffs mit stark gerissenen Zellwänden, der nicht kontinuierlich extrudiert werden konnte und daher mangelhafte Gleichmäßigkeit aufwies.
Das Verfahren gemäß der Erfindung kann in Gegenwart der üblichen Zusatzstoffe, die im allgemeinen bei der Herstellung von Schaumstoffen verwendet werden, durchgeführt werden. Zu diesen Zusatzstoffen gehören beispielsweise Mittel zur Regelung des Durchmessers der Zellen, Schaumstabilisatoren, flammwidrigmachende Mittel und Farbstoffe. Diese Produkte werden in den normalerweise bei üblichen Schaumstoffen verwendeten Mengen eingesetzt
Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele weiter erläutert In diesen Beispielen haben die gebrauchten Ausdrücke die folgenden Bedeutungen:
1) Raumgewicht (kg/m3) ist das Gewicht (kg) eines Schaumstoffs geteilt durch das Volumen (m3).
2) Mittlerer Zellendurchmesser (mm) ist ein Durchschnittswert der Durchmesser sämtlicher Zellen, die in einer Querschnittsfläche von 100 cm2 eines Schaumstoffs enthalten sind.
3) Die »Stauchhärte bei 25% Zusammendrückung«, die als Anhaltspunkt für die Steifigkeit eines Schaumstoffs angesehen werden kann, ist die Größe der Spannung in kg/cm2, die in einem 50 χ 50 χ 50 mm großen Würfel des Schaumstoffs bei normaler Raumtemperatur auftritt, nachdem dieser Schaumstoff um 25% seiner ursprünglichen Dicke bei einer Formänderungsgeschwindigkeit von 12,5 mm/Minute zusammengedrückt worden ist.
4) Die »Formbeständigkeit in der Wärme« ist die Temperatur (°C), bei der das Volumenänderungsverhältnis eines Schaumstoffs, der eine Stunde in einem bei dieser Temperatur gehaltenen Wärmeschrank erhalten worden ist 95% oder weniger beträgt. Volumenänderungsverhältnis= V-[I Vo χ 100, hierin bedeutet Vo das ursprüngliche Volumen des Schaumstoffs und Vi das Volumen, daß der Schaumstoff annimmt, nachdem er eine Stunde im Wärmeschrank gehalten worden ist.
Die Formbeständigkeit in der Wärme ist ein Maß der thermischen Stabilität Je höher die Temperatur, umso höher ist die thermische Stabilität. Diese Temperatur dient gleichzeitig als Anhaltspunkt für die thermische Stabilität des Schaumstoffs.
5) Die »Haftfestigkeit« oder Klebfestigkeit ist die Größe der Spannung in g/20 mm, die auftritt, wenn ein 15 mm breiter flexibler Kunststoffklebestreifen, der mit einem Acrylharzkleber in einer Dicke von 40 g/m2 beschichtet ist mit der Schaumstoffoberfläche verklebt und von der Oberfläche im Winkel von 180° mit einer Geschwindigkeit von 200 mm/ Minute bei normaler Raumtemperatur abgezogen wird.
Vom praktischen Standpunkt aus sollten brauchbare Schaumstoffe im allgemeinen eine Stauchhärte von 1,0 bis 3,0 kg/cm2 und eine Haftfestigkeit von mehr als g//20 mm, vorzugsweise von mehr als 200 g/20 mm haben. Schaumstoffe aus Olefinhomopolymeren haben eine Haftfestigkeit von weniger als 150 g/20 mm.
Beispiel 1
Ein Gemisch von 70Gew.-% eines Ionomeren mit einem Schmelzindex von 0,6, einem a-Wert von 94,9, einem fc-Wert von 0%, einem c-Wert von 1,785 und einem d-Wert von 3315, einem Zn-Gehalt von 3,48Gew.-%, einem Neutralitätswert von 44Mol-% und einem Verseifungswert von lOOMol-% und Gew.-% Polyäthylen von hoher Dichte (0,950 g/ccm) mit einem Schmelzindex von 1,0 wurde hergestellt Insgesamt 100Gew.-% Teile dieses Harzgemisches wurden mit 0,5 Gew.-Teilen Talkum und 0,4 Gew.-Teilen Zinkstearat gemischt und einem Extruder zugeführt, dessen erste Zone bei 1200C, dessen zweite Zone bei 210°C und dessen dritte Zone bei 240°C gehalten wurde, und dessen Schnecke einen Durchmesser von mm hatte. Durch eine Einspritzöffnung in der Mitte der dritten Zone wurde ein Treibmittelgemisch aus 70Gew.-% Dichlordifluormethan und 30 Gew.-% Trichlormonofluormethan unter Druck im Gewichtsverhältnis von 18 Teilen Treibmittel zu 100 Teilen Harz in das Gemisch gepreßt Das erhaltene Gemisch wurde durch eine Düse mit einem Durchmesser von 3,0 mm am vorderen Ende eines Temperaturreglers bei einer Harztemperatur von 123° C in eine Zone niedrigen Drucks extrudiert. Der Druck, unter dem das Treibmittel in das Harzgemisch gepreßt wurde, betrug 170 kg/cm2, und der Harzdruck unmittelbar vor der Düse betrug 35 kg/cm2. Der Durchsatz durch den Extruder betrug 3,3 kg/Stunde. Dies entsprach der maximalen Leistung des Extruders.
