DE3787698T2

DE3787698T2 - Anorganisches Material enthaltender Schaumgegenstand aus chloriertem Vinylchloridharz und Verfahren zu seiner Herstellung.

Info

Publication number: DE3787698T2
Application number: DE87111341T
Authority: DE
Inventors: Yoshihiro Kimura; Hisao Shimazu
Original assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1986-08-06
Filing date: 1987-08-05
Publication date: 1994-05-05
Anticipated expiration: 2007-08-06
Also published as: CN1017710B; DE3787698D1; KR880002653A; CN87105382A; EP0259611B1; EP0259611A3; KR910008885B1; US4980383A; CA1290095C; EP0259611A2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen anorganische Materialien enthaltenden geschäumten Gegenstand aus einem chlorierten Vinylchloridharz (nachfolgend als "CPVC" bezeichnet) und ein Verfahren zu seiner Herstellung, und sie betrifft insbesondere einen geschäumten Gegenstand aus einem anorganische Materialien enthaltenden CPVC, das die ursprünglichen Charakteristiken des CPVC besitzt, so daß ein erhaltener geschäumter Gegenstand wenig Hitze erzeugt, wenig Rauch entwickelt und eine ausgezeichnete Wärmebeständigkeit und Flammbeständigkeit besitzt, und des weiteren eine große Dimensionsstabilität aufweist, wobei diese durch den Dimensionserhalt bei Aussetzen des geschäumten Artikels einer Atmosphäre hoher Temperaturen definiert wird, zum Beispiel, wenn der geschäumte Gegenstand in einer Atmosphäre von 200ºC während einer Stunde stehengelassen wird. Demgemäß können solche Gegenstände in geeigneter Weise als wärmeisolierende Materialien, Baumaterialien, chemische Installationsteile, elektrische Gerätschaften, Fahrzeugteile und dergleichen verwendet werden.
Das CPVC zeigt im wesentlichen eine Flammbeständigkeit, da das CPVC als eines der Elemente Chlor enthält, und das CPVC besitzt die Charakteristiken, daß ein erhaltener geschäumter Gegenstand wenig Wärme erzeugt und wenig Rauch entwickelt, wenn der Gegenstand gezwungenermaßen verbrannt wird.
Deshalb wurde bisher erwartet, daß der geschäumte Gegenstand aus dem CPVC als wärmeisolierendes Material mit hoher Feuerfestigkeit verwendet wird.
Allerdings weist das CPVC, welches als ein Basisharz eines geschäumten Gegenstandes verwendet wird, die Probleme auf, daß, wenn der geschäumte Gegenstand auf die Temperatur von 200ºC erhitzt wird, der geschäumte Gegenstand schnell schrumpft und einer praktischen Anwendung nicht zugeführt werden kann, und daß, wenn der geschäumte Gegenstand gezwungenermaßen in einer Brennatmosphäre gehalten wird, der geschäumte Gegenstand zu der Stufe schrumpft, welche ihre ursprüngliche Form nicht beibehält.
Beispiele herkömmlicher Verfahren zur Herstellung eines geschäumten Gegenstand es aus einem CPVC sind zum Beispiel folgende:
(1) Ein Verfahren zur Herstellung eines geschäumten Gegenstandes, wobei ein Pulver aus CPVC oder ein Pellet aus CPVC mit einem physikalischen Treibmittel imprägniert und dann das CPVC extrudiert wird, um die Expansion mit einem Extruder durchzuführen,
(2) ein Verfahren zur Herstellung eines geschäumten Gegenstandes, wobei ein Pellet mit einem physikalischen Treibmittel imprägniert wird und das Pellet in eine Form eingeführt wird, welche man vorheizt, um das Pellet zu expandieren,
(3) ein Verfahren zur Herstellung eines geschäumten Gegenstandes, wobei das CPVC in einen Extruder eingeführt wird, ein physikalisch es Treibmittel in den Extruder unter Druck eingeführt wird und das CPVC und das physikalische Treibmittel gleichzeitig geschmolzen und miteinander vermischt werden, und wobei dann die geschmolzene CPVC-Mischung zur Durchführung der Expansion extrudiert wird,
(4) ein Verfahren zur Herstellung eines geschäumten Gegenstandes, wobei ein CPVC mit einem chemischen Treibmittel vermischt wird und das CPVC zur Durchführung der Expansion extrudiert wird (allerdings ist der erhaltene geschäumte Gegenstand ein Gegenstand mit einem geringen Expansionsverhältnis, das heißt etwa 3-fach).
Allerdings ist es gemäß den herkömmlichen Verfahren zur Herstellung eines geschäumten Gegenstandes aus dem CPVC schwierig, einen gut geschäumten Gegenstand, der eine große Menge anorganischer Materialien enthält, zu erhalten, da die Zellmembranen bei dem Expandieren gebrochen werden, und der erhaltene Gegenstand besitzt viele offene Zellen, selbst wenn eine große Menge anorganischer Materialien in dem CPVC enthalten sind.
In den letzten Jahren wurden zahlreiche Studien über das Verfahren zur Herstellung eines geschäumten Gegenstandes durchgeführt, und zum Beispiel sind ein Verfahren zur Herstellung eines geschäumten Gegenstandes aus dem CPVC, bei dem ein Alkohol in dem CPVC enthalten ist und das CPVC zum Expandieren erhitzt wird, welches in der geprüften japanischen Patentveröffentlichung (Tokkyo Kokoku) Nr. 27300/1978 offenbart ist, ein Verfahren zur Herstellung eines geschäumten Gegenstandes aus dem CPVC, wobei ein bestimmtes Lösungsmittel in dem CPVC enthalten ist und das CPVC zur Expansion erhitzt wird, welches in der geprüften japanischen Patentveröffentlichung (Tokkyo Kokoku) Nr. 25340/1983 offenbart ist, gut bekannt.
Allerdings kann gemäß diesen Verfahren ein geschäumter Gegenstand des CPVC mit einer erforderlichen Dimensionsstabilität bei höheren Temperaturen nicht erhalten werden.
Die EP-A-0 170 826 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines geschäumten Gegenstandes aus einem eine große Menge an anorganischen Teilchen enthaltenden Vinylchloridharz, welches die Schritte der Herstellung einer schäumbaren Zusammensetzung des Harzes, der anorganischen Teilchen und eines Treibmittels, das Füllen einer verschließbaren Form mit der Zusammensetzung, das Erhitzen der Form und der Zusammensetzung unter Druck und das Öffnen der Form bei einer Temperatur von nicht weniger als der Erweichungstemperatur des Harzes in der schäumbaren Zusammensetzung umfaßt.
Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung bemühten sich, einen geschäumten Gegenstand mit einer geeigneten Dimensionsstabilität zu entwickeln. Als Ergebnisse ihrer Untersuchungen, obgleich gemäß der herkömmlichen Verfahren Zellmembranen zur Zeit der Expansion brechen oder der erhaltene geschäumte Gegenstand spröde wird, wenn eine große Menge anorganischer Materialien in dem CPVC enthalten sind, haben sie einen unerwarteten geschäumten Gegenstand gefunden, der eine geeignete Dimensionsstabilität besitzt und nicht die oben erwähnten Probleme aufweist, und das Verfahren zur Herstellung desselben, indem sie eine große Menge anorganischer Materialien in das CPVC einfügten, und sie bewerkstelligten die vorliegende Erfindung.
Zu allererst wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein geschäumter Gegenstand aus einem chlorierten Vinylchloridharz, welcher ein anorganisches Material in einer Menge von 5 bis 1000 Gew.-Teilen und einen Phosphorsäureester in einer Menge von 5 bis 50 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew.-Teile des chlorierten Vinylchloridharzes, enthält und eine Dimensionsstabilität von nicht weniger als 70%, wenn der Gegenstand bei 200ºC während einer Stunde erhitzt wird, sowie ein Expansionsverhältnis von nicht weniger als 5-fach aufweist.
Der geschäumte Gegenstand aus dem anorganische Materialien enthaltenden CPVC der vorliegenden Erfindung wird hergestellt, indem anorganische Materialien in das CPVC eingeschlossen werden und dann expandiert wird. Wenn der geschäumte Gegenstand einer Atmosphäre hoher Temperatur ausgesetzt wird, hängt die Dimensionsstabilität des geschäumten Gegenstandes in großem Maße von der Art der anorganischen Materialien und deren Mengen ab.
