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Technisches Fachgebiet:
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Diese
Erfindung betrifft extrudierte thermoplastische Kunstharzschaumstoffe
und ein Verfahren zu deren Herstellung. Insbesondere betrifft sie
eine extrudierte thermoplastische Kunstharzschaumstoffbahn, die hohen
Wirkungsgrad in thermischen Isolationseigenschaften und geeignete
Festigkeitseigenschaften aufweist und insbesondere als thermisches
Isolationsmaterial geeignet ist, und ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
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Stand der Technik:
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Da
sie ausgezeichnete thermische Isolationseigenschaften aufweisen,
werden extrudierte Kunstharzschaumstoffe als thermisch isolierende
Baumaterialien für
Häuser
usw. verwendet, um zur Energieeinsparung beizutragen, und es wird
von ihnen erwartet, dass sie eine der vielversprechenden Gegenmaßnahmen
gegen globale Erwärmung
sind.
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Verfahren
unter Verwendung eines flüchtigen
Treibmittels sind bei der Herstellung von extrudierten Kunstharzschaumstoffen
vorherrschend. Ein flüchtiges
Treibmitttel, das bei den Verfahren verwendet wird, dient nicht
nur für
die Schäumungsenergie,
sondern auch als Weichmacher im Extrusionssystem. Ferner übt ein flüchtiges
Treibmittel die Funktion der Steuerung der Zellgröße und der
Geschwindigkeit des Zellwachstums im Schäumungsstadium aus und durch
Vorhandensein in den Zellen eines geschäumten Körpers beeinflußt es in
starkem Maße
die Eigenschaften des geschäumten
Körpers,
insbesondere die thermische Leitfähigkeit, die maßgebend
für die
thermischen Isolationseigenschaften ist. Damit war die Wahl eines
flüchtigen Treibmittels
immer eine Hauptaufgabe der Untersuchung bei der Entwicklung von
Extrusionsschäumungsverfahren.
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Eine
Kombination eines in geringem Maße durchlässigen Treibmittels, das die
Eigenschaften der Schäume
steuert, und eines leicht durchlässigen
Treibmittels, das die Schäumungsenergie
und die Zellwachstumsgeschwindigkeit beeinflußt, wurde häufig beim Extrusionsschäumen von
Kunstharz verwendet. In geringem Maße durchlässige Treibmittel schließen typischerweise
Chlorfluorkohlenwasserstofffe (HCFC), wie 1-Difluor-1-chlorethan
(nachstehend als HCFC142b abgekürzt),
Fluorkohlenwasserstoffe (HFC), wie 1,1,1,2-Tetrafluorethan (nachstehend als HFC134a
abgekürzt)
und Kohlenwasserstoffe, wie Propan und Butan, ein. Leicht durchlässige Treibmittel
schließen
typischerweise halogenierte Kohlenwasserstoffe, wie Methylchlorid
und Ethylchlorid, ein.
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In
den letzten Jahren sind wir mit Umweltproblemen, einschließlich der
Zerstörung
der Ozonschicht, globalen Erwärmung
und Luft- und Wasserverschmutzung durch chemische Substanzen, konfrontiert
und es war erwünscht,
ein so umweltfreundliches Treibmittel wie möglich zu verwenden. Es dient
der Erfüllung
sozialer Pflichten extrudierte Kunstharzzschäume mit hohen thermischen Isolationseigenschaften
durch Verwendung eines sauberen Treibmittels, wie Wasser oder anorganischem
Gas ohne oder mit verringerter Menge an Flonen, halogenierten Kohlenwasserstoffen
und falls möglich
gesättigten
Kohlenwasserstoffen, zu entwickeln.
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Für lange
Zeit wurde der Einsatz von Wasser als Treibmittel untersucht, was
typisch für
das reinste Treibmittel scheint. Zum Beispiel wurde das Einspritzen
von Wasser in einen Extruder bereits versucht, wie in JP-A-58-176226
vorgeschlagen, aber jeder Versuch schlug bei der Umsetzung fehl,
d.h. bei der industriellen Umsetzung wegen der Schwierigkeiten beim
Dispergieren von Wasser in einem Kunstharz.
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JP-A-3-109445,
JP-A-3-27304 und JP-A-4-80240 offenbaren ein Verfahren, wobei Wasser
in einem Kunstharz gleichförmig
dispergiert wird, um die Zellstruktur von Schäumen zu verbessern, wobei die
thermischen Isolationseigenschaften verbessert werden. In diesem
Verfahren wird HCFC142b, eines der Flone, als ein Beispiel von in
geringem Maße
durchlässigen
Treibmitteln verwendet und Methylchlorid wird als ein Beispiel von
leicht durchlässigen
Treibmitteln verwendet. Der Schaumstoff ist hauptsächlich aus
Zellen mit einem Durchmesser von 0,25 mm oder kleiner und Zellen
mit einem Durchmesser von 0,4 bis 1 mm aufgebaut. Um eine solche
Zellstruktur zu erhalten, wird Wasser in Kombination mit einer granularen
Substanz, die Hydroxylgruppen an ihrer Oberflächenschicht aufweist, oder
einer wasserabsorbierenden Verbindung mit hohem Molekulargewicht
verwendet.
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Jedoch
ist, da Wasser mit Kunstharzen nicht verträglich ist, die Menge an Wasser,
die zugegeben werden kann, beschränkt, auch wenn das vorstehende
Verfahren verwendet wird.
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Zu
viel zugegebenes Wasser wird in einem Kunstharz kaum gleichförmig dispergiert,
was zu einem Phänomen,
wie Erzeugung von Poren im Schaumstoff führen kann. Daher war erwünscht, dass
Wasser nicht nur zur bloßen
Verbesserung der Zellstruktur verwendet wird, sondern auch effektiver
als Teil eines Treibmittels eingesetzt wird.
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Andererseits
offenbart WO 99/54390 pulverisierte Silikate, veranschaulicht durch
Magnesiumsilikat als wasserabsorbierendes Medium. Die Offenbarung
lehrt eine kombinierte Verwendung von Wasser bei der Herstellung
einer Zellstruktur mit zwei Arten von Zellen (große Zellen
und kleine Zellen) in der Gegenwart von eingeschränkten Arten
von Gasen in einem eingeschränkten
Gasverhältnis.
Wie angemerkt ist die Lehre begrenzt auf die Anwendung unter bestimmten
Bedingungen in Bezug auf die Art und das Verhältnis der Gase, wobei ein breiter
Bereich von Bedingungen nicht abgedeckt wird. Ferner kann die Zugabe
einer großen
Menge an Magnesiumsilikat, die in der Veröffentlichung aufgeführt ist,
die Aufrechterhaltung einer geschlossenen Zellstruktur schwierig
machen und die Zellen extrem kleiner machen, was zu nicht ausreichendem
Schäumen führt. Aus
diesen Gründen
muss die zuzugebende Menge an Magnesiumsilikat beschränkt werden.
Die Menge an Wasser, die zugegeben werden kann, ist ebenfalls im
Hinblick auf seine Dispergierbarkeit im Extrusionssystem beschränkt. In
dieser Beziehung waren Verbesserungen erforderlich.
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JP-W-8-502786
offenbart ein Verfahren zur Herstellung von extrudierten Styrolharzschaumstoffen durch
den Einsatz von Wasser als Teil eines Treibmittels, wobei das Styrolharzmaterial
durch Kneten mit einem niedermolekularen Polymer, einem Oligomer,
einem hydrophilen Polymer usw. wasserlöslich gemacht wird. Im Wesentlichen
ist jedoch die Menge an als Teil eines Treibmittels verwendetem
Wasser beschränkt.
