DE4326367A1 - Polyvinylchlorid-Hartschaumstoff - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Polyvinylchlorid(PVC)- Schaumstoff insbesondere ein PVC-Hartschaumstoff-Verbund­ material, das ohne Verwendung eines Hilfsmittels, wie Fluor­ chlorkohlenwasserstoff, hergestellt wird.

Das Polyvinylchlorid selbst ist angesichts der Tatsache, daß die Molekülbrückenbildung (molecular bridging) des PVC schwer herzustellen ist und daß das PVC sogar im geschmolzenen Zustand eine relativ geringe Viskosität besitzt, kein geeignetes Material zur Verwendung als Schaumstoff. Deshalb wurde in dem Verfahren vom Stand der Technik zur Herstellung von PVC-Schaumstoffen Fluorchlorkohlenwasserstoff als Hilfs­ mittel zur Vergrößerung der Viskosität des PVC verwendet, wie in der Europäischen Patentanmeldung 0039117A1 veranschaulicht ist. Solch ein Verfahren vom Stand der Technik schließt eine Zugabe von 0,1 bis 0,5 Gewichtsteilen Alkylmethacrylat zu 100 Gewichtsteilen PVC ein, und der Alkylgruppe mit 1-10 Kohlen­ stoffatomen wird polymerisiertes Methylmethacrylat (PMMA) hinzugefügt. Solch eine Mischung wird dann in einen Zwei­ schneckenextruder eingefüllt, durch den die Mischung granuliert wird. Die so hergestellten Granalien werden mit einem Überschuß an Trichlorfluormethan gemischt und 22 Stunden lang gerührt, um eine Imprägnierung der Granalien mit Trichlor­ fluormethan sicherzustellen. Die imprägnierten Granalien werden dann mit einem Gewichtsteil Zitronensäurepulver pro 100 Gewichtsteile PVC gemischt. Die so erhaltene Mischung wird in einen Einschneckenextruder gefüllt, in dem die Mischung erhitzt und zum Schäumen unter Druck gesetzt wird.

Die chemische Substanz Trichlormethan, die als physikalisches Mittel zur Schaumbildung in dem wie vorstehend beschriebenen Verfahren vom Stand der Technik verwendet wird, ist eine potentielle Quelle der Umweltverschmutzung und wird deshalb wahrscheinlich verboten werden. Außerdem sind die Kosten für einen Einschneckenextruder und einen Zweischnecken­ extruder ziemlich hoch. Darüberhinaus schließt das Verfahren vom Stand der Technik einen Prozeß ein, in dem die Granalien 22 Stunden lang in Trichlorfluormethan gerührt werden. Als Ergebnis ist das Verfahren vom Stand der Technik ökonomisch nicht gangbar.

Es ist deshalb die Aufgabe der Erfindung einen PVC- Hartschaumstoff zur Verfügung zu stellen, der ohne Verwendung von Trichlorfluormethan hergestellt wird.

Es ist ein weiterer Vorteil der Erfindung einen PVC- Hartschaumstoff zur Verfügung zu stellen, der auf wirtschaft­ liche Weise mittels der vorhandenen Produktionseinrichtungen zur Herstellung von EVA(Ethylen-Vinylacetat)-Schaumstoff her­ gestellt werden kann.

Es ist ein noch weiterer Vorteil der Erfindung einen PVC- Hartschaumstoff zur Verfügung zu stellen, der leicht und schnell hergestellt werden kann.

Unter Beibehaltung der Prinzipien der Erfindung wird die vorstehende erfindungsgemäße Aufgabe mittels eines PVC- Hartschaumstoffs gelöst, der mittels eines Verfahrens her­ gestellt wird, in dem 100 Gewichtsteile Polyvinylchlorid­ copolymer oder Vinylchloracetatcopolymer mit 5 bis 50 Gewichtsteilen einer viskosen Substanz, wie Acrylbutadien­ kautschuk oder Acrylbutadien-Styrolkautschuk oder Isopren oder Naturkautschuk gemischt werden, um so die Viskosität des Copolymers zu erhöhen. Da das Polyvinylchlorid (PVC) nicht gut mit den Kautschuksubstanzen gemischt werden kann, werden 5 bis 50 Gewichtsteile eines Mittels zur Brückenbildung, wie EVA- Copolymer oder ionisiertes Polyethylenharz oder chlor­ sulfoniertes Polyethylen und ähnliches, hinzugegeben. Außerdem werden ferner 1 bis 5 Gewichtsteile eines Stabilisators, 1 bis 30 Gewichtsteile eines chemischen Mittels zur Schaumbildung, 0,2 bis 5 Gewichtsteile eines Mittels zur Brückenbildung und 1 bis 5 Gewichtsteile eines Extrusionshilfsmittel zugegeben. Die so erhaltene Mischung wird gemischt und mittels einer Walzmaschine (rolling machine) bei einer Temperatur in einem Bereich von 100 bis 150 Grad Celsius gepreßt, bevor die Mischung in ein Formwerkzeug überführt wird, in dem die Mischung weiter unter Druck auf eine Temperatur in einem Bereich von 120 bis 170 Grad Celsius für eine Dauer von 10 bis 60 Minuten erhitzt wird, um so eine Reaktion zur Schaum- und zur Brückenbildung herbeizuführen.