Es ist nicht immer einfach, das Schrumpfverhalten zu bestimmen. Deshalb machten sich die Erfinder der vorliegenden Anmeldung zur Aufgabe, das Verfahren zur Bestimmung des Schrumpfverhaltens zu entwickeln. Als Ergebnis der Untersuchungen der Erfinder der vorliegenden Anmeldung wurde das Verfahren zur Bestimmung des Schrumpfverhaltens gefunden, indem die Dimensionsstabilität bestimmt wird, wenn der Gegenstand bei einer Temperatur von mehr als der Erweichungstemperatur des CPVC, das heißt 200ºC während einer Stunde, erhitzt wird. Als Ergebnis der Bestimmung der Dimensionsstabilität des verschiedenartige Sorten von anorganischen Materialien enthaltenden geschäumten Gegenstandes haben sie herausgefunden, daß die Dimensionsstabilität durch die Art der in dem Gegenstand enthaltenden anorganischen Materialien und der Menge der in einer Volumeneinheit des geschäumten Gegenstandes enthaltenden anorganischen Materialien beeinflußt wird.
Als Ergebnis ergab sich, daß die Dimensionsstabilität eines keine anorganische Materialien enthaltenden geschäumten Gegenstandes unter den oben genannten Bedingungen etwa 40% beträgt, und der Gegenstand stark schrumpft. Allerdings beträgt die Dimensionsstabilität des geschäumten Gegenstandes der vorliegenden Erfindung nicht weniger als 70%, und die Schrumpfung durch Erhitzen ist extrem gering, da die Menge der in einer Volumeneinheit des Gegenstandes eingeschlossenen organischen Materialien in geeigneter Weise entsprechend der Art der anorganischen Materialien gewählt werden kann. Das heißt, daß der geschäumte Gegenstand aus dem CPVC der vorliegenden Erfindung wenig Wärme erzeugt und wenig Rauch bildet und daß er eine extrem geringe Dimensionsschrumpfung zeigt, wenn er auf eine über der Erweichungstemperatur des CPVC liegenden Temperatur, das heißt 200ºC, erhitzt wird.
Ferner wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein geschäumter Gegenstand einer Zusammensetzung bereitgestellt, die ein CPVC mit einem Chlorgehalt von nicht weniger als 68 Gew.-% und ein Phosphorsäureester und anorganische Materialien umfaßt. Die Charakteristiken, daß das CPVC wenig Wärme erzeugt und wenig Rauch entwickelt, treten mit Zunahme des Chlorgehaltes stärker hervor.
Obgleich das CPVC die oben erwähnten Charakteristiken besitzt, ist es schwierig, die Form des geschäumten Gegenstandes aufrechtzuerhalten, wenn ein geschäumter Gegenstand, der aus einer CPVC mit einem Chlorgehalt von nicht weniger als 68 Gew.-% und anorganische Materialien umfassende Zusammensetzung hergestellt ist, zwangsweise verbrannt wird, zum Beispiel gemäß der in JIS A 1321 beschriebenen Oberflächentestmethode, da die Harzteile des geschäumten Gegenstandes zu Asche verbrannt werden, und in einigen Fällen der geschäumte Gegenstand gebrochen wird.
Bedingt durch die Eigenschaften des geschäumten Gegenstandes, welcher aus dem CPVC mit einem Chlorgehalt von nicht weniger als 68 Gew.-% hergestellt wurde, kann dieser Gegenstand nicht bevorzugt als wärmeisolierendes Material mit ausgeprägten Brandschutzeigenschaften verwendet werden.
Als Ergebnis der Untersuchungen der Erfinder der vorliegenden Anmeldung haben sie den bemerkenswerten Umstand herausgefunden, daß die Harzteile des geschäumten Gegenstandes nicht zu Asche verbrannt werden, wenn ein Phosphorsäureester in die Zusammensetzung, die das CPVC mit einem Chlorgehalt von nicht weniger als 68 Gew.-% und anorganische Materialien umfaßt, eingeschlossen ist, beim Versuch, den geschäumten Gegenstand gezwungenermaßen zu verbrennen. Das heißt, daß die Erfinder der vorliegenden Anmeldung einen geschäumten CPVC-Gegenstand mit hohem Chlorgehalt gefunden haben, welcher eine sehr kleine Menge an Wärme und Rauch erzeugt, welcher eine extrem geringe Schrumpfung zeigt, wenn der geschäumte Gegenstand bei einer Temperatur ob erhalb der Erweichungstemperatur des CPVC, das heißt 200ºC und mehr, erhitzt wird, dessen Harzteile nicht zu Asche verbrannt werden, wenn der geschäumte Gegenstand zwangsweise verbrannt wird, und welcher eine hohe Dimensionsstabilität besitzt.
Ferner ist gemäß der vorliegenden Erfindung zum erstenmal ein Verfahren zur Herstellung eines geschäumten Gegenstandes aus dem bezüglich Brandschutzeigenschaften ausgezeichneten CPVC vorgesehen, indem eine große Menge anorganischer Materialien wie oben erwähnt in das CPVC eingeschlossen wird.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, einen geschäumten Gegenstand aus dem CPVC, welcher eine große Menge anorganischer Materialien aufweist, mittels eines Verfahrens herzustellen, welches die folgenden Stufen umfaßt:
(1) Herstellen einer schäumbaren Zusammensetzung durch Kneten von 5 bis 1000 Gew.-Teilen eines anorganischen Materials, 0, 1 bis 100 Gew.-Teilen eines chemischen Treibmittels, 60 bis 1000 Gew.-Teilen eines Lösungsmittels und 5 bis 50 Gew.-Teilen eines Phosphorsäureesters, bezogen auf 100 Gew.-Teile des CPVC, zusammen mit dem CPVC, (2) Füllen einer verschließbaren Form mit der resultierenden schäumbaren Zusammensetzung, (3) Erwärmen der schäumbaren Zusammensetzung unter Druck in der Form, um ein geliertes CPVC zu erzeugen und das chemische Treibmittel zu zersetzen, und (4) Öffnen der Form bei einer zur Expansion der schäumbaren Zusammensetzung geeigneten Temperatur, um einen geschäumten Gegenstand zu erhalten.
Der Ausdruck "bei einer zur Expansion geeigneten Temperatur" bedeutet eine Temperatur, bei welcher eine Zellmembran des Harzes zu einem gewünschten Expansionsverhältnis mit praktischer Bedeutung erweitert werden kann, welches von der Anwendung abhängt, wenn zum Beispiel ein erhaltener geschäumter Gegenstand als Feuerschutzmaterial von Baumaterialien eingesetzt wird, beträgt das Expansionsverhältnis nicht weniger als etwa 5-fach. Die für das Expandieren geeignete Temperatur wird in Abhängigkeit von der Art des CPVC, der Art und Menge der anorganischen Materialien, der chemischen Treibmittel und Lösungsmittel variiert, und sie hängt von der Form und Größe des zu erhaltenden geschäumten Gegenstandes ab.
Einer der wichtigen Punkte der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung eines Lösungsmittels, das die Fähigkeit besitzt, das CPVC zu gelieren.
Das heißt, die vorliegende Erfindung macht es möglich, eine große Menge anorganischer Materialien dem CPVC hinzuzufügen, indem eine einheitliche Gelphase aus dem CPVC und dem Lösungsmittel gebildet wird und die anorganischen Materialien in die Gelphase eingebunden werden. Insbesondere, selbst wenn anorganische Fasermaterialien, welche zur Verhinderung der Expansion neigen, in dem CPVC enthalten sind, kann ein Verfahren zur Herstellung eines geschäumten Gegenstandes, der ein hohes Expansionsverhältnis und einen hohen Prozentanteil geschlossener Zellen besitzt, gemäß der vorliegenden Erfindung bewerkstelligt werden.
Obgleich die Wirkungen des Lösungsmittels nicht immer ganz klar sind, wird angenommen, daß das Lösungsmittel einen Wirkungsbeitrag zur Erhöhung des Grades der Einbindung bzw. der Einhüllung der anorganischen Materialien in die Harzteile besitzt, indem es eine einheitliche Gelphase bildet und das Volumen der Harzteile im Vergleich zum Fall, bei dem das Lösungsmittel nicht hinzugesetzt wird, erhöht, und indem es die Viskosität der Harzteile verringert. Ebenfalls wird angenommen, daß die an der Oberfläche der anorganischen Materialien gebundene Luft entfernt wird, indem die Oberfläche der anorganischen Materialien mit einem Lösungsmittel benetzt wird, und wodurch die Oberfläche der anorganischen Materialien und der Harzteile fest aneinanderhaften.