Die Lehre erreicht keine Verringerung eines herkömmlich verwendeten flüchtigen
Treibmittels und keine Bereitstellung von extrudierten Kunstharzschaumstoffen
mit ausgezeichneter thermischer Isolationsleistung.
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Es
wurde ein Vorschlag zur Herstellung von Schaumstoffen mit ausgezeichneten
thermischen Ioslationseigenschaften unter Verwendung von umweltfreundlichem
und billigem Wasser unter Verringerung des Einsatzes eines Treibmittels,
das die Umwelt beeinträchtigt,
erwartet.
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Die
vorliegende Erfindung wurde angesichts des vorstehend genannten
Stands der Technik verwirklicht. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist, Schaumstoffe mit ausgezeichneten thermischen Isolationseigenschaften
durch den Einsatz von umweltfreundlichem Wasser ohne Verwendung
oder unter Verwendung einer verringerten Menge an Treibmitteln bereitzustellen,
die die Umwelt beeinträchtigen,
indem sie Zerstörung der
Ozonschicht und globale Erwärmung
verursachen, wie HCFC142b und Methylchlorid.
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Offenbarung der Erfindung:
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Die
Erfinder der vorliegenden Anmeldung haben umfassende Untersuchungen
angestellt, wie inkompatibles Wasser in einem thermoplastischen
Kunstharz gleichförmig
dispergiert werden kann, um es als Treibmittel zu verwenden. Sie
haben Wasser enthaltende Silikatminerale bemerkt, die charakteristische
Kristallstruktur aufweisen und effektives Rückhaltevermögen für Wasser aufweisen. Von diesen
Silikatmineralien wurde festgestellt, dass Bentonit passende keimbildende
Eigenschaften aufweist, um geschlossene Zellen sicherzustellen und
um kein unzureichendes Schäumen
zu bewirken, indem die Zellen auch bei Zugabe in großer Menge
extrem verkleinert werden, und es wurde auch festgestellt, dass
die Zugabe von Wasser in erhöhter Menge
ermöglicht
wird. Das heißt,
es wurde festgestellt, dass Bentonit, wenn es zu einem thermoplastischen Kunstharz
gegeben wird, die Menge an Wasser erhöht, die gleichförmig dispergiert
und in einem geschmolzenen thermoplastischen Kunstharz gehalten
werden kann, und das Expansionsverhältnis verbessert. Da Wasser
in erhöhter
Menge verwendet werden kann, wird ein hohes Expansionsverhältnis aufrechterhalten,
auch wenn die Menge der anderen Treibmittel verringert wird. Zweitens
wurde festgestellt, dass Bentonit es bei der Herstellung von Schaumstoffen,
deren Zellstruktur hauptsächlich
Zellen mit einer Zellgröße von 0,25
mm oder kleiner (nachstehend manchmal als kleinere Zellen bezeichnet)
und Zellen mit einer Zellgröße von 0,3
bis 1 mm (nachstehend manchmal als größere Zellen bezeichnet), die über Zellwände in einer
Matrix-Insel-Struktur dispergiert
sind, einfacher macht, die kleineren Zellen mit einer Zellgröße von 0,25
mm oder kleiner zu bilden, die häufig
schwierig in passendem Anteil herzustellen sind. Das heißt, Bentonit
ermöglicht
die Zunahme des Flächenverhältnisses
an kleineren Zellen in einem Querschnitt der Schaumstoffe. Als Ergebnis
werden die thermischen Isolationseigenschaften der Schaumstoffe
weiter verbessert und der Bereich der Bedingungen zur Herstellung
von Schaumstoffen mit sowohl den kleineren Zellen als auch den größeren Zellen
auf stabile Weise kann verbreitert werden. Die vorliegende Erfindung
wurde basierend auf diesen Feststellungen gemacht.
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Die
vorliegende Erfindung stellt bereit:
- (1) Extrudierte
thermoplastische Kunstharzschaumstoffe, dadurch gekennzeichnet,
dass diese 0,2 bis 10 Gewichtsteile Bentonit pro 100 Gewichtsteile
eines Polystyrolharzes enthalten und durch den Einsatz von Wasser
oder einer Kombination von Wasser und anderen Treibmitteln als Treibmittel
erhältlich
sind.
- (2) Die extrudierten thermoplastischen Kunstharzschaumstoffe
nach vorstehendem (1), wobei das Wasser als Treibmittel in einer
Menge von 0,2 bis 4 Gewichtsteilen verwendet wird.
- (3) Die extrudierten thermoplastischen Kunstharzschaumstoffe
nach vorstehendem (1) oder (2), die eine Dichte von 15 bis 50 kg/m3 aufweisen.
- (4) Die extrudierten thermoplastischen Kunstharzschaumstoffe
nach einem der vorstehenden (1) bis (3), wobei die Zellen, welche
die extrudierten Polystyrolharzschaumstoffe bilden, eine durchschnittliche
Zellgröße von 0,7
mm oder kleiner aufweisen.
- (5) Die extrudierten thermoplastischen Kunstharzschaumstoffe
nach einem der vorstehenden (1) bis (3), dadurch gekennzeichnet,
dass die Zellen, welche die extrudierten Polystyrolharzschaumstoffe
bilden, hauptsächlich
Zellen mit einer Zellgröße von 0,25
mm oder kleiner und Zellen mit einer Zellgröße von 0,3 bis 1 mm umfassen,
wobei diese Zellen durch Zellwände
in Form einer Matrix-Insel-Struktur dispergiert sind und die Zellen
mit einer Zellgröße von 0,25
mm oder kleiner ein Flächenverhältnis von
10 bis 90 % in einem Querschnitt der Schaumstoffe aufweisen.
- (6) Die extrudierten thermoplastischen Kunstharzschaumstoffe
nach einem der vorstehenden (1) bis (5), wobei die Schaumstoffe
Bahnen mit einer Dicke von 10 bis 150 mm sind.
- (7) Die extrudierten thermoplastischen Kunstharzschaumstoffe
nach einem der vorstehenden (1) bis (6), dadurch gekennzeichnet,
dass 0,05 bis 3 Gewichtsteile flüssiges
Paraffin als Viskositätsverbesserer
verwendet werden.
- (8) Ein Verfahren zur Herstellung der extrudierten thermoplastischen
Kunstharzschaumstoffe nach einem der vorstehenden (1) bis (7), umfassend
das Injizieren eines Treibmittels in ein geschmolzenes Polystyrolharz
und Extrusionsschäumen
des Harzes, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaumstoffe 0,2 bis
10 Gewichtsteile Bentonit pro 100 Gewichtsteile des Polystyrolharzes
enthalten und dass Wasser oder eine Kombination von Wasser und anderen
Treibmitteln als Treibmittel verwendet wird.
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Bentonit,
wie in der vorliegenden Erfindung bezeichnet, ist ein basisches
Tonmineral, das Montmorillonit als Hauptbestandteil mit begleitenden
Mineralen, wie Quarz, α-Crystobalit,
Opal, Feldspat und Glimmer, umfasst. Im Hinblick auf die chemische
Zusammensetzung umfasst Bentonit Siliciumoxid als primären Bestandteil
und Aluminiumoxid als sekundären
Bestandteil. Montmorillonit ist ein Tonmineral, das aus etwa 1 nm dicken
Silikatschichten aufgebaut ist, die ein plattenförmiges Kristallkorn bilden,
dessen ebene Oberfläche
negativ geladen ist, wobei austauschbare Kationen von Natrium, Calcium
usw. eingelagert sind, um insgesamt elektrische Neutralität zu halten.
