DE3532347A1 - Verfahren zur herstellung von geschaeumten kunststoffen - Google Patents
Verfahren zur herstellung von geschaeumten kunststoffenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von
geschäumten Kunststoffen, bei dem eine Ausgangsmischung
aus Monomer oder Vorpolymer mit Vinylgruppierung, Treibmittel
und Katalysator polymerisiert und anschließend
durch Mikrowellenbestrahlung geschäumt werden.
Aus der DE-PS 31 24 980 ist ein Verfahren zur Herstellung
von Gegenständen aus Polymethylmethacrylat bekannt, bei
dem in einer ersten Stufe ein Gemisch von
Methylmethacrylatmonomer, bevorzugt flüssigem Treibmittel
und Katalysator zu einem treibmittelhaltigen festen Körper
polymerisiert werden. Dieser wird in einer zweiten Stufe
durch Erwärmen auf die Erweichungstemperatur des Kunststoffes,
z. B. mittels Mikrowellenbestrahlung, geschäumt.
Die so hergestellten Acrylatpolymerisate sind jedoch nur
sehr schwer mit Mikrowellen zum Schäumen zu bringen. In
einem handelsüblichen Mikrowellenherd beginnt das bekannte
Material erst nach 30 Min. weich zu werden und ganz langsam
zu blähen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
ein Verfahren anzugeben, mit dem die Produkte in einer
Zeitspanne von maximal 5 Minuten voll aufgeschäumt werden
können.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als
Monomere oder Vorpolymere mit Vinylgruppierung
Verbindungen eingesetzt werden, die mit Hydroxyl, Thiol-
Alkylomino- mit 1 bis 6 C-Atomen, Amino- oder Carboxylgruppen
substituiert sind und daß in der Ausgangsmischung
weitere mikrowellenempfindliche Zusätze vorgesehen werden,
die aus monomeren, oligomeren oder polymeren Verbindungen
mit Hydroxyl-, Thiol-, Alkylamino- mit 1 bis 6 C-Atomen,
Amino- oder Carboxylgruppen bestehen. Bevorzugte Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Verfahrens, sind in
den Unteransprüchen 3 bis 8 beschrieben.
Erfindungsgemäß wird eine schnelle Schäumung dadurch
erreicht, daß der Polymerkörper monomere, oligomere oder
polymere Verbindungen aufweist, die Gruppen enthalten,
die durch Mikrowellen gut anregbar sind. Solche Gruppen
sind Hydroxyl-, Thiol-, Alkylamino-, Amino- oder
Carboxylgruppen. Bevorzugt werden Verbindungen mit Hydroxylgruppen
eingesetzt. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht
die Aufschäumung der Produkte mittels Mikrowellen
in maximal 5 Minuten. Ein Großteil der Produkte ist schon
nach zwei Minuten voll aufgeschäumt.
Die zur Polymerisation von Monomeren mit Vinylgruppen,
z. B. Acrylaten, einsetzbaren Treibmittel und Katalysatoren
sind bekannt. Es können feste Treibmittel verwendet
werden, die sich bei Temperaturerhöhung zersetzen
und dabei die blähenden Gase freisetzen. Vorzugsweise
werden flüssige Treibmittel verwendet, die einen
Sidepunkt von maximal 100°C, vorzugsweise bis 50°C aufweisen,
bei Temperaturerhöhung des Materials verdampfen
und dabei das Material aufblähen.
Die Produkte enthalten 5 bis 60 Gew.%, vorzugsweise 40
bis 50 Gew.% Treibmittel, bezogen auf die gesamten restlichen
Anteile. Vorzugsweise wird Frigen 11 sowie Mischungen
aus Frigen 11 und 114 verwendet.
Als Polymerisationsinitiator kann insbesondere ein üblicher
Peroxydkatalysator verwendet werden, der beim
Erwärmen wirksam wird. Wenn zum Zwecke der Polymerisation
die Ausgangsmischung auf eine Temperatur über der
Verdampfungstemperatur des Treibmittels erwärmt werden
muß, kann das Polymerisieren unter Druck vorgenommen
werden, um ein vorzeitiges Freiwerden des Treibmittels
zu verhindern. Vorzugsweise wird als Polymerisationskatalysator
ein Fotoinitiator verwendet, welcher es ermöglicht,
das Gemisch bei niedriger Temperatur, insbesondere
etwa bei Raumtemperatur, durch Belichten mit einer
auf den Fotoinitiator abgestimmten Strahlung, z. B. UV-Licht
von 350 nm, bei Verwendung eines für Acrylat-Monomer
bekannten Fotoinitiators, zu polymerisieren. Polymerisation
kann durch Ein- und Ausschalten der
Strahlenquellen so gesteuert werden, daß die Temperatur in der
polymerisierenden Masse im Verlauf der exothermen
Polymerisationsreaktion nicht über einen bestimmten Wert
steigt, der unterhalb der Verdampfungstemperatur des
flüssigen Treibmittels liegt.
Ein bereits polymerisiertes, treibmittelhaltiges Produkt
kann als ein Zwischenprodukt gelagert werden, falls
es nicht gleich in die zweite Verfahrensstufe zugeführt
wird, in welcher durch Mikrowellenbestrahlung das
Polymerisat geschäumt wird.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden in der Ausgangsmischung
mikrowellenempfindliche Hilfsstoffe vorgesehen.