Ferner wird angenommen, daß das Lösungsmittel die Wirkung besitzt, die expandierenden Gase, wie Stickstoffgas und Kohlendioxidgas, die durch den Zerfall des chemischen Treibmittels erzeugt werden, zu lösen, und die expandierenden Gase in einer Form sicher aufzunehmen, während die Form geschlossen ist.
Ergänzend zu den oben erwähnten Charakteristiken gibt es einige andere Vorteile, wie daß die Verarbeitungstemperatur für das Formen im Vergleich zu der üblichen Verarbeitungstemperatur zum Formen eines CPVC in starkem Maße verringert wird. Demgemäß vermindert das Absenken der Verarbeitungstemperatur durch Anwendung einer großen Menge an Lösungsmittel Gefahren, wie den Schwierigkeiten des Zersetzens und der Verschlechterung des CPVC, im Vergleich mit einem herkömmlichen Verfahren.
Somit wird das Verfahren zur Herstellung des eine große Menge an anorganischen Materialien enthaltenden geschäumten Gegenstandes aus CPVC bewerkstelligt. Das Lösungsmittel hat die Wirkung, die Dimensionsstabilität des anorganische Materialien enthaltenden geschäumten Gegenstandes aus CPVC zu verbessern. Es wird angenommen, daß der Effekt der Verbesserung der Dimensionsstabilität auf der Wirkung beruht, daß die Viskosität der Zusammensetzung des CPVC verringert wird, wenn die Zusammensetzung expandiert und dadurch die Schrumpfung, hervorgerufen durch die Restspannung und die Restdehnung in dem geschäumten Gegenstand, vermindert wird. Ebenfalls wird angenommen, daß, da das Volumen der Harzteile durch ein Lösungsmittel erhöht wird, ein erhöhtes Volumen der Zusammensetzung durch Expansion der Zusammensetzung verringert wird, wodurch ein geschäumter Gegenstand mit einem konstanten Expansionsverhältnis erhalten wird, und wodurch die Schrumpfung, hervorgerufen durch die Restspannung und die Restdehnung, vermindert wird. Ferner wird angenommen, da das Lösungsmittel in der Zusammensetzung enthalten ist, die Restspannung und Restdehnung vermindert und kurzzeitig freigesetzt werden, wenn die Zusammensetzung expandiert.
Diese und andere Ziele der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung ersichtlich sein.
Der Ausdruck "CPVC" der vorliegenden Erfindung bedeutet nicht nur ein chloriertes Polyvinylchloridharz, sondern auch ein gemischtes Harz mit einem Gehalt von nicht weniger als 50 Gew.-% an chloriertem Polyvinylchlorid. Beispiele des Harzes, welches mit chloriertem Polyvinylchlorid gemischt wird, sind zum Beispiel Vinylchloridharz, Vinylchlorid/Vinylacetat-Copolymer, chloriertes Polyethylen, Vinylchlorid/Vinylidenchlorid-Copolymer, Ethylen/Vinylacetat-Copolymer, Methacrylat/Acrylat-Copolymer, thermoplastisches Polyurethan und Acrylonitril/ Butadien-Copolymer.
Als chloriertes Vinylchloridharz kann ein Copolymer, das einen Gehalt von nicht weniger als 50 Gew.-% an Vinylchlorid aufweist, als auch ein gewöhnliches Vinylchloridharz verwendet werden.
Jedes beliebige Chlorierungsverfahren, welches üblicherweise gewählt wird, zum Beispiel das Photochlorierungsverfahren unter ultravioletter Bestrahlung, kann bei der vorliegenden Erfindung angewandt werden.
Der durchschnittliche Polymerisationsgrad des CPVC ist bei der vorliegenden Erfindung nicht besonders beschränkt und beträgt vorzugsweise 300 bis 5000, weiter bevorzugt 500 bis 4000 und insbesondere 1000 bis 3000. Wenn der durchschnittliche Polymerisationsgrad des CPVC weniger als 300 beträgt, sind einige Eigenschaften eines erhaltenen geschäumten Gegenstandes vermindert. Die physikalischen Eigenschaften des geschäumten Gegenstandes werden entsprechend der Zunahme des durchschnittlichen Polymerisationsgrades verbessert. Wenn allerdings der durchschnittliche Polymerisationsgrad über 5000 beträgt, ist die Industrielle Herstellung schwierig. Der Chlorgehalt des CPVC ist bei der vorliegenden Erfindung nicht besonders beschränkt. Ein Chlorgehalt von nicht weniger als 57 Gew.-% ist bevorzugt, weiter bevorzugt sind 63 bis 69 Gew.-%, besonders bevorzugt sind 63 bis 67 Gew.-%. Wenn der Gehalt des CPVC in dem geschäumten Gegenstand konstant gehalten werden muß, ist es bevorzugt, daß der Chlorgehalt nicht weniger als 57 Gew.-% beträgt, da die Menge der erzeugten Wärme und des Rauches entsprechend der Zunahme des Chlorgehaltes vermindert werden. Wenn im Gegensatz dazu die Menge der erzeugten Wärme und des Rauches auf nicht mehr als eine vorbestimmte Menge gehalten wird, da die physikalischen Eigenschaften des geschäumten Gegenstandes entsprechend der Zunahme des Chlorgehaltes verbessert werden, kann die Menge des CPVC in dem geschäumten Gegenstand erhöht werden, so daß es bevorzugt ist, daß der Chlorgehalt nicht weniger als 57 Gew.-% beträgt. Wenn andererseits der Chlorgehalt mehr als 75 Gew.-% beträgt, ist die industrielle Herstellung eines solchen CPVC schwierig. Darüber hinaus, wenn der Chlorgehalt nicht weniger als 68 Gew.-% beträgt, wird das CPVC eines erhaltenen geschäumten Gegenstandes karbonisiert, und ferner wird das CPVC leicht zu Asche, wenn der Gegenstand verbrannt wird. Deshalb wird ein Phosphorsäureester dem CPVC hinzugesetzt, um zu verhindern, daß das CPVC zu
Asche verbrennt. In diesem Fall beträgt der Chlorgehalt des CPVC 68 bis 75 Gew.-%, vorzugsweise 68 bis 72 Gew.-%. Allerdings ist der Chlorgehalt des CPVC nicht besonders in der vorliegenden Erfindung beschränkt. Es ist bevorzugt, daß die Tellchengröße des CPVC in einem Bereich liegt, welcher üblicherweise angewandt wird, weiter bevorzugt liegt sie in einem Bereich, so daß weniger als 10 Gew.-% des CPVC ein 0,354 mm (42 mesh)-Sieb nicht passieren kann. Allerdings ist die Teilchengröße des CPVC nicht auf den oben genannten Bereich bei der vorliegenden Erfindung beschränkt.
Die bei der vorliegenden Erfindung angewandten anorganischen Materialien werden nicht nur als keimbildende Mittel angewandt, sondern als Mittel zur Verbesserung der Eigenschaften, wie der Dimensionsstabilität, eines erhaltenen geschäumten Gegenstandes. Die anorganischen Materialien sind zum Beispiel anorganische Fasermaterialien und anorganische Teilchen. Der anorganische Fasermaterialien enthaltende geschäumte Gegenstand weist eine ausgezeichnetere Dimensionsstabilität auf, wenn der geschäumte Gegenstand einer Atmosphäre hoher Temperaturen ausgesetzt wird, als der anorganische Teilchen enthaltende geschäumte Gegenstand. Es wird vermutet, daß der Grund, warum der anorganische Fasermaterialien enthaltende geschäumte Gegenstand eine ausgezeichnete Form- und Dimensionsstabilität zeigt, der ist, daß die anorganischen Fasermaterialien miteinander verhakt bzw. verschlungen sind und eine Netzwerkstruktur in dem erhaltenen geschäumten Gegenstand bilden. Obgleich die anorganischen Teilchen eine geringere Wirkung auf die Dimensionsstabilität zeigen als die anorganischen Fasermaterialien, zeigen die Teilchen eine Wirkung bezüglich der Bildung von einheitlichen und feinen Zellen des Gegenstandes.
Bevorzugte Beispiele des anorganischen Fasermaterials sind zum Beispiel Asbest mit einer durchschnittlichen Faserlänge von etwa 1 um bis 50 mm, Glasfaser, Steinwolle und keramische Faser mit einer durchschnittlichen Faserlänge von etwa 0,05 bis 10 mm. Bevorzugte Beispiele der anorganischen Teilchen sind zum Beispiel Talk mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von etwa 0,01 bis 300 um, Calciumcarbonat, Antimontrioxid, Aluminiumhydroxid, Eisen(III)-Oxid, Magnesiumhydroxid, Zinkoxid, Glimmer, Bentonit, Ton und "shirasu balloon" (Hohlmaterial). Die anorganischen Fasermaterialien und die anorganischen Teilchen sind nicht auf die oben erwähnten beispielhaft dargelegten beschränkt, und weitere können bei der vorliegenden Erfindung angewandt werden.