Bei Kontakt mit Wasser werden die austauschbaren Kationen zwischen
den Schichten mit Wassermolekülen
hydratisiert, wobei sie zwischen den Schichten expandieren. Der
Begriff „Magnesiumsilikat", wie in der vorstehend
zitierten Veröffentlichung
bezeichnet, bezeichnet eine Substanz, die Siliciumoxid als primären Bestandteil
und Magnesiumoxid als sekundären
Bestandteil umfasst.
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Typische
Beispiele der Bentonitarten, die in der Erfindung verwendet werden
können,
sind natürlicher Bentonit
und gereinigter Bentonit. Ebenfalls eingeschlossen sind organischer
Bentonit und modifizierter Montmorillonit, wie mit anionischem Polymer
modifizierter Montmorillonit, mit Silan behandelter Montmorillonit
und ein Komplex von in hohem Maße
polarem organischem Lösungsmittel
und Montmorillonit.
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Bentonit
ist zum Beispiel von HOJUN KOGYO CO., LTD. unter den Handelsnamen
Bentonite Hodaka BENGEL erhältlich.
Die Bentonitarten können
entweder einzeln oder als Gemisch von zwei oder mehreren davon verwendet
werden.
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Bentonit
wird zum Absorbieren von Wasser verwendet, das mit einem thermoplastischen
Kunstharz nicht verträglich
ist, wobei ein Gel gebildet wird, von dem angenommen wird, dass
es zum Dispergieren im thermoplastischen Kunstharz fähig ist.
Die zuzugebende Menge an Bentonit beträgt vorzugsweise 0,2 bis 10 Gewichtsteile,
insbesondere 1 bis 5 Gewichtsteile, pro 100 Gewichtsteile des Kunstharzes.
Wenn die Menge an Bentonit geringer als 0,2 Gewichtsteile ist, ist
die Wasserabsorptionskapazität
von Bentonit für
die injizierte Menge an Wasser nicht ausreichend, wobei die Entwicklung
von Gasblasen durch die Nichtdiffusion von Wasser in einem Extruder
auftreten kann. Wenn die Menge an Bentonit 10 Gewichtsteile übersteigt,
ist der Überschuß an anorganischem
Pulver im Kunstharz schwer gleichförmig darin zu dispergieren,
was eine Ungleichmäßigkeit
der Zellen bewirken kann und zu Schwierigkeiten beim Aufrechterhalten
geschlossener Zellen führen
kann. Es kann folgen, dass der erhaltene Schaum verschlechterte
thermische Isolationseigenschaften aufweist und eine Streuung in
den thermischen Isolationseigenschaften zeigt. Ein ideales Mischverhältnis von Wasser
zu Bentonit beträgt
0,02 zu 20, insbesondere 0,25 zu 2, auf das Gewicht bezogen.
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Die
erfindungsgemäßen extrudierten
thermoplastischen Kunstharzschaumstoffe werden durch Zugabe von
0,2 bis 10 Gewichtsteilen Bentonit zu 100 Gewichtsteilen eines Polystyrolharzes,
Wärmeschmelzen und
Kneten des Gemisches, Injizieren von 0,2 bis 4 Gewichtsteilen (vorzugsweise
0,3 bis 3,5 Gewichtsteilen) Wasser oder einer Kombination von 0,2
bis 4 Gewichtsteilen Wasser und eines anderen Treibmittels als Wasser
in das geschmolzene Harz und Extrudieren des Gemisches in eine Niederdruckzone
zum Schäumen
erhalten.
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Wenn
das Verhältnis
von Wasser zum anderen Treibmittel als Wasser klein ist, wobei Wasser
und das andere Treibmittel als Wasser kein azeotropes Gemisch bilden,
und wenn die Menge des Keimbildners gering ist, werden Schaumstoffe
mit charakteristischer Zellstruktur erhalten, in denen kleinere
Zellen mit 0,25 mm oder kleiner und größere Zellen mit 0,3 bis 1 mm über Zellwände dispergiert
werden, wobei eine Matrix-Insel-Struktur gebildet wird.
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Schaumstoffe
mit einer solchen Struktur mit größeren/kleineren Zellen weisen
ausgezeichnete thermische Isolationseigenschaften und mechanische
Festigkeit auf. Es wird angenommen, dass die ausgezeichneten Eigenschaften
der Schaumstoffe mit der Struktur mit größeren kleineren Zellen in den
thermischen Isolationseigenschaften den feinen Zellen von nicht
größer als
0,25 mm zuordenbar ist, die um die größeren Zellen mit 0,3 bis 1
mm existieren, die den Wärmefluß abschneiden,
der durch die gleichförmige
Zellstruktur von herkömmlichen
Schaumstoffen mit gleichförmiger
Zellstruktur fließen
könnte.
In Bezug auf die Biegefestigkeit und die Durchbiegung beim Biegen
scheint es, dass geeignete Biegeeigenschaften gezeigt werden, da
die Beanspruchung an den Zellwänden
durch zum Beispiel die feinen Zellen mit 0,25 mm oder kleiner dispergiert
wird, die in einer Matrix-Insel-Struktur
vorhanden sind.
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Wenn
der Erhalt von Schaumstoffen mit einer Struktur mit größeren kleineren
Zellen beabsichtigt ist, wird das Flächenverhältnis an kleineren Zellen mit
einer Zellgröße von 0,25
mm oder kleiner in einem Bereich von 10 bis 90 % in einem Querschnitt
der Schaumstoffe eingestellt. Das Flächenverhältnis an kleineren Zellen in
einem Querschnitt der Schaumstoffe beträgt vorzugsweise 20 bis 90 %,
noch bevorzugter 30 bis 90 %, insbesondere bevorzugt 40 bis 90 %.
Ein höheres
Flächenverhältnis an
kleineren Zellen ist zur Verbesserung der thermischen Isolationseigenschaften
bevorzugt, wie vorstehend angegeben.
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In
der vorliegenden Erfindung können
entweder Schaumstoffe mit einer herkömmlichen gleichförmigen Zellstruktur
oder Schaumstoffe mit einer Struktur mit größeren/kleineren Zellen nach
Wahl gemäß den erforderlichen
Eigenschaften hergestellt werden.
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Das
in der Erfindung verwendete wasserabsorbierende Medium kann ein
Gemisch von Bentonit und, als Substanz die eine unterstützende Wirkung
bereitstellt, einer wasserabsorbierenden hochmolekularen Verbindung
oder einer granularen Substanz, die Hydroxylgruppen an ihrer Oberflächenschicht
aufweist, sein. Die wasserabsorbierende hochmolekulare Verbindung
schließt
Harze eines Polyacrylsäuresalzes,
erhältlich
von zum Beispiel Nippon Shokubai Co., Ltd., unter dem Handelsnamen
AQUALIC CA, ein. Die wasserabsorbierende hochmolekulare Verbindung
funktioniert ähnlich
wie Bentonit. Die zuzugebende Menge der wasserabsorbierenden hochmolekularen
Verbindung beträgt
vorzugsweise 0,2 bis 10 Gewichtsteile, insbesondere 0,2 bis 2 Gewichtsteile,
pro 100 Gewichtsteile des Kunstharzes. Wenn die Menge geringer als
der vorstehende Bereich ist, ist die Wasserabsorptionskapazität der wasserabsorbierenden
hochmolekularen Verbindung für die
Menge an injiziertem Wasser nicht ausreichend, wobei die Erzeugung
von Gasblasen durch die nicht gleichförmige Diffusion von Wasser
in einem Extruder bewirkt wird, was Defekte beim Schäumen ergibt.