ίο Die Eigenschaften des Schaumstoffs sind in der auf die Beispiele folgenden Tabelle genannt.
Beispiel 2
Der in Beispiel 1 beschriebene Versuch wurde wiederholt, wobei jedoch das Harzgemisch 35 Gew.-% des gleichen Ionomeren und 65 Gew.-% des gleichen Polyäthylens von hoher Dichte wie in Beispiel 1 enthielt.
Das Treibmittel wurde unter einem Druck von 142 kg/cm2 in das Harzgemisch gepreßt. Der Druck im Bereich des Ausschäumens war der gleiche wie im Falle von Beispiel 1. Der Durchsatz durch den Extruder
betrug 3,3 kg/Stunde.
Die Eigenschaften des Schaumstoffs sind in der auf
die Beispiele folgende Tabelle genannt.
Beispiel 3
Der in Beispiel 1 beschriebene Versuch wurde wiederholt, wobei jedoch das Harzgemisch 90 Gew.-% eines Ionomeren mit einem Schmelzindex von 1,2, einem 6-Wert von 0%, einem Na-Gehalt von 1,31 Gew.-%, einem Neutralisationswert von 35,0 Mol-% und einem Verseifungswert von 100 Mol-% und 10Gew.-% Polyäthylen von hoher Dichte. Das Treibmittel bestand aus 80 Gew.-% Dichlortetrafluoräthan und 20 Gew.-% Methylenchlorid. Der Extruder wurde in der ersten Zone bei 110° C, in der zweiten Zone bei !900C und in der dritten Zone bei 200° C gehalten. Die Temperatur des Harzgemisches unmittelbar vor der Extrusion wurde auf 91 ° C eingestellt. Das Treibmittel wurde unter einem Druck von 190 kg/cm2 eingepreßt. Der Durchsatz des Extruders betrug 33 kg/Stunde. Die Eigenschaften des hergestellten Schaumstoffs sind in der auf die Beispiele folgenden Tabelle genannt.
Beispiel 4
Der in Beispiel 1 beschriebene Versuch wurde mit einem Harzgemisch wiederholt das 40Gew.-% eines Ionomeren mit einem Schmelzindex von 5,5, einem
so a-Wert von 95,4, einem fc-Wert von 0%, einem ο Wert von 0,474 und einem d-Wert von 4,126, einem Zn-Gehalt von 03 Gew.-%, einem Neutralitätswert von 10,3 und einem Verseifungswert von 100 Mol-% und 60 Gew.-% Polyäthylen von niedriger Dichte (0,921—g/ccm) mit einem Schmelzindex von 3,0 enthielt Der Extruder wurde in der ersten Zone bei 900C in der zweiten Zone bei 160° C und in der dritten Zone bei 190° C gehalten. Die Temperatur, bei der das Harzgemisch in die Niederdruckzone extrudiert wurde, wurde auf 1070C eingestellt
Das Treibmittel wurde unter einem Druck von 105 kg/cm2 in das Harzgemisch gepreßt Der Druck des Harzes unmittelbai hinter dem Austritt aus der Düse betrug 30 kg/cm2. Der Durchsatz der Strangpresse betrug 33 kg/Stunde. Dies entsprach der maximalen Leistung des Extruders.
Die Eigenschaften des hergestellten Schaumstoffs sind in der auf die Beispiele folgenden Tabelle genannt
Beispiel 5
Der Versuch wurde auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise durchgeführt, wobei jedoch ein versuchsmäßig hergestelltes Ionomeres mit einem Schmelzindex von 3,0, einem a-Wert von 60 Mol-%, einem b-Wert von 4 Mol-%, einem c-Wert von 1,8 Mol-% und einem c/-Wert von 34,2 Mol-%, einem Verseifungswert von 90% und einem Neutralitätswert von 5% anstelle des im Beispiel 1 verwendeten Ionomeren verwendet wurde. Das Treibmittel wurde unter einem Druck von 185 kg/cm2 eingepreßt. Der Druck des Harzes unmittelbar hinter dem Düsenaustritt betrug 32 kg/cm2. Der Durchsatz des Extruders betrug 3,2 kg/Stunde.