Unter den oben erwähnten anorganischen Fasermaterialien kann Asbest in geeigneter Weise als eines der am meisten bevorzugten Fasermaterialien von dem Standpunkt aus angewandt werden, daß Asbest eine ausgezeichnete Wärmebeständigkeit zeigt, da der Schmelzpunkt etwa 1520ºC beträgt, und es einen geeigneten Durchmesser von 0,01 bis 0,03 um besitzt. Ebenfalls können Glasfaser, Steinwolle und keramische Faser in geeigneter Weise als einige der bevorzugten Fasern angewandt werden, da - soweit es den Erfindern der vorliegenden Anmeldung bekannt ist - diese Fasern zu keinen Schäden des Körpers, wie Lungenkrebs, führen, welcher durch Asbest verursacht wird, und ergänzend zu den oben genannten Gründen können diese Materialien mit einheitlicher Faserlänge leicht industriell hergestellt werden.
Wenn diese Glasfasern, Steinwolle und keramische Fasern als Fasermaterialien Anwendung finden, besteht allerdings die Tendenz, daß eine viel größere Menge an Lösungsmittel im Vergleich zur Anwendung von Asbest erforderlich ist, um einen geeigneten anorganische Materialien enthaltenden geschäumten Gegenstand aus CPVC zu erhalten. Die Steinwolle ist unter diesen Fasermaterialien stärker bevorzugt, da die Wärmebeständigkeit hoch ist [die Erweichungstemperatur der Glasfaser, wie E-Glas, liegt etwa bei 840ºC], der Schmelzpunkt der Steinwolle etwa 1300ºC beträgt und der Durchmesser gering ist, zum Beispiel liegt er im Bereich von 4 bis 6 um (der Durchmesser der Glasfaser, wie E-Glas, beträgt 10 bis 13 um].
Unter den oben erwähnten anorganischen Teilchen ist Antimontrioxid von dem Standpunkt aus bevorzugt, daß, wenn Antimontrioxid zusammen mit einem Phosphorsäureester angewandt wird, das Veraschungsphänomen zur Zelt des zwangsweisen Verbrennens vermindert und der Heizwert beim Erhitzen verkleinert wird.
Die oben erwähnten anorganischen Materialien können allein oder als Mischungen derselben angewandt werden. Die angewandte Menge der anorganischen Materialien bestimmt sich nach zum Beispiel der in einem geschäumten Gegenstand einzubindenden Menge, dem Expansionsverhältnis, dem Durchmesser einer Zelle, der Einheitlichkeit einer Zelle und der Kosten. Die angewandte Menge der anorganischen Materialien liegt vorzugsweise bei 100 bis 1000 Gew.-Teilen, weiter bevorzugt bei 30 bis 500 Gew.-Teilen, besonders bei 50 bis 500 Gew.-Teilen und am meisten bevorzugt bei 80 bei 500 Gew.-Teilen.
Die angewandte Menge an anorganischen Materialien zum Erhalt einer Dimensionsstabilität von nicht weniger als 70% bei einem geschäumten Gegenstand hängt von der Art der anorganischen Materialien ab. Wenn das anorganische Fasermaterial angewandt wird, führt lediglich eine geringe Menge an anorganischen Fasermaterialien zu einer großen Dimensionsstabilität, und des weiteren wird die Dimensionsstabilität entsprechend der Vergrößerung der Faserlänge erhöht. Falls zum Beispiel das Asbest, welches von der "Quebec Asbestos Mining Association Test Procedure" als 7M bezeichnet wird, einzig und allein als anorganisches Material in einer Menge von mindestens 0,01 g pro 1 cm³ eines erhaltenen geschäumten Gegenstandes zur Einstellung einer geeigneten Dimensionsstabilität angewandt werden kann, wird eine große Dimensionsstabilität erzeugt. Insbesondere ist es bevorzugt, daß mindestens 0,01 g Asbest oder Steinwolle pro 1 cm³ eines erhaltenen geschäumten Gegenstandes enthalten sind. Da eine Notwendigkeit besteht, eine größere Menge der anorganischen Teilchen als der des anorganischen Fasermaterials zu verwenden, ist es bevorzugt, daß die anorganischen Teilchen zusammen mit anorganischen Fasermaterialien angewandt werden. Wenn ferner nur anorganische Teilchen, wie Talk, Calciumcarbonat und eine Mischung davon, angewandt werden, ist es erforderlich, nicht weniger als 0,06 g der anorganischen Teilchen pro 1 cm³ eines erhaltenen geschäumten Gegenstandes zu verwenden.
Der geschäumte Gegenstand der vorliegenden Erfindung kann jede beliebigen Dichten aufweisen, sofern der geschäumte Gegenstand hergestellt werden kann. Wenn das Expansionsverhältnis allerdings nicht weniger als 200-fach beträgt, ist es für gewöhnlich schwierig, einen normalen geschäumten Gegenstand herzustellen. Wenn der erhaltene geschäumte Gegenstand als ein wärmeisolierendes Material für Baumaterialien angewandt wird, ist es bevorzugt, daß das Expansionsverhältnis nicht weniger als 5-fach beträgt, um die physikalischen Eigenschaften, wie die thermische Leitfähigkeit, und angemessene Kosten zu erhalten bzw. einzuhalten. Wenn ein erhaltener geschäumter Gegenstand verbrannt wird, ist es aufgrund der Erwägung der Menge der erzeugten Wärme und des Rauch es und der wirtschaftlichen Effizienz vorzuziehen, einen geschäumten CPVC-Gegenstand mit einem höheren Expansionsverhältnis herzustellen. Ferner beträgt das Expansionsverhältnis weiter bevorzugt nicht weniger als 20-fach, besonders nicht weniger als 30-fach und am meisten bevorzugt nicht weniger als 60-fach. Es ist besonders anzumerken, daß gemäß des Verfahrens der vorliegenden Erfindung sowohl ein geschäumter CPVC-Gegenstand mit hohem Expansionsverhältnis, der anorganische Fasermaterialien enthält, welche für gewöhnlich zur Verhinderung der Expansion neigen, als auch ein anorganische Teilchen enthaltender geschäumter Gegenstand erhalten werden kann.
Der geschäumte Gegenstand der vorliegenden Erfindung kann jede beliebige Dicke besitzen, sofern der geschäumte Gegenstand hergestellt werden kann. Die Dicke des geschäumten Gegenstandes beträgt für gewöhnlich 5 bis 500 mm, vorzugsweise etwa 50 bis 200 mm. Es ist ebenfalls möglich, gegebenenfalls einen geschäumten Gegenstand mit einer Dicke von 2 mm herzustellen, indem der erhaltene geschäumte Gegenstand mit Schneidewerkzeugen und dergleichen geschnitten wird.
Beispiele von bei der vorliegenden Erfindung verwendeten Phosphorsäureestern sind zum Beispiel ein Orthophosphorsäureester, wie Tributylphosphat, Tris(chloroethyl)phosphat, Tricresylphosphat und ein Phosphorigsäureester, wie Triphenylphosphit, aber die vorliegende Erfindung ist nicht auf die beispielhaft dargelegten beschränkt. Ferner ist die Verwendung eines Orthophosphorsäureesters bevorzugt, welcher in bemerkenswerter Weise das Veraschungsphänomen verhindert.
Es ist bei der vorliegenden Erfindung bevorzugt, einen Phosphorsäureester mit mindestens 7 Gew.-% Phosphor zu verwenden. Wenn der Gehalt an Phosphor weniger als 7 Gew.-% beträgt, wird das Veraschungsphänomen nicht in befriedigender Weise verhindert, wenn der geschäumte Gegenstand gezwungenermaßen verbrannt wird.
Im Phosphorsäureester kann ein Halogenatom, wie ein Chloratom oder Bromatom, neben dem Phosphor enthalten sein. Vorzugsweise ist ein Halogenatom in dem Phosphorsäureester enthalten, da dadurch der Effekt der Flammbeständigkeit gesteigert wird. Der Gehalt des indem Phosphorsäureester enthaltenen Halogenatoms liegt vorzugsweise bei 20 bis 50 Gew.-%, wenn das Halogenatom ein Chloratom ist.
Unter den oben erwähnten Phosphorsäureestern wird Tris(chloroethyl)phosphat bevorzugt verwendet, da insbesondere Tris(chloroethyl)phosphat in bemerkenswerter Weise das Veraschungsphänomen verhindert, wenn ein geschäumter Gegenstand gezwungenermaßen verbrannt wird.