Wenn die Menge den vorstehenden Bereich übersteigt, kann eine Nichtdiffusion
der wasserabsorbierenden hochmolekularen Verbindung im Kunstharz
eine Ungleichmäßigkeit
der Zellen ergeben, und die Schaumstoffe leiden unter Verschlechterung
und Streuung in den thermischen Isolationseigenschaften. Da die
wasserabsorbierende hochmolekulare Verbindung Wasser in ein Gel
absorbiert, dessen Viskosität
viel höher
als die von Bentonit ist, und das Dispergieren des Gels in einem
Extruder fehlschlagen kann, ist die wasserabsorbierende hochmolekulare
Verbindung bevorzugt in Kombination mit Bentonit zu verwenden.
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Die
granulare Substanz, die Hydroxylgruppen an ihrer Oberflächenschicht
aufweist, schließt
typischerweise wasserfreies Siliciumdioxid mit Silanolgruppen an
der Oberfläche,
wie AEROSIL (mittlere Teilchengröße: 12 × 10–3 μm), erhältlich von
Nippon Aerosil Co., Ltd., ein. Die Menge der granularen Substanz,
die Hydroxylgruppen an ihrer Oberflächenschicht aufweist, wird
vorzugsweise in einer Menge von 0,05 bis 2 Gewichtsteilen, insbesondere
0,1 bis 0,5 Gewichtsteilen, pro 100 Gewichtsteile des Kunstharzes
verwendet. Wenn die Menge geringer als der vorstehende Bereich ist,
besteht die Neigung, dass die Zahl der gebildeten kleineren Zellen
abnimmt. Wenn die Menge den vorstehenden Bereich übersteigt,
kann die Bildung von kleineren Zellen schwierig sein.
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Das
Wasser, das in der Erfindung verwendet werden kann, ist nicht besonders
beschränkt.
Zum Beispiel kann reines Wasser verwendet werden.
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Treibmittel,
die in der Erfindung zusätzlich
zu Wasser verwendet werden können,
sind flüchtige
Treibmittel, die im Allgemeinen beim Extrusionsschäumen verwendet
werden. Spezielle Beispiele der geeigneten Treibmittel schließen Ether,
z.B. Dimethylether, Diethylether und Methylethylether; Alkohole,
z.B. Methanol, Ethanol, Propylalkohol, Isopropylalkohol, Butylalkohol,
Isobutylalkohol und tert-Butylalkohol; anorganische Gase, z.B. Kohlendioxid,
Stickstoff, Argon und Helium; gesättigte Kohlenwasserstoffe mit
3 bis 6 Kohlenstoffatomen, z.B. Propan, Isobutan, n-Butan und Pentan;
halogenierte Kohlenwasserstoffe, z.B. Methylchlorid und Ethylchlorid;
Flone, z.B. 1-Difluor-1-chlorethan (HCFC142b), 1,1,1,2-Tetrafluorethan
(HFC134a), 1,1-Difluorethan (HFC152a), 1,1,1-Trifluorethan (HFC143a), 1,1,1,2,3,3-Hexafluorpropan
(HFC236ea) und 1,1,1,3,3-Pentafluorpropan
(HFC245fa); und Ketone, z.B. Aceton, Dimethylketon und Methylethylketon,
ein. Diese Treibmittel können
entweder einzeln oder als ein Gemisch von zwei oder mehreren davon
verwendet werden.
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Wenn
die Menge an Wasser oder die Gesamtmenge an Wasser und der anderen
Treibmittel klein ist, neigen die erhaltenen Kunstharzschaumstoffe
dazu, ein verringertes Expansionsverhältnis aufzuweisen, und die
Schaumstoffe neigen dazu, erhöhte
Schrumpfung nach der Extrusion zu zeigen. Demgemäß wird die Menge vorzugsweise
auf 0,05 mol oder mehr, insbesondere 0,15 mol oder mehr, pro 100
g des Kunstharzes eingestellt (die Einheit „mol", wie hier verwendet, ist die gesamte
Molzahl an Wasser und der anderen Treibmittel). Wenn die Menge zu
groß ist,
neigen die Schaumstoffe dazu, verringerte Formstabilität aufzuweisen.
Demgemäß beträgt die Menge
vorzugsweise 0,6 mol oder weniger, insbesondere 0,3 mol oder weniger,
pro 100 g des Kunstharzes.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht durch die Weise des Injizierens
oder Zugebens von Wasser oder einer Kombination von Wasser und der
anderen Treibmittel beschränkt.
Sie können
gleichzeitig nach Wärmeschmelzen
durch Injizieren oder eine ähnliche
Maßnahme
zugegeben werden, oder sie können
getrennt injiziert oder zugegeben werden.
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Der
Druck zum Injizieren von Wasser oder einer Kombination von Wasser
und der anderen Treibmittel in das wärmegeschmolzene und geknetete
Gemisch ist nicht besonders beschränkt, sofern sie unter einem höheren Druck
als dem Innendruck des Extruders eingearbeitet werden können.
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Das
thermoplastische Kunstharz und Zusätze werden in einem festgelegten
Verhältnis
compoundiert und der Compound wird wärmegeschmolzen und geknetet.
Wasser oder eine Kombination von Wasser und der anderen Treibmittel
wird injiziert oder zugegeben und das Gemisch wird extrusionsgeschäumt, wobei
erfindungsgemäße Schaumstoffe
erhalten werden.
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Die
Erwärmungstemperatur,
die Dauer des Schmelzknetens und das Verfahren des Schmelzknetens beim
Wärmeschmelzen
und Kneten des thermoplastischen Kunstharzes und der Zusätze sind
nicht besonders beschränkt.
Die Erwärmungstemperatur
liegt bei oder über
der Temperatur, bei der das thermoplastische Kunstharz geschmolzen
wird, üblicherweise
130 bis 250°C.
Da sie abhängig
vom Ausstoß pro
Zeiteinheit variieren, können
die Schmelzknetvorrichtung und die Dauer des Schmelzknetens nicht
festgelegt werden. Üblicherweise
wird die Zeit gewählt,
die erforderlich ist, um das thermoplastische Kunstharz und die
Zusätze gleichförmig zu
dispergieren. Die Schmelzknetvorrichtung schließt einen Schneckenextruder
ein, ist aber nicht darauf beschränkt, und jedes gewöhnlich beim
Extrusionsschäumen
verwendete Mittel kann verwendet werden.
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Wenn
das Verhältnis
der allgemeinen organischen flüchtigen
Treibmittel, wie Methylchlorid und HCFC142b, die als andere Treibmittel
als Wasser verwendet werden, abnimmt, wird die Wirkung dieser Treibmittel
beim Weichmachen des thermoplastischen Kunstharzes verringert. Es
kann folgen, dass die Schmelzviskosität des thermoplastischen Kunstharzes
in einem Extruder zunimmt, was es schwierig macht, dass Wasser und
Bentonit gleichförmig
dispergiert werden. Die erhöhte
Last an dem Extruder kann eine Störung der Ausrüstung und
gestörte
Fließverteilung
des thermoplastischen Kunstharzes in der Schäumungsausrüstung bewirken. Um das zu kompensieren
ist es bevorzugt, einen Viskositätsverbesserer,
wie einen Weichmacher, z.B. flüssiges
Paraffin, zuzugeben.