Die Eigenschaften des hergestellten Schaumstoffs sind in der auf die Beispiele folgenden Tabelle genannt.
Beispiel 6
Ein Gemisch von 40Gew.-% eines Ionomeren mit einem Schmelzindex von 1,2, einem a-Wert von 60 Mol-%, einem fa-Wert von 12 Mol-%, einem c-Wert von 5,6 Mol-% und einem d-Wert von 22,4 Mol-%, einem Neutralitätswert von 20 Mol-% und einem Verseifungswert von 70 Mol-% und 60 Gew.-% isotaktischem Polypropylen mit einem Schmelzindex von 1,0 wurde hergestellt Insgesamt lOOGew.-Teile dieses Harzgemisches wurden mit 0,5 Gew.-Teilen Talkum und 2,0 Gew.-Teilen Zinkstearat gemischt. Das Gemisch wurde einem Extruder zugeführt, der in der ersten Zone bei 1300C, in der zweiten Zone bei 23O0C und in der dritten Zone bei 250° C gehalten wurde und einen Schneckendurchmesser von 30 mm hatte. Durch eine Einspritzöffnung in der Mitte der dritten Zone wurde als Treibmittel Dichlordifluormethan in einer Menge von 45 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teile Harz in das Gemisch gepreßt Das erhaltene Gemisch wurde durch eine Düse, die einen Durchmesser von 3,0 mm hatte und am vorderen Ende des Extruders angeordnet war, bei einer Harztemperatur von 147° C in die Atmosphäre extrudiert Das Treibmittel wurde unter einem Druck von 150 kg/cm2 in das Harzgemisch gepreßt Der Druck des Harzes unmittelbar am Düsenaustritt betrug 70 kg/cm2. Der Durchsatz des Extruders betrug 33 kg/Stunde. Dies entsprach der maximalen Leistung des Extruders.
Die Eigenschaften des hergestellten Schaumstoffs sind in der auf die Beispiele folgenden Tabelle genannt
Vergleichsbeispiel 1
Der Versuch wurde auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise durchgeführt mit dem Unterschied, daß das dort
Tabelle
genannte Ionomere mit einem Schmelzindex von 0,6 allein als Grundharz verwendet wurde. Die erste Zone des Extruders wurde bei 800C, die zweite Zone bei 1500C und die dritte Zone bei 1800C gehalten. Die Temperatur des Harzes, mit der es in die Niederdruckzone extrudiert wurde, wurde auf 96° C eingestellt.
Der Druck, unter dem das Treibmittel eingeführt wurde, stieg über die Druckgrenze des Extruders (210 kg/cm2) hinaus. Dies hatte zur Folge, daß die K) Sicherheitsvorrichtung ansprach und das Extrusionsschäumen unterbrach. Zur Wiederaufnahme der Extrusion mußte der ursprüngliche Durchsatz des Extruders auf 1,3 kg/Stunde gesenkt werden.
Demzufolge wurde der Druck, unter dem das Treibmittel eingeführt wurde, auf 175 kg/cm2 eingestellt. Der Druck des Harzgemisches unmittelbar am Düsenaustritt betrug 48 kg/cm2.
Die Eigenschaften des hergestellten Schaumstoffs sind in der auf die Beispiele folgenden Tabelle genannt.
Vergleichsbeispiel 2
Der Versuch wurde auf die in Bespiel 1 beschriebene Weise durchgeführt mit dem Unterschied, daß ein Gemisch aus 10Gew.-% des gleichen Ionomeren und 90 Gew.-% des gleichen Polyäthylens von hoher Dichte wie in Beispiel 1 als Grundharzgemisch verwendet wurde. Das Treibmittel wurde unter einem Druck von 135 kg/cm2 eingepreßt und der Durchsatz des Extruders betrug 3,3 kg/Stunde.
Die Eigenschaften des hergestellten Schaumstoffs sind in der auf die Beispiele folgenden Tabelle genannt.
Vergleichsbeispiel 3
Der Versuch wurde auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise durchgeführt, wobei jedoch ein Äthylen-Vinylacetat-Copolymerisat mit einem Schmelzindex von 0,6, einer Dichte von 0,94 g/cm3 und einem Vinylacetatgehait von 15 Gew.-% anstelle des ionomeren verwendet wurde. Das Treibmittel wurde unter einem Druck von 160 kg/cm2 eingepreßt Der Harzdruck unmittelbar am Düsenaustritt betrug 38 kg/cm2 und der Durchsatz des Extruders 33 kg/Stunde.