Die verwendete Menge an Phosphorsäureester liegt bevorzugterweise bei 5 bis 30 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew.-Teile des CPVC. Wenn die verwendet Menge an Phosphorsäureester weniger als 5 Gew.-Teile beträgt, wird das Veraschungsphänomen eines geschäumten Gegenstandes nicht in befriedigender Weise verhindert, und wenn die verwendete Menge an Phosphorsäureester mehr als 50 Gew.- Teile beträgt, ist zu befürchten, daß die Eigenschaften, wie die Festigkeit des geschäumten Gegenstandes, vermindert werden.
Beispiele des chemischen Treibmittels sind etwa Azobisisobutyronitril, Azodicarbonamid, Diazoaminobenzol, N,N'-Dinitrosopentamethylentetramin, p-Toluolsulfonylhydrazid, Natriumbicarbonat und eine Azidoverbindung.
Die verwendet Menge an chemischem Treibmittel hängt vom erwünschten Expansionsverhältnis und der Art des Treibmittels ab. Die verwendete Menge beträgt vorzugsweise 10 bis 40 Gew.-Teile, bezogen auf 100 Gew.-Teile des CPVC. Darüber hinaus kann das chemische Treibhilfsmittel zusammen mit einem Treibmittel angewandt werden.
Als bei der vorliegenden Erfindung verwendetes Lösungsmittel kann jede Art von Lösungsmittel angewandt werden, sofern das Lösungsmittel die Fähigkeit zur Gelierung des CPVC besitzt.
Beispiele des Lösungsmittels sind etwa ein aromatischer Kohlenwasserstoff, wie Benzol, Toluol, Xylol oder Ethylbenzol; ein halogenierter Kohlenwasserstoff, wie Chlorbenzol, 1,2,4-Trichlorbenzol oder Tetrachlormethan; eine eine Hydroxylgruppe und eine Estergruppe enthaltende Verbindung, wie Butylcellusolve; ein Keton, wie Di-isobutylketon, Methylisobutylketon oder Cyclohexanon; ein Ester, wie n-Amylacetat, Isoamylformiat oder n-Butylacetat; ein Kohlensäurederivat, wie Diethylcarbonat; und eine Phosphorverbindung, wie Tricresylphosphat. Diese Lösungsmittel können allein oder als Mischung derselben angewandt werden.
Die angewandte Menge an Lösungsmittel beträgt 60 bis 1000 Gew.-Teile, vorzugsweise 100 bis 500 Gew.-Teile, weiter bevorzugt 150 bis 500 Gew.-Teile, bezogen auf 100 Gew.-Teile des CPVC.
Im allgemeinen wird entsprechend der Zunahme der Menge an den anorganischen Materialien eine größere Menge an Lösungsmittel benötigt, und entsprechend der Zunahme der Menge des Lösungsmittels wird die Dimensionsstabilität eines geschäumten Gegenstandes in starkem Maße verbessert. Im Falle der Anwendung eines anorganischen Fasermaterials wird eine größere Menge an Lösungsmittel benötigt als im Falle der Anwendung anorganischer Teilchen. Wenn allerdings die Menge an Lösungsmittel zu hoch ist, wird die Schäumtemperatur verringert, und der Prozentantell der geschlossenen Zellen wird gesenkt, selbst wenn die für die Schäumung geeignete Temperatur angewandt wird, oder es wird manchmal kein geschäumter Gegenstand mit einer erwünschten angemessenen Form erhalten.
Als bei der vorliegenden Erfindung verwendeter Stabilisator kann jede beliebige Stabilisatorart angewandt werden, wenn der Stabilisator die Fähigkeit besitzt, die Zersetzung und Verschlechterung des CPVC zu verhindern. Als Stabilisatoren sind zum Beispiel ein Plumbat-Stabilisator, wie dibasisches Bleistearat; ein Organozinn-Stabilisator, wie Dibutylzinnlaurate, Dibutylzinnmaleate, Dibutylzinnlauratmaleate, besonders geeignet, da diese Stabilisatoren als Stabilisator ausgezeichnete Fähigkeiten besitzen.
Bei der vorliegenden Erfindung kann, falls gewünscht, ein Material verwendet werden, welches für gewöhnlich als Zusatzstoff eines Kunststoffmaterials eingesetzt wird, zum Beispiel ein Weichmacher, wie Dioctylphthalat; ein Pigment, wie Ultramarinblau, "Watching Red", Titanoxid oder Carbonblack bzw. Ruß; ein antistatisches Mittel, wie ein tertiäres Amin, ein Alkylsulfonat; eine Metallseife, wie Bleistearat; ein Schmiermittel, wie Fettsäure wie Stearinsäure.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend genauer erläutert.
Als erstes werden vorgegebene Mengen der oben erwähnten Komponenten vermischt und geknetet, um eine schäumbare Zusammensetzung herzustellen. Das Misch- und Knetverfahren kann unter Anwendung einer üblichen Maschine, wie eines Bandmischers, eines Doppelarmkneters eines intensiv-Kneters oder eines Banbury-Mischers, durchgeführt werden.
Eine verschließbare Form, die aus einer Aluminiumlegierung oder dergleichen besteht, wird mit der schäumbaren Zusammensetzung gefüllt, und dann werden die schäumbare Zusammensetzung und die Form unter Druck mit einer normalen Maschine, wie einer Heißpreßmaschine mit Ölhydraulik, erhitzt.
Die Bedingung des Drucks und der Temperatur während des Erhitzens hängen von der Art der Komponenten der schäumbaren Zusammensetzung ab, und die optimale Zeitdauer, Temperatur und der Druck werden durch Versuche bestimmt. Es ist allerdings erforderlich, daß - verursacht durch das Erhitzen - das CPVC geschmolzen und die Zersetzung des Treibmittels im wesentlichen abgeschlossen werden. Die Heiztemperatur ist höher als die Erweichungstemperatur und beträgt im allgemeinen 130 bis 210ºC, vorzugsweise 150 bis 190ºC.
Nach dem Erhitzen wird die Form unter Druck auf eine Schäumtemperatur abgekühlt, indem die erhitzte Preßplatte der Preßmaschine mit einem Kühlmittel, wie Wasser, abgekühlt wird.
Die Schäumtemperatur hängt von der Art der Komponenten der schäumbaren Zusammensetzung ab, und sie liegt für gewöhnlich niedriger als die oben erwähnte Heiztemperatur, und sie entspricht einer Temperatur, die zu einer CPVC-Viskoelastizität führt, dergestalt, daß eine Zellmembran des geschäumten Gegenstandes nicht gebrochen wird und sich das aus dem Treibmittel entstehende Gas nicht verflüchtigt. Im allgemeinen wird die Schäumtemperatur aus einem Temperaturbereich von etwa 0 bis 100ºC gewählt. Wenn der Inhalt der Form auf die Schäumtemperatur abgekühlt ist, wird die Form geöffnet, um den Inhalt einem atmosphärischen Druck freizusetzen.
Da der Inhalt eine Expansionskraft besitzt, die von den aus dem Treibmittel erzeugten Gasen herrührt, und da so ein Zustand vorliegt, daß die Viskoseelastizität des CPVC zur Expansion geeignet ist, wird sich zu dieser Zelt der Inhalt schnell ausdehnen, und die Expansion ist in einer kurzen Zeitdauer abgeschlossen, was schließlich zur Bildung des gewünschten geschäumten Gegenstandes führt.
Wie oben erwähnt, kann gemäß der vorliegenden Erfindung der gewünschte geschäumte Gegenstand leicht in einem Expansionsschritt hergestellt werden. Falls gewünscht, kann der erhaltene geschäumte Gegenstand erneut erhitzt werden.
Da das Lösungsmittel direkt nach der Expansion zurückbleibt, wird das verbliebene Lösungsmittel zur Entfernung aus dem geschäumten Gegenstand verdampft, indem der Gegenstand bei einer geeigneten Temperatur für eine geeignete Zeitdauer zur Verdampfung des Lösungsmittels gehalten wird.
Der entsprechend der vorliegenden Erfindung hergestellte geschäumte Gegenstand besitzt für gewöhnlich ein Expansionsverhältnis von etwa 5 bis 200-fach und eine scheinbare Dichte von etwa 0,01 bis 0,5 g/cm³, welche von der Menge der in der schäumbaren Zusammensetzung enthaltenden anorganischen Materialien abhängt. Auch im Falle der Anwendung einer schäumbaren Zusammensetzung, die nicht nur anorganische Teilchen, sonder auch anorganische Fasermaterialien enthält, kann ein geschäumter Artikel mit einem hohen Prozentanteil an geschlossenen Zellen, das heißt nicht weniger als etwa 60%, hergestellt werden.
Die vorliegende Erfindung wird weitergehend mit Hilfe der nachfolgenden Beispiele beschrieben und erklärt. Es versteht sich, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die Beispiele beschränkt ist, und daß verschiedene Abänderungen und Modifizierungen bei der Erfindung getroffen werden können, ohne daß der beanspruchte Rahmen und Umfang derselben verlassen wird.