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Flüssiges Paraffin
ist z.B. von Mobil Sekiyu K.K. unter dem Handelsnamen „WHITEREX" erhältlich. Die
Menge des zuzugebenden Viskositätsverbesserers
wird vorzugsweise zwischen 0,05 bis 3 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile
des Kunstharzes eingestellt. Wenn die Menge diesen Bereich übersteigt,
gehen die Schaumstoffe beträchtliche
Formänderungen
mit der Temperatur ein und weisen verringerte Wärmebeständigkeitstemperatur auf.
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Das
thermoplastische Kunstharz, das in der Erfindung verwendet werden
kann, sind Polystyrolharze, die den Vorteil ausgezeichneter thermischer
Isolationseigenschaften und guter Steifigkeit aufweisen, aber noch
eine Verbesserung bezüglich
der Verformung benötigen.
Polystyrolharze schließen
Polystyrol, Copolymere von Styrol und α-Methylstyrol, Maleinsäureanhydrid,
Acrylsäure,
Acrylester, Methacrylsäure,
Methacrylester und Polystyrol, modifiziert durch geeignete Zugabe
von Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), ein.
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Falls
gewünscht,
kann ein Keimbildner in das thermoplastische Kunstharz compoundiert
werden. Der Keimbildner schließt
typischerweise Talkpulver und Calciumcarbonatpulver ein. Diese Keimbildner
können
entweder einzeln oder als ein Gemisch von zwei oder mehreren davon
zugegeben werden. Der Keimbildner weist vorzugsweise einen Teilchendurchmesser
von 3 bis 100 μm,
insbesondere 5 bis 20 μm,
auf. Der Keimbildner wird hauptsächlich
zum Bilden von Zellen mit einer Zellgröße von 0,3 bis 1 mm verwendet.
Der Keimbildner wird vorzugsweise in einer Menge von 0,05 bis 5
Gewichtsteilen, insbesondere 0,1 bis 2,5 Gewichtsteilen, pro 100
Gewichtsteile des thermoplastischen Kunstharzes, verwendet.
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Wenn
die Menge geringer als der vorstehende Bereich ist, werden die aus
der Zugabe des Keimbildners erwarteten Wirkungen nicht vollständig ausgebildet,
und die Zellgröße kann
zu groß werden.
Wenn die Menge mehr als der vorstehende Bereich ist, werden feine
Zellen gebildet, aber eine gewünschte
Dichte ist schwierig zu erreichen.
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In
der vorliegenden Erfindung können
andere herkömmlich
verwendete Zusätze
in geeigneten Mengen zusätzlich
zu dem vorstehend beschriebenen Bentonit, der wasserabsorbierenden
hochmolekularen Verbindung, dem Keimbildner und der granularen Substanz,
die Hydroxylgruppen an ihrer Oberflächenschicht aufweist, zugegeben
werden.
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Solche
Zusätze
schließen
Flammverzögerungsmittel,
z.B. Hexabromcyclododecan; Antioxidationsmittel, z.B. polymere sterisch
gehinderte Phenolverbindungen; Gleitmittel, z.B. Bariumstearat und
Magnesiumstearat; und Farbmittel ein.
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Das
Schäumen
kann mit einem allgemeinen Verfahren durchgeführt werden, wobei der schäumende Compound
in eine Zone mit niedrigerem Druck durch eine Schlitzdüse freigesetzt
wird, und der Schaumstoff wird zu einer Platte mit großem Querschnitt
mittels einer Form, einer Walze usw. geformt, die in engem Kontakt mit
oder benachbart zur Schlitzdüse
vorliegt. Wenn die Schaumstoffe gleichförmige Zellstruktur aufweisen,
ist die Zellgröße nicht
besonders beschränkt,
ist aber vorzugsweise 0,7 mm oder kleiner, insbesondere 0,3 mm oder
kleiner, um so bevorzugte thermische Isolationseigenschaften, mechanische
Festigkeit und Verarbeitbarkeit sicherzustellen.
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Die
erfindungsgemäßen Schaumstoffe
sind in der Dicke nicht beschränkt.
Um die bevorzugten thermischen Isolationseigenschaften, Biegefestigkeit
und Verformung beim Biegen zu besitzen, sind Schaumstoffe mit gewisser
Dicke, wie allgemeine Platten, gegenüber dünner Bögen bevorzugt. Die Dicke beträgt üblicherweise
10 bis 150 mm, vorzugsweise 20 bis 100 mm. Um leichtes Gewicht mit
ausgezeichneten thermischen Isolationseigenschaften und Biegefestigeit
zu besitzen, ist für
die Schaumstoffe bevorzugt, dass sie eine Dichte von 15 bis 50 kg/m3, insbesondere 25 bis 40 kg/m3,
aufweisen.
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Beste Ausführungsweise
der Erfindung:
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Die
extrudierten thermoplastischen Kunstharzschaumstoffe und das Verfahren
zu ihrer Herstellung gemäß der vorliegenden
Erfindung werden im Einzelnen in Bezug auf die Beispiele beschrieben,
aber es sollte selbstverständlich
sein, dass die Erfindung nicht als darauf beschränkt aufzufassen ist. Die nachstehend
beschriebenen Verfahren wurden durchgeführt, um die physikalischen
Eigenschaften der erhaltenen Schaumstoffe, d.h. Dichte, Aussehen,
thermische Leitfähigkeit
und Flächenverhältnis an
kleineren Zellen, zu untersuchen.
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(1) Schaumstoffdichte
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Erhalten
aus der folgenden Formel: Schaumstoffdichte =
Schaumstoffgewicht/Schaumstoffvolumen
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(2) Aussehen des Schaumstoffs
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Die
Schaumstoffe wurden mit dem bloßen
Auge untersucht. Schaumstoffe mit glatter Haut und ohne riesige
Zellen, wie Lücken,
und auch ohne Ungleichmäßigkeit
der Zellen wurden gut (mit o markiert) beurteilt, und jene mit nicht
glatter Haut, riesigen Zellen; wie Lücken, und Ungleichmäßigkeit
der Zellen wurden schlecht (mit x markiert) beurteilt.
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(3) Thermische Leitfähigkeit
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- Gemessen gemäß JIS A9511.
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(4) Flächenverhältnis an kleineren Zellen
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Das
Flächenverhältnis der
Zellen mit einer Zellgröße von 0,25
mm oder kleiner im Querschnitt der Schaumstoffe wurde wie folgt
erhalten. Der Ausdruck „Zellen
mit einer Zellgröße von 0,25
mm oder kleiner" bezieht
sich auf Zellen, deren äquivalenter
Kreisdurchmesser 0,25 mm oder kleiner ist.
- a)
Ein Querschnitt der Schaumstoffe wird unter einem Rasterelektronenmikrograph
(Model S-450, erhältlich von
Hitachi, Ltd.) bei 30facher Vergrößerung fotografiert.
- b) Eine OHP-Platte wird auf die Photomikrographie gelegt und
die Zellen mit einer größeren Länge als
7,5 mm in Richtung der Dicke (äquivalent
zu Zellen, deren tatsächliche
Größe in Dickerichtung
größer als
0,25 mm ist), wurden auf der OHP-Platte durch ausschwärzen mit
Tinte nachgezeichnet (primäre
Verarbeitung).
- c) Das primär
verarbeitete Bild wird in einen Bildverarbeiter (Model PIAS-II,
erhältlich
von Pias K.K.) eingegeben und zwischen tief gefärbten Teilen (Schatten) und
leicht gefärbten
Teilen (Aufhellungen), d.h. zwischen schwarz gefärbten Teilen und nicht schwarz
gefärbten
Teilen, unterschieden.