Diese können aus monomeren Substanzen bestehen,
die allgemein Hydroxyl-, Thiol-, Alkylamino-, Amino-,
oder Carboxylgruppen enthalten. Vorzugsweise werden Bis-
phenol-A, Nonylphenol, Decanol- oder Perfluoralkohol verwendet
und zwar einzeln oder auch als Gemisch. Die Menge
der monomeren Hilfsstoffe beträgt 1 bis 20 Gew.%, bezogen
auf das Gesamtgewicht der Ausgangsmischung ohne Treibmittel,
vorzugsweise 1 bis 5 Gew.%.
Als mikrowellenempfindliche Zusätze können auch oligomere
bis polymere Verbindungen mit den o. g. Gruppen
eingesetzt werden, z. B. hydroxylgruppenhaltige Silikone,
Polyester, d. h. Polyole, Melaminharz- oder Harnstoffvorkondensate.
Besonders gute Ergebnisse werden mit Silikonen
erzielt. Erfindungsgemäß hat sich gezeigt, daß
durch weitere Zugabe von nichtsubstituierten Monomeren
oder Vorpolymeren mit Vinylgruppierung schnellschäumende
Produkte enthalten werden können, die zusätzlich auch gut
ausgebildete Poren aufweisen. Die erfindungsgemäß geschäumten
Polymere können auch transparent sein und die
Form von Bahnen, Platten, Formkörpern und Mehrschichtkörpern
mit Schaumstoffkern haben.
Die Erfindung wird anhand nachfolgender Beispiele näher
erläutert:
4 Teile Methylmethacrylat, 0,8 Teile Hydroxybutylacrylat,
0,15 Teile Bisphenol-A, 0,03 Teile UV-Polymerisationsstarter
und 2,5 Teile Treibmittel (Frigen 11) werden
unter Beachtung der Temperatur gemischt und anschließend
unter Kühlung bei 18 C photopolymerisiert.
Das resultierende, treibmittelhaltige Polymerisat wurde
dann durch Erwärmen mittels Hochfrequenz, in einem
handelsüblichen Mikrowellenherd (2450 MHZ 720 W-Ausgangsleistung)
geschäumt. Der Schäumungsprozess war schon nach
einer Minute zu Ende.
Das Verfahren des Beispiels 1 wird wiederholt, wobei
jedoch als einzelne Komponente 4 Teile Methylmethacrylat,
0,55 Teile Hydroxybutylacrylat, 0,45 Teile
Silikon, 0,05 Teile Nonylphenol, 0,03 Teile UV-
Polymerisationsstarter und 2,5 Teile Treibmittel (Frigen 11)
verwendet werden.
Das Verfahren des Beispiels 1 wird wiederholt, wobei jedoch
als Mischungskomponente 2,5 Teile Methylmethacrylat,
1 Teil Styrol, 1 Teil Hydroxybutylacrylat, 0,25 Teile
Nonylphenol, 0,25 Teile Bisphenol A 0,07, Teile UV-
Polymerisationsstarter und 2,5 Teile Treibmittel
verwendet werden.
Claims (8)
1. Verfahren zur Herstellung von geschäumten Kunststoffen,
bei dem eine Ausgangsmischung aus Monomer
oder Vorpolymer mit Vinylgruppierung, Treibmittel
und Katalysator polymerisiert und anschließend durch
Mikrowellenbestrahlung geschäumt werden, dadurch gekennzeichnet,
daß als Monomere oder Vorpolymere mit
Vinylgruppierung Verbindungen eingesetzt werden, die
mit Hydroxyl-, Thiol-, Alkylamino- mit 1 bis 6 C-Atomen,
Amino- oder Carboxylgruppen substituiert sind
und daß in der Ausgangsmischung weiter mikrowellenempfindliche
Zusätze vorgesehen werden, die aus monomeren,
oligomeren oder polymeren Verbindungen mit Hydroxyl-,
Thiol-, Alkylamino- mit 1 bis 6 C-Atomen
Amino- oder Carboxylgruppen bestehen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
Monomere Hydroxyalkylmethacrylate mit 1 bis 6 C-Atomen
in der Alkylgruppe und/oder Hydroxyalkene mit
3 bis 6 C-Atomen verwendet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
als Monomere Hydroxyethylacrylat, Hydroxyethylmethacrylat,
Hydroxybutylacrylat, Hydroxybutylmethacrylat
und/oder Allylalkohol eingesetzt werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Menge der Monomeren oder Vorpolymeren
5 bis 50 Gew.% bezogen auf das Gesamtgewicht
der Ausgangsmischung, ohne Treibmittel, vorzugsweise
10 bis 25 Gew.%, beträgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß als mikrowellenempfindliche Zusätze
Bisphenol A, Nonylphenol, Decanol, Perfluoralkohol,
Hydroxylgruppen enthaltende Silicone, Polyole,
Melaminharzvorkondensate und/oder Harnstoffvorkondensate
verwendet werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die Menge der mikrowellenempfindlichen Zusätze 1 bis
20 Gew.% bezogen auf das Gesamtgewicht der Ausgangsmischung,
ohne Treibmittel, vorzugsweise 2 bis 7 Gew.%,
beträgt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß weiter in der Ausgangsmischung
nicht substituierte Monomere oder Vorpolymere mit
Vinylgruppierung, vorzugsweise Acrylate, Methacrylate,
insbesondere Methylmethacrylat oder Styrol, vorgesehen
werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß die Menge der unsubstituierten Monomeren oder
Vorpolymeren 50 bis 85 Gew.%, bezogen auf das
Gesamtgewicht der Ausgangsmischung, vorzugsweise 70 bis
80 Gew.%, beträgt.
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| D2 | Grant after examination | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
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