Beispiele 1 bis 7

500 g einer schäumbaren Zusammensetzung wurden unter Verwendung der in Tabelle 1 gezeigten Materialien mit dem in Tabelle 2 gezeigten Mischungsverhältnis hergestellt. Der Arbeitsschritt des Knetens wurde 45 Minuten lang unter normalem Druck mit einem geschlossenen Doppelarmkneter, der ein effektives Volumen von einem Liter besaß, durchgeführt.
Nach dem Kneten wurde die schäumbare Zusammensetzung in eine Form aus einer Aluminiumlegierung (Formhöhlungsgröße: 160 · 160 · 22 mm) gegossen. Die Form wurde mit einer Aluminiumplatte bedeckt und in eine Heißpreßmaschine mit Ölhydraulik hineingestellt. Die Temperatur der Form wurde von Raumtemperatur (etwa 20ºC) auf 175ºC während 10 Minuten erhöht, wobei der Druck der Maschine bei etwa 147 bar (150 kg/cm²) auf den Oberflächenbereich der Form gehalten wurde. Nachdem die Form 35 Minuten lang bei 175ºC gehalten wurde, wurde die Form in 10 Minuten auf eine zum Schäumen (etwa 10º bis 25ºC) geeignete Temperatur abgekühlt, indem man kaltes Wasser durch eine Kühlplatte der Preßmaschine laufen ließ. Nachdem die Form etwa 30 Minuten bei der Temperatur gehalten worden war, wurde der auf die Form angewandte Druck zur Expansion der schäumbaren Zusammensetzung entfernt. Die Expansion war innerhalb von etwa 1 Sekunde abgeschlossen.
Jeder der erhaltenen geschäumten Gegenstände besaß ein schönes Aussehen und einen Bereich mit einheitlicher Zellgröße. Das Gewicht jeder in 1 cm³ des geschäumten Gegenstandes enthaltenden Komponente, die scheinbare Dichte, das Expansionsverhältnis und der Prozentanteil der geschlossenen Zellen wurden entsprechend der nachfolgenden Methoden bestimmt. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 2 dargestellt.

(Das Gewicht jeder in 1 cm³ des geschäumten Gegenstandes enthaltenden Komponente)

Das Gewicht jeder in 1 cm³ des geschäumten Artikels enthaltenden Komponente wurde mittels der nachfolgenden Gleichung bestimmt.

[Das Gewicht jeder in 1 cm³ des geschäumten Gegenstandes enthaltenden Komponente (g)] = [Scheinbare Dichte (g/cm³)] x

[Verwendete Menge der Komponente (g)]/[Verwendete Menge] des CPVC(g)]+[Verwendete Menge der anorganischen Materialien (g)]
Der Ausdruck "jede Komponente" bedeutet CPVC, anorganische Fasermaterialien oder anorganische Teilchen.

(Scheinbare Dichte)

Ein Teststück wurde als 20 mm-Würfel, 25 mm-Würfel oder als Stück mit den Ausmaßen 75 · 25 · 15 mm aus dem geschäumten Gegenstand herausgeschnitten, und sein Volumen und Gewicht wurden bestimmt.
(Scheinbare Dichte = Gewicht (g)/Volumen (cm³)).

(Expansionsverhältnis)

Das Expansionsverhältnis wurde entsprechend der nachfolgenden Gleichung bestimmt.
[Expansionsverhältnis] = [Wahre relative Dichte des CPVC]/[Das Gewicht des in 1 cm³ des geschäumten Gegenstandes enthaltenden CPVC]

(Prozentzahl an geschlossenen Zellen)

Der Prozentsatz an geschlossenen Zellen wurde gemäß ASTM D 2856 mittels eines Aerometers vom Luftvergleichs-Typ, hergestellt von Beckman-Toshiba Kabushiki Kaisha, bestimmt.

Vergleichsbeispiel 1

Eine Zusammensetzung wurde in gleicher Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer daß kein Toluol angewandt wurde. Dann wurde die Zusammensetzung bearbeitet, damit sie in der gleichen Weise und unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 expandieren konnten. Allerdings expandierte die Zusammensetzung überhaupt nicht.

Vergleichsbeispiel 2

Eine schäumbare Zusammensetzung wurde unter Anwendung der in Tabelle 1 gezeigten Materialien mit dem in Tabelle 2 angegebenen Mischverhältnis hergestellt. Dann wurde die Zusammensetzung Arbeitsschritten unterzogen, damit sie in der gleichen Weise und den gleichen Bedingungen wie in den Beispielen 1 bis 7 expandieren konnte. Als die Form geöffnet wurde, bildete sich ein geschäumter Gegenstand. Allerdings schrumpfte der geschäumte Gegenstand sofort, und es war kein Gegenstand mit einer bevorzugte Form. Tabelle 1 Material Artikel Einzelheit Durchschnittlicher Polymerisationsgrad: Chlorgehalt: Harz zum Mischen mit dem CPVC Chloriertes Polyethylen Molekulargewicht des Polyethylen: Anorganische Teilchen Talk Calciumcarbonat Aluminiumhydrid Eisen(III)-Oxid Antimontrioxid Durchschnittliche Teilchengröße: 5,5 um Teilchengröße: geht durch ein 0,210 mm (70 mesh)-Sieb Tabelle 1 (Fortsetzung) Material Artikel Einzelheit Anorganisches Fasermaterial Asbest Glasfaser Steinwolle 7M, von "Quebec Asbestos Mining Association Test Procedure" Durchmesser: Treibmittel Azobisisobutylnitril Lösungsmittel Toluol Benzol Xylol Ethylbenzol Chlorbenzol Stabilisator Bis(dinormalbutylzinnmonolaurat)maleat Phosphorsäureester Trischloroethylphosphat (Phosphorgehalt: 11%, Chlorgehalt: 36%) Tributylphosphat (Phosphorgehalt: 12%) (Anmerkung) In der Tabelle 1 bedeutet der Ausdruck "%" "Gew.-%". Tabelle 2 Beispiel Nr. Komponenten (Gew.-Teile) Anorganisches Material Anorganisches Fasermaterial Anorganisches Teilchen Treibmittel Lösungsmittel Stabilisator Schäumtemperatur Talk Calciumcarbonat Asbest Antimontrioxid Eisen(III)-Oxid Aluminiumhydroxid Toluol Xylol Ethylbenzol Benzol Tabelle 2 (Fortsetzung) Beispiel Nr. Komponenten (Gew.-Teile) Anorganisches Material Anorganisches Fasermaterial Anorganisches Teilchen Treibmittel Lösungsmittel Stabilisator Schäumtemperatur Vergleichsbeispiel Talk Calciumcarbonat Toluol Tabelle 2 (Fortsetzung) Physikalische Eigenschaften Gewicht der in 1 cm³ des geschäumten Gegenstandes enthaltenen Komponente Beispiel Nr. Scheinbare Dichte Expansionsverhältnis Prozentanteil der geschlossenen Zellen Anorganisches Fasermaterial Anorganische Teilchen Vergleichsbeispiel Ein geschäumter Gegenstand wurde nicht gebildet. Ein geschäumter Gegenstand mit einer bevorzugten Form wurde nicht gebildet.