- d) Von den Schatten werden die Teile, deren Fläche gleich
oder geringer als die einen Kreises mit einem Durchmesser von 7,5
mm ist, d.h. die Teile, deren Durchmesser in der Dickerichtung lang
ist, aber deren Fläche
gleich oder geringer als die eines Kreises mit einem Durchmesser
von 7,5 mm ist, in Aufhellungen geändert, um die Schatten zu korrigieren.
- e) „FRACTAREA
(Flächenverhältnis)" wird verwendet,
um das Flächenverhältnis der
Zellen mit einem Zelldurchmesser von 7,5 mm oder kleiner im gesamten
Bild (die Aufhellungen im Bild, bestehend aus Aufhellungen und Schatten)
aus der folgenden Formel zu erhalten. Flächenverhältnis an
kleineren Zellen (%) = (1 – Fläche der
Schatten/gesamte Bildfläche) × 100
-
Beispiel 1
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Einhundert
Gewichtsteile eines Polystyrolharzes (Kanelight PS, erhältlich von
Kaneka Corp.; Schmelzindex (MI): 3) wurden mit 2 Gewichtsteilen
Bentonit (Bengel 15, erhältlich
von Hojun Kogyo Co., Ltd.), 0,1 Gew.-Teil wasserfreiem Siliciumdioxid
(AEROSIL, erhältlich
von Nippon Aerosil Co., Ltd.) als granulare Substanz, die Hydroxylgruppen
an ihrer Oberflächenschicht
aufweist, 0,3 Gewichtsteilen Talk als Keimbildner, 3 Gewichtsteilen
Hexabromcyclododecan als Flammverzögerungsmittel und 0,3 Gewichtsteilen
Bariumstearat als Gleitmittel gemischt. Das Gemisch wurde in einem
Extruder bei 200°C
wärmegeknetet.
Wasser (0,5 Gewichtsteile) und als andere Treibmittel 4 Gewichtsteile
Methylchlorid und 3 Gewichtsteile Propan, die flüchtige Treibmittel sind, wurden
in das Gemisch während
des Knetens injiziert. Nach dem Kneten wurde das Gemisch auf etwa
120°C abgekühlt und
durch einen Schlitz mit einem Abstand von 2 mm in eine Form mit
einer mit einem Fluorharz beschichteten Innenwand extrusionsgeschäumt, wobei
eine Styrolharzschaumstoffplatte mit einer Dicke von 90 bis 100
mm erhalten wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. Auch
wenn die Menge an Methylchlorid verringert wird, wie für die Arbeitsumgebung
bevorzugt, verglichen mit nachstehend beschriebenem Vergleichsbeispiel
1, hielten die erhaltenen Schaumstoffe ein hohes Expansionsverhältnis mit
einer Schaumstoffdichte von 30 kg/m3 und
zufriedenstellendes Aussehen aufrecht.
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Beispiel 2
-
Schaumstoffe
wurden wie in Beispiel 1 erhalten, außer dass die Menge an injiziertem
Wasser auf 1,5 Gewichtsteile geändert
wurde und die Mengen der flüchtigen
Treibmittel, d.h. Methylchlorid und Propan, auf 1,5 Gewichtsteile
bzw. 3 Gewichtsteile geändert
wurden. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. Auch
wenn die Menge an Methylchlorid weiter verringert wurde, wurde ein
hohes Expansionsverhältnis
aufrecht erhalten und Schaumstoffe mit einer Schaumstoffdichte von
30 kg/m3 mit zufriedenstellendem Aussehen wurden
erhalten.
-
Vergleichsbeispiel 1
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Schaumstoffe
wurden wie in Beispiel 1 erhalten, außer dass kein Bentonit zugegeben
wurde, kein Wasser injiziert wurde und 5,5 Gewichtsteile Methylchlorid
und 3 Gewichtsteile Propan, die flüchtige Treibmittel sind, stattdessen
injiziert wurden. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. Schaumstoffe
mit einer Schaumstoffdichte von 30 kg/m3 mit
zufriedenstellendem Aussehen wurden erhalten, aber die Menge an
Methylchlorid war groß.
-
Vergleichsbeispiel 2
-
Schaumstoffe
wurden wie in Beispiel 1 erhalten, außer dass 0,1 Gewichtsteil Bentonit
zugegeben wurde und 0,5 Gewichtsteile Wasser, 4 Gewichtsteile Methylchlorid
und 3 Gewichtsteile Propan, wobei die letzteren zwei flüchtige Treibmittel
waren, injiziert wurden. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
Die erhaltenen Schaumstoffe wiesen schlechtes Aussehen auf, von
dem angenommen wird, dass es der nicht ausreichenden Dispersion
von Wasser zuzurechnen ist.
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Vergleichsbeispiel 3
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Schaumstoffe
wurden wie in Beispiel 1 erhalten, außer dass 12 Gewichtsteile,
was eine Überschußmenge war,
Bentonit zugegeben wurden und dass 4,5 Gewichtsteile Wasser, 1,5
Gewichtsteile Methylchlorid und 3 Gewichtsteile Propan, wobei die
letzteren zwei flüchtige
Treibmittel waren, injiziert wurden. Die Ergebnisse sind in Tabelle
1 gezeigt. Bentonit, das im Überschuß verwendet
wurde, wurde in dem Kunstharz nicht ausreichend dispergiert, was
eine Ungleichmäßigkeit
der Zellen ergab. Die Dispersion von Wasser war ebenfalls nicht
zufriedenstellend, wobei nur Schaumstoffe mit schlechtem Aussehen
bereitgestellt wurden.
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Beispiel 3
-
Schaumstoffe
wurden wie in Beispiel 1 erhalten, außer dass 1,5 Gewichtsteile
Bentonit zugegeben wurden, 0,5 Gewichtsteile Wasser injiziert wurden
und 2,7 Gewichtsteile Methylchlorid und 11 Gewichtsteile HCFC142b,
die flüchtige
Treibmittel sind, injiziert wurden. Die Ergebnisse sind in Tabelle
1 gezeigt. Auch wenn die Menge an Methylchlorid, verglichen mit
nachstehend beschriebenem Vergleichsbeispiel 4 verringert wurde, hielten
die erhaltenen Schaumstoffe ein hohes Expansionsverhältnis aufrecht,
wobei sie eine Schaumstoffdichte von 29 kg/m3 aufwiesen,
und zeigten zufriedenstellendes Aussehen.
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Beispiel 4
-
Schaumstoffe
wurden wie in Beispiel 1 erhalten, außer dass 1,5 Gewichtsteile
Bentonit zugegeben wurden, 1,5 Gewichtsteile Wasser injiziert wurden
und 11 Gewichtsteile HCFC142b, das ein flüchtiges Treibmittel ist, injiziert
wurden. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. Auch ohne Methylchlorid
wurde ein hohes Expansionsverhältnis
aufrecht erhalten, wobei Schaumstoffe mit einer Schaumstoffdichte
von 29 kg/m3 mit zufriedenstellendem Aussehen
bereitgestellt wurden.
-
Beispiel 5
-
Schaumstoffe
wurden wie in Beispiel 1 erhalten, außer dass 1,5 Gewichtsteile
Bentonit zugegeben wurden, 2 Gewichtsteile Wasser injiziert wurden
und 8 Gewichtsteile HCFC142b, das ein flüchtiges Treibmittel ist, injiziert
wurden. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. Auch ohne Methylchlorid
und mit verringerter Menge an HCFC142b, das einen relativ hohen
Koeffizienten der Zerstörung
der Ozonschicht aufweist, verglichen mit nachstehend aufgeführtem Vergleichsbeispiel
4, wurde ein hohes Expansionsverhältnis aufrecht erhalten, wobei
Schaumstoffe mit einer Schaumstoffdichte von 29 kg/m3 mit
zufriedenstellendem Aussehen bereitgestellt wurden.