Die Eigenschaften des hergestellten Schaumstoffs sind in der auf die Beispiele folgenden Tabelle genannt
Vergleichsbeispiel 4
Der in Vergleichsbeispiel 3 beschriebene Versuch
wurde wiederholt, wobei jedoch der Gewichtsanteil des Treibmittels auf 45 Gew.-Teile geändert wurde. Die
so Eigenschaften des hergestellten Schaumstoffs sind in der folgenden Tabelle genannt
Beispiel Oberfläche Raumgew. Aussehen der Zellen Mittl. Durch Stauchhärte Form Haftfestig
messer der b. 25% Zu beständig keit
Zellen sammen keit in der
drückung Wärme
kg/m3 mm kg/cm2 C g/20 mm
1 glatt 26 gleichmäßig 0,5 1,50 116 320
2 glatt 29 gleichmäßig 0,7 1,80 122 295
3 glatt 39 gleichmäßig 0,6 1,05 85 340
4 leicht 30 gleichmäßig 0,6 1,20 83 300
faltig
5 glatt 45 gleichmäßig 0,7 1,45 115 460
1 Oberfläche 1 Raumgew. 26 26 423 messer der 12 Form Hartfestig
Zellen beständig keit
Fortsetzung Stauchhärte keit in der
Beispiel Aussehen der Zellen Mittl. Durch mm b. 25% Zu Wärme
kg/m3 0,5 sammen C g/20 mm
glatt 17 0,7 drückung 132 360
glatt 33 etwa 0,3 kg/cm2 66 350
rauh 31 1,08 126 160
6 gleichmäßig 0,86
Vgl.-Bsp. 1 gleichmäßig *) 0,96
Vgl.-Bsp. 2 starkfaltig etwa 58 ungleichmäßig, *♦) *) *)
starkfaltig **) große Fläche **) **)
gerissen *)
Vgl.-Bsp. 3 ungleichmäßig **)
Vgl.-Bsp. 4 gerissen
*) Die Eigenschaften konnten infolge starker Schrumpfung nicht festgestellt werden.
**) Die Eigenschaften konnten aufgrund starker Schrumpfung nicht festgestellt werden, obwohl ein Schaumstoff mit einem Raumgewicht von weniger als 45 kg/m3 hergestellt werden sollte.
Die Beispiele, die Vergleichsbeispiele und die Werte in der Tabelle zeigen, daß es durch Arbeiten gemäß der Erfindung möglich ist, Schaumstoffe mit niedrigem Raumgewicht und gleichmäßiger Zellstruktur bei hohem Durchsatz des Extruders herzustellen. Die hergestellten Schaumstoffe zeichnen sich durch hohe thermische Stabilität und gute Kleb- und Hafteigenschaften aus.
Ähnliche Ergebnisse werden erhalten, wenn unter den vorstehend genannten Verfahrensbedingungen andere Ionomere und Äthylenhomopolymere und -copolymere,
insbesodere Copolymerisate von Äthylen mit Vinylacetat, Propylen und Methylacrylat sowie Polypropylen gemischt und die Gemische extrudiert werden.
Die technischen Vorteile der Erfindung sind für den Fachmann ohne weiteres erkennbar. Die Erfindung ermöglicht die Herstellung von Schaumstoffen von ausgezeichneter Qualität aus Gemischen von Ionomeren und Polyolefinen bei maximaler Leistung des Extruders ohne die zusätzlichen Kosten, die mit der Herstellung von Spezialextrudern verbunden sind.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:
1. Thermoplastische Schaumstoffe mit einem niederen Raumgewicht, hoher thermischer Stabilität, guter Haft- und Klebeeigenschaften und gleichmäßiger Zellengröße, bestehend aus einem Gemisch von A) 35 bis 95% Ionomeren und B) 5 bis 65% Olefinpolymerisat oder -copolymerisat, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten des Gemisches, jedoch keinem Polybutadien, wobei die Komponente^ A) enthält a) 50 bis 97 Mol-% monomere Äthyleneinheiten b) bis zu 30Mol-% monomere ungesättigte Carbonsäureestereinheiten, c) Monomeren eines Metallsalzes einer ungesättigten Carbonsäure und d) Momomeren einer ungesättigten Carbonsäure und das Ionomere einen Neutralitätswert N von bis zu 50Mol-%, einen Verseifungsgrad S von wenigstens 50 Mol-% und einen Schmelzindex von 03 bis 10 g/10 Min. und das Polyolefin einen Schmelzindex von 0,5 bis 20 g/ 10 Min. hat, wobei definiert sind der Neutralitätswert
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