Beispiele 8 bis 19 und Vergleichsbeispiele 3 und 4

3000 g einer schäumbaren Zusammensetzung wurden unter Verwendung der in Tabelle 1 gezeigten Materialien im in Tabelle 3 dargestellten Mischungsverhältnis hergestellt. Der Arbeitsschritt des Knetens wurde 30 Minuten unter normalem Druck mit einem Henschel-Mischer durchgeführt.
Nach dem Kneten wurde die schäumbare Zusammensetzung und ein Lösungsmittel in einen intensiv-Kneter gegossen und bei 50 bis 80ºC 30 Minuten lang geknetet, wodurch eine massive Zusammensetzung erhalten wurde. Die massive Zusammensetzung wurde in eine Form gegossen, und die Form wurde mit einer Platte bedeckt. Die Temperatur der Form wurde von Raumtemperatur auf 175ºC erhöht und 35 Minuten lang bei 175ºC gehalten, während der Druck der Platte bei 157 bar (160 kg/cm²) gehalten wurde. Dann wurde die Form auf 20ºC abgekühlt und der auf die Form angewandte Druck wurde abgesetzt, und die Form wurde geöffnet. Bei dem atmosphärischen Druck expandierte die Zusammensetzung. Der erhaltene geschäumte Gegenstand wurde bei Raumtemperatur stehengelassen und in einen Heißlufttrockner bei einer Temperatur von 80ºC gestellt. Die scheinbare Dichte und dergleichen, die Dimensionsstabilität und Verbrennbarkeit wurden bestimmt. Die scheinbare Dichte und dergleichen wurden in der gleichen Weise wie in den Beispielen 1 bis 7 bestimmt, und die Dimensionsstabilität und Verbrennbarkelt wurden gemäß der nachfolgenden Verfahren bestimmt. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 3 dargestellt.

(Dimensionsstabilität)

Ein Teststück mit einer Größe von etwa 75 · 25 · 15 mm wurde aus dem geschäumten Gegenstand herausgeschnitten, und das Teststück wurde in einem Heißlufttrockner bei einer Temperatur von 200ºC 1 Stunden lang belassen. Die Größe des Teststücks vor dem Erhitzen, das heißt 1&sub1; · 1&sub2; · 1&sub3; mm, und die Größe des Teststücks nach dem Erhitzen, das heißt 1&sub1;' · 1&sub2;' · 1&sub3;' mm, wurden bestimmt. Die Dimensionsstabilität wurde gemäß der nachfolgenden Gleichung berechnet:
[Dimensionsstabilität (%)] = [(1&sub1;'/1&sub1;) · (1&sub2;'/1&sub2;) · (1&sub3;'/1&sub3;)]1/3 · 100
Wenn das Teststück durch die Erwärmung beträchtlich deformiert wurde, wurde das Teststück in Wasser getaucht und das Volumen (V') bestimmt. Aus dem Volumen (V') und einem Volumen des Teststücks vor der Erhitzung (V) wurde die Dimensionsstabilität bestimmt.
[Dimensionsstabilität (%)] = (V'/V)1/3 · 100

(Verbrennbarkeit)

Bei den erhaltenen geformten Gegenständen wurde der Oberflächentest, welcher in JIS A 1321 beschrieben ist, angewandt, und der Flächenerhalt der Gegenstände wurde bestimmt.
Es ist durch die in Tabelle 3 gezeigten Ergebnisse bekannt, daß die in den Vergleichsbeispielen 3 und 4 hergestellten geschäumten Gegenstände eine beträchtlich verschlechterte Dimensionsstabilität besitzen, da die Menge des in 1 cm³ des geschäumten Gegenstandes enthaltenen Asbests 0 war. Dies zeigt, daß wenn geringe Mengen an Asbest als ein anorganisches Fasermaterial in einem geschäumten Gegenstand eingebunden ist, Feuerbeständigkeit, wie Form- und Dimensionsstabilität bei Verbrennung des Gegenstandes, und hohe Dimensionsstabilität, wenn der Gegenstand auf eine höher als die Erweichungstemperatur des CPVC liegende Temperatur erhitzt wird, dem geschäumten Gegenstand verliehen werden können.

Beispiele 20 bis 25 und Vergleichsbeispiele 5 und 6

Die Arbeitsschritte der Beispiele 1 bis 7 wurden wiederholt, außer daß Zusammensetzungen hergestellt wurden, bei denen die in Tabelle 1 gezeigten Materialien im in Tabelle 3 gezeigten Mischungsverhältnis verwendet wurden.
Die erhaltenen geschäumten Gegenstände wurden in einem Ofen mit zirkulierender Heißluft bei einer Temperatur von 40 bis 60ºC 1 bis 2 Tage stehengelassen, um das im Gegenstand verbliebene Lösungsmittel zu verdampfen und zu entfernen.
Das Gewicht jeder in 1 cm³ des geschäumten Gegenstandes enthaltenen Komponente, die scheinbare Dichte, das Expansionsverhältnis und die Dimensionsstabilität wurden auf gleiche Weise wie in den Beispielen 1 bis 19 bestimmt. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 3 dargestellt. Tabelle 3 Komponenten (Gew.-Teile) Harz Anorganisches Material Beispiel Nr. Mit CPVC vermischtes Harz Anorganisches Fasermaterial Anorganisches Teilchen Treibmittel Lösungsmittel Stabilisator Asbest Talk Toluol Benzol Chlorbenzol Ethylbenzol Tabelle 3 (Fortsetzung) Komponenten (Gew.-Teile) Harz Anorganisches Material Beispiel Nr. Mit CPVC vermischtes Harz Anorganisches Fasermaterial Anorganisches Teilchen Treibmittel Lösungsmittel Stabilisator Chloriertes Polyethylen Asbest Talk Calciumcarbonat Benzol Toluol Tabelle 3 (Fortsetzung) Komponenten (Gew.-Teile) Harz Anorganisches Material Beispiel Nr. Mit CPVC vermischtes Harz Anorganisches Fasermaterial Anorganisches Teilchen Treibmittel Lösungsmittel Stabilisator Asbest Steinwolle Glaswolle Talk Toluol Tabelle 3 (Fortsetzung) Komponenten (Gew.-Teile) Harz Anorganisches Material Beispiel Nr. Mit CPVC vermischtes Harz Anorganisches Fasermaterial Anorganische Teilchen Treibmittel Lösungsmittel Stabilisator Vergleichsbeispiel Talk Toluol Tabelle 3 (Fortsetzung) Physikalische Eigenschaften Gewicht der in 1 cm³ des geschäumten Gegenstandes enthaltenen Komponente Beispiel Nr. Anorganisches Fasermaterial Anorganische Teilchen Scheinbare Dichte Expansionsverhältnis Dimensionsstabilität Flächenerhalt Bemerkungen Tabelle 3 (Fortsetzung) Physikalische Eigenschaften Gewicht der in 1 cm³ des geschäumten Gegenstandes enthaltenen Komponente Beispiel Nr. Anorganisches Fasermaterial Anorganische Teilchen Scheinbare Dichte Expansionsverhältnis Dimensionsstabilität Flächenerhalt Bemerkungen Tabelle 3 (Fortsetzung) Physikalische Eigenschaften Gewicht der in 1 cm³ des geschäumten Gegenstandes enthaltenen Komponente Beispiel Nr. Anorganisches Fasermaterial Anorganische Teilchen Scheinbare Dichte Expansionsverhältnis Dimensionsstabilität Flächenerhalt Bemerkungen Vergleichsbeispiel Es war unmöglich, den Flächenerhalt zu bestimmen, da der geschäumte Gegenstand stark geschrumpft, deformiert und gebrochen war. wie oben