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Beispiel 6
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Schaumstoffe
wurden wie in Beispiel 1 erhalten, außer dass 0,5 Gewichtsteile
Bentonit zugegeben wurden, 2 Gewichtsteile Wasser injiziert wurden
und 8 Gewichtsteile HCFC142b, das ein flüchtiges Treibmittel ist, injiziert
wurden. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. Ohne Verwendung
von Methylchlorid und mit verringerter Menge an HCFC142b, das einen
relativ hohen Koeffizienten der Zerstörung der Ozonschicht aufweist,
verglichen mit nachstehend aufgeführtem Vergleichsbeispiel 4,
wurde ein hohes Expansionsverhältnis aufrecht
erhalten, wobei Schaumstoffe mit einer Schaumstoffdichte von 29
kg/m3 mit zufriedenstellendem Aussehen bereitgestellt
wurden.
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Beispiel 7
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Schaumstoffe
wurden wie in Beispiel 1 erhalten, außer dass 8 Gewichtsteile Bentonit
zugegeben wurden, 3,5 Gewichtsteile Wasser injiziert wurden und
8 Gewichtsteile HCFC142b, das ein flüchtiges Treibmittel ist, injiziert
wurden. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. Auch ohne Methylchlorid
und mit verringerter Menge an HCFC142b, das einen relativ hohen
Koeffizienten der Zerstörung
der Ozonschicht aufweist, verglichen mit nachstehend aufgeführtem Vergleichsbeispiel
4, wurde ein hohes Expansionsverhältnis aufrecht erhalten, wobei
Schaumstoffe mit einer Schaumstoffdichte von 31 kg/m3 mit
zufriedenstellendem Aussehen bereitgestellt wurden.
-
Vergleichsbeispiel 4
-
Schaumstoffe
wurden wie in Beispiel 1 erhalten, außer dass kein Bentonit zugegeben
wurde, kein Wasser injiziert wurde und 4 Gewichtsteile Methylchlorid
und 11 Gewichtsteile HCFC142b, die flüchtige Treibmittel sind, stattdessen
injiziert wurden. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. Schaumstoffe
mit einer Schaumstoffdichte von 29 kg/m3 mit
zufriedenstellendem Aussehen wurden erhalten, aber die Mengen an
Methylchlorid und HCFC142b waren groß.
-
-
Die
nachstehend beschriebenen Beispiele 8 bis 13 beziehen sich auf Schaumstoffe,
die aus größeren Zellen
und kleineren Zellen hergestellt sind. Die Vergleichsbeispiele 5
bis 9 sind zum Vergleich gegeben.
-
Beispiel 8
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Einhundert
Gewichtsteile eines Polystyrolharzes (Styron G9401, erhältlich von
A&M Styrene Co.,
Ltd.; Schmelzindex (MI): 2,0) wurden mit 1 Gewichtsteil Bentonit
(Bentonite Hodaka, erhältlich
von Hojun Kogyo Co., Ltd.), 0,1 Gewichtsteil Talk als Keimbildner,
3 Gewichtsteilen Hexabromcyclododecan als Flammverzögerungsmittel
und 0,3 Gewichtsteile Bariumstearat als Gleitmittel vermischt und
das Gemisch wurde in einem Extruder bei 200°C schmelzgeknetet. Wasser (0,5
Gewichtsteile) und als andere Treibmittel 4 Gewichtsteile Dimethylether
und 4 Gewichtsteile Isobutan, die flüchtige Treibmittel sind, wurden
in das Gemisch unter Kneten injiziert. Nach Kneten wurde das Gemisch
auf etwa 120°C
abgekühlt
und durch einen Schlitz mit einem Abstand von 2 mm in eine Form
extrusionsgeschäumt,
die eine mit einem Fluorharz beschichtete Innenwand aufwies, wobei
eine Styrolharzschaumstoffplatte mit einer Dicke von 40 bis 50 mm
erhalten wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt. Die erhaltenen
Schaumstoffe zeigten zufriedenstellendes Aussehen und wiesen eine Schaumstoffdichte
von 31 kg/m3, ein Flächenverhältnis an kleineren Zellen von
33 % und eine thermische Leitfähigkeit
von 0,028 W/mK auf. Verglichen mit nachstehend beschriebenem Vergleichsbeispiel
5 wies das Produkt erhöhtes
Flächenverhältnis an
kleineren Zellen und verbesserte thermische Leitfähigkeit
auf.
-
Beispiel 9
-
Schaumstoffe
wurden wie in Beispiel 8 erhalten, außer dass die Menge an injiziertem
Wasser auf 1 Gewichtsteil geändert
wurde. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt. Die
erhaltenen Schaumstoffe zeigten zufriedenstellendes Aussehen und
wiesen eine Schaumstoffdichte von 31 kg/m3,
ein Flächenverhältnis an
kleineren Zellen von 51 % und eine thermische Leitfähigkeit
von 0,027 W/mK auf. Verglichen mit nachstehend beschriebenem Vergleichsbeispiel
6 wies das Produkt erhöhtes
Flächenverhältnis an
kleineren Zellen und verbesserte thermische Leitfähigkeit
auf.
-
Beispiel 10
-
Schaumstoffe
wurden wie in Beispiel 8 erhalten, außer dass die Menge an injiziertem
Wasser auf 2 Gewichtsteile geändert
wurde. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt. Die
erhaltenen Schaumstoffe zeigten zufriedenstellendes Aussehen und
wiesen eine Schaumstoffdichte von 31 kg/m3,
ein Flächenverhältnis an
kleineren Zellen von 54 % und eine thermische Leitfähigkeit
von 0,027 W/mK auf.
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Beispiel 11
-
Schaumstoffe
wurden wie in Beispiel 8 erhalten, außer dass die Menge an injiziertem
Wasser auf 1 Gewichtsteil geändert
wurde und dass 3 Gewichtsteile Methylchlorid und 9 Gewichtsteile
HCFC142b, die flüchtige
Treibmittel sind, injiziert wurden. Die erhaltenen Ergebnisse sind
in Tabelle 2 gezeigt. Die erhaltenen Schaumstoffe zeigten zufriendenstellendes
Aussehen und wiesen eine Schaumstoffdichte von 30 kg/m3,
ein Flächenverhältnis an
kleineren Zellen von 47 % und eine thermische Leitfähigkeit
von 0,026 W/mK auf. Verglichen mit nachstehend beschriebenem Vergleichsbeispiel
7 wies das Produkt erhöhtes
Flächenverhältnis an kleineren
Zellen und verbesserte thermische Leitfähigkeit auf.
-
Beispiel 12
-
Schaumstoffe
wurden wie in Beispiel 8 erhalten, außer dass die Menge an injiziertem
Wasser auf 2 Gewichtsteile geändert
wurde und dass 3 Gewichtsteile Methylchlorid und 9 Gewichtsteile
HCFC142b, die flüchtige
Treibmittel sind, injiziert wurden. Die erhaltenen Ergebnisse sind
in Tabelle 2 gezeigt. Die erhaltenen Schaumstoffe zeigten zufriedenstellendes
Aussehen und wiesen eine Schaumstoffdichte von 30 kg/m3,
ein Flächenverhältnis an
kleineren Zellen von 52 % und eine thermische Leitfähigkeit
von 0,026 W/mK auf. Verglichen mit den nachstehend beschriebenen
Vergleichsbeispielen 8 bis 10 wies das Produkt erhöhtes Flächenverhältnis an
kleineren Zellen und verbesserte thermische Leitfähigkeit
auf.