Ein erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung schließt die nachstehenden Stufen ein:

• (a) Vorbereiten der Bestandteile, wie Vinylchlorid-Vinyl­ acetat-Copolymer, EVA-Copolymer, Acrylbutadien-Kautschuk, einen Stabilisator, ein Mittel zur Schaumbildung, ein Mittel zur Brückenbildung, ein Mittel zur Erhöhung der Wärme­ beständigkeit, Q-Hohlzellen (a hollow Q cell), ein Hilfsmittel für die Extrusion und ein Füllstoff, die alle entsprechend den nachstehenden Anteilen gemischt werden:
  100 Gewichtsteile Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymer wer­ den gemischt mit: 5 bis 50 Gewichtsteilen, bevorzugt 5 bis 30 Gewichtsteilen EVA-Copolymer, 5 bis 50 Gewichtsteilen, bevor­ zugt 5 bis 30 Gewichtsteilen Acrylbutadien-Kautschuk, 1 bis 5 Gewichtsteilen eines Stabilisators, 1 bis 30 Gewichtsteilen, bevorzugt 3-20 Gewichtsteilen eines chemischen Mittels zur Schaumbildung (kein physikalisches Mittel zur Schaumbildung, wie Trichlorfluormethan, das in dem Verfahren vom Stand der Technik Verwendung findet), 0,2 bis 5 Gewichtsteilen eines Mittels zur Brückenbildung, bevorzugt 0,5 bis 3 Gewichtsteilen eines organischen Peroxids, 5 bis 40 Gewichtsteilen eines Mittels zur Erhöhung der Wärmebeständigkeit, 10 bis 100 Gewichtsteilen Q-Hohlzellen oder Phenolharz-Hohlkugeln, 1 bis 5 Gewichtsteilen eines Hilfsmittels für die Extrusion, bevor­ zugt feste Zinkfettsäure und einem Füllstoff, falls notwendig. Der Hauptbestandteil der Mischung enthält 50 bis 95%, bevor­ zugt 70 bis 95% Vinylchlorid und 5 bis 50%, bevorzugt 5 bis 30% Vinylacetat. Das EVA-Copolymer enthält 5 bis 75%, bevor­ zugt 5 bis 40% Vinylacetat.
• (b) Die in Stufe (a) erhaltene Mischung wird mittels einer Walzmaschine bei einer Temperatur im Bereich von 100 bis 150 Grad Celsius extrudiert.
• (c) Die so erhaltene Mischung bzw. Compound wird in ein Formwerkzeug eingebracht, das unter einem Druck in einem Bereich von 50 bis 160 kg/cm² verschlossen wird und das daraufhin bei einer Temperatur im Bereich von 120 bis 170 Celsius erhitzt wird. Die Mischung wird dann in dem Formwerkzeug unter Brückenbildung zum Schäumen gebracht. Für diese Stufe wird eine Dauer von 10 bis 60 Minuten ver­ anschlagt.
• (d) Entnahme eines stark aufgeschäumten Hart-PVC-Verbund­ materials aus dem Formwerkzeug.

Die vorstehend beschriebenen Stufen (b), (c) und (d) gleichen in Bezug auf die Arbeitsweisen und die Einrichtungen dem Verfahren zur Herstellung von EVA-Schaumstoff. Mit anderen Worten, es können die herkömmlichen EVA-Produktionseinrich­ tungen zur Herstellung des erfindungsgemäßen PVC-Hartschaum­ stoffs verwendet werden, ohne daß ein zusätzlicher Kapital­ aufwand für die Produktionseinrichtungen notwendig wäre. Außerdem macht die Erfindung die Verwendung von Trichlor­ fluormethan überflüssig, das ein Umweltschadstoff ist.

Ein zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ähnelt dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung, mit dem Unterschied, daß in Stufe (c) des zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels das Formwerkzeug nur ungefähr zehn Minuten lang erhitzt wird, bevor die Schaumkörper aus dem Formwerkzeug herausgenommen und in ein größeres Formwerkzeug oder einen Ofen überführt werden, wo es den Schaumkörpern gestattet wird ein zweites Mal aufzuschäumen, indem sie während einer Dauer von 10 bis 60 Minuten einer Temperatur im Bereich von 120 bis 200°C unterzogen werden. Ein solch stufenweises Schaumbildungsverfahren ist in der Lage 10 bis 20 mal mehr Schaumkörper zu liefern.