Beispiele 26 bis 33

Die gleichen Arbeitsschritte wie in den Beispielen 20 bis 25 wurden wiederholt, außer daß Zusammensetzungen unter Verwendung der in Tabelle 1 gezeigten Materialien im in Tabelle 4 dargestellten Mischungsverhältnis hergestellt wurden. Das im erhaltenen Gegenstand zurückbleibende Lösungsmittel wurde entfernt.
Ein Teststück mit einer Größe von 220 · 220 · 25 mm wurde aus dem geschäumten Gegenstand herausgeschnitten und einem Oberflächentest, welcher in JIS A 1321 beschrieben ist, unterzogen.
Ferner wurde ein Teststück als 20 mm-Würfel aus dem geschäumten Gegenstand herausgeschnitten, und die scheinbare Dichte und der Prozentsatz an geschlossenen Zellen wurden in gleicher Weise wie in den Beispielen 1 bis 7 bestimmt. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 4 dargestellt.

Vergleichsbeispiel 7

Das Verfahren in Beispiel 26 wurde wiederholt, außer daß kein CLP angewandt wurde. Wenn ein Teststück des erhaltenen geschäumten Gegenstandes dem Oberflächentest in der gleichen Weise wie in Beispiel 26 unterzogen wurde, verbrannte das Teststück zu Asche und besaß viele kleine Risse. Als das Teststück aus einem Ofen genommen wurde, zerbrach das Teststück. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 dargestellt.

Verglelchsbeispiel 8

Der Arbeitsschritt in Beispiel 27 wurde wiederholt, außer daß kein CLP angewandt wurde. Wenn ein Teststück des erhaltenen geschäumten Gegenstandes dem Oberflächentest in gleicher Weise wie in Beispiel 27 unterzogen wurde, verbrannte das Teststück zu Asche und wies zehn und mehr kleine Risse auf. Allerdings war es möglich, das Teststück aus dem Ofen zu nehmen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 4 dargestellt.
Ergänzend zu den in den Beispielen angewandten ingredientien können andere Ingredientien in den Beispielen angewandt werden, wie es in der Beschreibung dargelegt ist, wodurch im wesentlichen die gleichen Ergebnisse erhalten werden. Tabelle 4 Schäumbare Zusammensetzung (Gew.-Teile) Beispiel Nr. Anorganisches Material Anorganisches Fasermaterial Anorganisches Teilchen Treibmittel Lösungsmittel Stabilisator Phosphatester Asbest Talk Calciumcarbonat Aluminiumhydroxid Antimontrioxid Ethylbenzol Toluol Tabelle 4 (Fortsetzung) Schäumbare Zusammensetzung (Gew.-Teile) Beispiel Nr. Anorganisches Material Anorganisches Fasermaterial Anorganisches Teilchen Treibmittel Lösungsmittel Stabilisator Phosphatester Asbest Talk Antimontrioxid Toluol Vergleichsbeispiel Tabelle 4 (Fortsetzung) Physikalische Eigenschaften des Gegenstandes Gewicht der in 1 cm³ des geschäumten Gegenstandes enthaltene Komponente Beispiel Nr. Anorganisches Fasermaterial Anorganische Teilchen Scheinbare Dichte Expansionsverhältnis Prozentanteil der geschlossenen Zellen Vergleichsbeispiel Tabelle 4 (Fortsetzung) Ergebnisse des Oberflächentests Beispiel Nr. Veraschungsphänomen Riß zurückgebliebene Flamme (Sekunden) Temperatur · Zeit · Fläche (ºC · Minuten) Rauchkoeffizient Kein Keine Vergleichsbeispiel vorhanden keine

Claims

1. Geschäumter Gegenstand aus einem chlorierten Vinylchloridharz, welcher ein anorganisches Material in einer Menge von 5 bis 1000 Gew.-Teilen und einen Phosphorsäureester in einer Menge von 5 bis 50 Gew.-Teilen, bezogen auf 100 Gew.-Teile des chlorlerten Vinylchloridharzes, enthält, und eine Dimensionsstabilität von nicht weniger als 70%, wenn der Gegenstand bei 200ºC während einer Stunde erhitzt wird, sowie ein Expansionsverhältnis von nicht weniger als 5-fach aufweist.

2. Geschäumter Gegenstand nach Anspruch, 1 wobei das anorganische Material ein aus Asbest, Glasfasern und Steinwolle gewähltes anorganisches Fasermaterial in einem Anteil von nicht weniger als 0,01 g pro 1 cm³ des Gegenstands enthält.

3. Geschäumter Gegenstand nach Anspruch 1, wobei die anorganischen Teilchen in einem Anteil von nicht weniger als 0,06 g pro 1 cm³ des Gegenstands enthalten sind.

4. Geschäumter Gegenstand nach Anspruch 1, wobei der Chlorgehalt des chlorierten Vinylchloridharzes 57 bis 75 Gew.-% beträgt.

5. Geschäumter Gegenstand nach Anspruch 1, wobei der Chlorgehalt des chlorierten Vinylchloridharzes 68 bis 75 Gew.-% beträgt.

6. Geschäumter Gegenstand nach Anspruch 1, wobei das Expansionsverhältnis 5- bis 200-fach ist.

7. Geschäumter Gegenstand nach Anspruch 1, wobei der Phosphorsäureester ein Orthophosphorsäureester ist.

8. Geschäumter Gegenstand nach Anspruch 1, wobei der Phosphorsäureester nicht weniger als 7 Gew.-% Phosphor enthält.

9. Geschäumter Gegenstand nach Anspruch 1, wobei der Phosphorsäureester neben dem Phosphor ein Halogenatom enthält.

10. Geschäumter Gegenstand nach Anspruch 1, wobei der Phosphorsäureester Tris(chloroethyl)phosphat ist.

11. Geschäumter Gegenstand nach Anspruch 1, wobei Antimontrioxid enthalten ist.

12. Verfahren zur Herstellung eines ein anorganisches Material enthaltenden geschäumten Gegenstandes aus einem chlorierten Vinylchloridharz, welches die folgenden Stufen umfaßt

(1) Herstellen einer schäumbaren Zusammensetzung durch Kneten von 5 bis 1000 Gew.-Teilen eines anorganischen Materials, 0, 1 bis 100 Gew.-Teilen eines chemischen Treibmittels, 60 bis 1000 Gew.-Teilen eines Lösungsmittels und 5 bis 50 Gew.-Teilen eines Phosphorsäureesters bezogen auf 100 Gew.-Teile des chlorierten Vinylchloridharzes, zusammen mit dem chlorierten Vinylchloridharz,

(2) Füllen einer verschließbaren Form mit der resultierenden schäumbaren Zusammensetzung,

(3) Erwärmen der schäumbaren Zusammensetzung unter Druck in der Form, um ein geliertes chloriertes Vinylchloridharz zu erzeugen und das chemische Treibmittel zu zersetzen und

(4) Öffnen der Form bei einer zur Expansion der schäumbaren Zusammensetzung geeigneten Temperatur, um einen geschäumten Gegenstand zu erhalten.

13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei das chlorierte Vinylchloridharz einen durchschnittlichen Polymerisationsgrad von 300 bis 5000 sowie einen Chlorgehalt von 57 bis 75 Gew.-% aufweist.

14. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Menge des anorganischen Materials 80 bis 500 Gew.-Teile beträgt, bezogen auf 100 Gew.-Teile des chlorierten Vinylchloridharzes.

15. Verfahren nach Anspruch 12, wobei das Lösungsmittel zur Gelierung des chlorierten Vinylchloridharzes in der Lage ist.

16. Verfahren nach Anspruch 12, wobei die schäumbare Zusammensetzung einen Stabilisator enthält.