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Beispiel 13
-
Schaumstoffe
wurden wie in Beispiel 8 erhalten, außer dass die Menge an injiziertem
Wasser auf 1,8 Gewichtsteile geändert
wurde und dass 9 Gewichtsteile HCFC142b, das ein flüchtiges
Treibmittel ist, injiziert wurden. Die erhaltenen Ergebnisse sind
in Tabelle 2 gezeigt. Die erhaltenen Schaumstoffe zeigten zufriedenstellendes
Aussehen und wiesen eine Schaumstoffdichte von 42 kg/m3,
ein Flächenverhältnis an
kleineren Zellen von 48 % und eine thermische Leitfähigkeit
von 0,026 W/mK auf.
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Vergleichsbeispiel 5
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Schaumstoffe
wurden wie in Beispiel 8 erhalten, außer dass Bentonit durch 1 Gewichtsteil
eines wasserabsorbierenden Polymers (Aqualic CAML10, erhältlich von
Nippon Shokubai Co., Ltd.) ersetzt wurde, die Menge an injiziertem
Wasser auf 0,5 Gewichtsteile geändert
wurde und 4 Gewichtsteile Dimethylether und 4 Gewichtsteile Isobutan,
die flüchtige
Treibmittel sind, injiziert wurden. Die erhaltenen Ergebnisse sind
in Tabelle 2 gezeigt. Die erhaltenen Schaumstoffe zeigten zufriedenstellendes
Aussehen und wiesen eine Schaumstoffdichte von 31 kg/m3,
ein Flächenverhältnis an
kleineren Zellen von 13 % und eine thermische Leitfähigkeit von
0,029 W/mK auf.
-
Vergleichsbeispiel 6
-
Schaumstoffe
wurden wie in Beispiel 8 erhalten, außer dass Bentonit durch 1 Gewichtsteil
des wasserabsorbierenden Polymers ersetzt wurde, die Menge an injiziertem
Wasser auf 1 Gewichtsteil geändert
wurde und 4 Gewichtsteile Dimethylether und 4 Gewichtsteile Isobutan,
die flüchtige
Treibmittel sind, injiziert wurden. Die erhaltenen Ergebnisse sind
in Tabelle 2 gezeigt. Die erhaltenen Schaumstoffe wiesen schlechtes
Aussehen auf, das der nicht ausreichenden Dispersion von Wasser
zurechenbar angesehen wird. Der Schaumstoff wies eine Schaumstoffdichte
von 35 kg/m3, ein Flächenverhältnis an kleineren Zellen von
11 % und eine thermische Leitfähigkeit
von 0,031 W/mK auf.
-
Vergleichsbeispiel 7
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Schaumstoffe
wurden wie in Beispiel 8 erhalten, außer dass Bentonit durch 1 Gewichtsteil
des wasserabsorbierenden Polymers ersetzt wurde, die Menge an injiziertem
Wasser auf 1 Gewichtsteil geändert
wurde und 3 Gewichtsteile Methylchlorid und 9 Gewichtsteile HCFC142b,
die flüchtige
Treibmittel sind, injiziert wurden. Die erhaltenen Ergebnisse sind
in Tabelle 2 gezeigt. Die erhaltenen Schaumstoffe wiesen schlechtes Aussehen
auf, das der nicht ausreichenden Dispersion von Wasser zurechenbar
angesehen wird. Der Schaumstoff wies eine Schaumstoffdichte von
33 kg/m3, ein Flächenverhältnis an kleineren Zellen von
17 % und eine thermische Leitfähigkeit
von 0,030 W/mK auf.
-
Vergleichsbeispiel 8
-
Schaumstoffe
wurden wie in Beispiel 8 erhalten, außer dass Bentonit durch 1 Gewichtsteil
des wasserabsorbierenden Polymers ersetzt wurde, die Menge an injiziertem
Wasser auf 2 Gewichtsteile geändert wurde
und 3 Gewichtsteile Methylchlorid und 9 Gewichtsteile HCFC142b,
die flüchtige
Treibmittel sind, injiziert wurden. Die erhaltenen Ergebnisse sind
in Tabelle 2 gezeigt. Die erhaltenen Schaumstoffe wiesen schlechtes Aussehen
auf, das der nicht ausreichenden Dispersion von Wasser zurechenbar
angesehen wird. Der Schaumstoff wies eine Schaumstoffdichte von
34 kg/m3, ein Flächenverhältnis an kleineren Zellen von
18 % und eine thermische Leitfähigkeit
von 0,030 W/mK auf.
-
Vergleichsbeispiel 9
-
Schaumstoffe
wurden wie in Beispiel 8 erhalten, außer dass Bentonit durch 1 Gewichtsteil
wasserfreies Siliciumdioxid (AEROSIL, erhältlich von Nippon Aerosil Co.,
Ltd.) ersetzt wurde, die Menge an injiziertem Wasser auf 2 Gewichtsteile
geändert
wurde und 3 Gewichtsteile Methylchlorid und 9 Gewichtsteile HCFC142b, die
flüchtige
Treibmittel sind, injiziert wurden. Die erhaltenen Ergebnisse sind
in Tabelle 2 gezeigt. Die erhaltenen Schaumstoffe wiesen schlechtes
Aussehen auf, das der nicht ausreichenden Dispersion von Wasser
zurechenbar angesehen wird. Der Schaumstoff wies eine Schaumstoffdichte
von 35 kg/m3, ein Flächenverhältnis an kleineren Zellen von
15 % und eine thermische Leitfähigkeit
von 0,031 W/mK auf.
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Vergleichsbeispiel 10
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Schaumstoffe
wurden wie in Beispiel 8 erhalten, außer dass Bentonit durch 1 Gewichtsteil
Magnesiumsilikat (Laponite, erhältlich
von Nippon Silica Industrial Co., Ltd.) ersetzt wurde, die Menge
an injiziertem Wasser auf 2 Gewichtsteile geändert wurde und 3 Gewichtsteile
Methylchlorid und 9 Gewichtsteile HCFC142b, die flüchtige Treibmittel
sind, injiziert wurden. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle
2 gezeigt. Das Schäumen
war durch die Erzeugung kleinerer Zellen nicht zufriedenstellend
und die erhaltenen Schaumstoffe wiesen schlechtes Aussehen mit nicht
glatter Haut auf. Der Schaumstoff wies eine Schaumstoffdichte von
34 kg/m3, ein Flächenverhältnis an kleineren Zellen von
18 % und eine thermische Leitfähigkeit
von 0,030 W/mK auf.
-
-
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Industrielle Anwendbarkeit:
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung können
Schaumstoffe mit leichtem Gewicht, die ausgezeichnete thermische
Isolationseigenschaften aufweisen, auch mit einer verringerten Menge
an Treibmittel, die die Umwelt nachteilig beeinträchtigen
können,
erhalten werden, wobei umweltfreundliches Wasser effektiv als Treibmittel
verwendet wird. Die Erfindung stellt Schaumstoffe, gebildet aus
großen
Zellen und kleinen Zellen, bereit, in denen kleine Zellen zufriedenstellend
gebildet sind, wobei sie ein verbessertes Flächenverhältnis an kleinen Zellen aufweisen.
Eine wünschenswerte
Zellstruktur, gebildet aus großen
Zellen und kleinen Zellen, kann so erhalten werden, die weitere
Verbesserung in den thermischen Isolationseigenschaften bewirkt.