Der erfindungsgemäße Hauptbestandteil ist Vinylchlorid- Vinylacetat-Copolymer, das durch PVC ersetzt werden kann. Das EVA-Copolymer kann durch ionisiertes Polyethylenharz oder Chlorpolyethylen oder durch chlorsulfoniertes Polyethylen ersetzt werden. Der Acrylbutadien-Kautschuk kann durch Acrylbutadien-Styrol oder Methacrylbutadien-Styrol-Polymer oder durch Isopren oder durch Naturkautschuk ersetzt werden. Der Acrylgehalt in dem Acrylbutadien-Kautschuk oder dem Acrylbutadien-Styrol-Kautschuk oder dem Methacrylbutadien- Styrolpolymer liegt bevorzugt im Bereich von 5 bis 40%.

Durch Erhöhung des Gehalts an Q-Zellen oder an Phenol­ harzkugeln in dem erfindungsgemäßen Hartschaumstoff kann der Auftrieb des Hartschaumstoffs 30 bis 40 mal erhöht werden. Außerdem besteht das erfindungsgemäße Schaumstoff aus ge­ schlossenen Zellen von hoher Dichte, was die Leichtgewicht- Qualität des Schaumstoffs erklärt. Ferner ist der erfindungs­ gemäße Schaumstoff zäh, stoßfest, zur Stoßabsorption geeignet und ein ausgezeichneter Isolator. Als Ergebnis kann der erfindungsgemäße Schaumstoff in einer Vielzahl industrieller Anwendungen verwendet werden.

Ein PVC-Hartschaumstoff wird aus einer Mischung hergestellt, die Bestandteile wie Polyvinylchlorid oder Vinylchloracetat-Copolymer enthält, die mit 5 bis 50 Gewichtsteilen Ethylen-Vinylacetat-Copolymer oder ionisiertem Polyethylenharz oder chlorsulfoniertem Polyethylenharz, 5 bis 50 Gewichtsteilen Acrylbutadien-Kautschuk oder Acrylbutadien- Styrol-Kautschuk oder Isopren oder Naturkautschuk, 1 bis 5 Gewichtsteilen eines Stabilisators, 1 bis 30 Gewichtsteilen eines chemischen Mittels zur Schaumbildung, 0,2 bis 5 Gewichtsteilen eines Mittels zur Brückenbildung und 1 bis 5 Gewichtsteilen eines Hilfsmittels für die Extrusion gemischt werden. Die Mischung wird mittels einer Walzmaschine bei einer Temperatur in einem Bereich von 100 bis 150°C extrudiert und anschließend in ein Formwerkzeug überführt, wo sie unter Druck und bei einer Temperatur in einem Bereich von 120 bis 170°C 10 bis 60 Minuten lang unter Veranlassung einer Schaum- und Brückenbildungsreaktion erhitzt wird.

Claims (3)

1. Ein Polyvinylchlorid-Hartschaumstoff, hergestellt aus einer Mischung, die Bestandteile enthält, die gemischt und mittels einer Walzmaschine bei einer Temperatur in einem Bereich von 100 bis 150°C extrudiert werden und die dann in einem Formwerkzeug unter Druck und bei einer Temperatur in einem Bereich von 120 bis 170°C 10 bis 60 Minuten lang unter Veranlassung einer Schaum- und Brückenbildungsreaktion erhitzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung 100 Gewichtsteile Polyvinylchlorid oder Vinylchloracetat-Copolymer enthält, die mit 5 bis 50 Gewichtsteilen Ethylen-Vinylacetat- Copolymer oder ionisiertem Polyethylenharz oder chlor­ sulfoniertem Polyethylenharz, 5 bis 50 Gewichtsteilen Acryl­ butadien-Kautschuk oder Acrylbutadien-Styrol-Kautschuk oder Isopren oder Naturkautschuk, 1 bis 5 Gewichtsteilen eines Stabilisators, 1 bis 30 Gewichtsteilen eines chemischen Mittels zur Schaumbildung, 0,2 bis 5 Gewichtsteilen eines Mittels zur Brückenbildung und 1 bis 5 Gewichtsteilen eines Hilfsmittels für die Extrusion gemischt werden, wobei das Vinylchloracetat-Copolymer 50 bis 95 Gewichts-% Vinylchlorid und 5 bis 50 Gewichts-% Vinylacetat enthält und wobei das Ethylen-Vinylacetat-Copolymer 5 bis 75 Gewichts-% Vinylacetat enthält.

2. Polyvinylchlorid-Hartschaumstoff nach Anspruch 1, der 5 bis 40 Gewichtsteile eines Mittels zur Erhöhung der Wärme­ beständigkeit enthält.

3. Polyvinylchlorid-Hartschaumstoff nach Anspruch 1, der 10 bis 100 Gewichtsteile an Q-Zellen oder an Phenolharzkugeln enthält.