DE69032095T2

DE69032095T2 - Verfahren zur Herstellung eines Kunststoffschaumes

Info

Publication number: DE69032095T2
Application number: DE69032095T
Authority: DE
Inventors: Takahiro Hayashi; Shigeru Motani; Tadayuki Saito
Original assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1990-02-01
Filing date: 1990-10-30
Publication date: 1998-07-16
Anticipated expiration: 2010-10-31
Also published as: NO177791C; HUT60307A; FI905706A0; ES2114526T3; NO177791B; ATE163661T1; DK260490D0; EP0439692B1; FI905706A; DK260490A; KR0167546B1; US5317033A; AU640703B2; AU6558090A; CA2034319C; EP0439692A3; HU907029D0; HU214776B; BR9005992A; NO904660D0

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung von Kunstharz- Schaum, der aufgebaut ist aus Salzen mit im wesentlichen zwei Größen, wobei eine der Größen höchstens 0,3 mm und die andere Größe 0,4 bis 1 mm beträgt, und den in diesen Verfahren erhaltenen Kunstharz-Schaum.

Hintergrund der Erfindung

Bisher waren verschiedene Verfahren zur Herstellung von extrudierten Kunstharz-Schäumen bekannt.
Extrudierte Schäume werden im allgemeinen aus einem Kunstharz durch einen sogenannten Extrusionsprozeß hergestellt, d.h. durch Zugabe eines Zell- Kontrollmittels zum Kunstharz, Kneten der Mischung im geschmolzenen Zustand unter Erhitzen, Zumischen eines flüchtigen Schäumungsmittels (physikalisches Treibmittel) zu der gekneteten Mischung, und Extrudieren der resultierenden Mischung in einer Zone mit niedrigem Druck zur Herstellung eines Schaums durch Verdampfen des Schäumungsmittels.
Von den mit dem obigen Prozeß produzierten Schäumen wird der extrudierte Schaum aus Polystyrol verbreitet als z.B. wärmeisolierendes Material verwendet, da der Schaum ein hohes Expansionsverhältnis und eine gleichmäßige Zelistruktur aufweist und hervorragende wärmeisolierende Eigenschaften und eine geeignete mechanische Festigkeit aufweist.
Da jedoch der durch das Extrusionsverfahren hergestellte Polystyrol-Schaum hauptsächlich aus Polystyrol mit großer Steifigkeit als Basisharz aufgebaut ist, hat der Schaum eine niedrige Flexibilität und muß hinsichtlich der Flexibilität noch verbessert werden.
Es wird daher als sinnvoll angesehen, die Menge des Zell-Kontrollmittels und die Zusammensetzung des zu verwendenden Schäumungsmittels so einzustellen, daß die extrudierten Schäume aus einem Kunstharz wie Polystyrol eine gleichmäßige und feine Zellstruktur aufweisen, so daß dadurch dem Schaum verbesserte Flexibilität verliehen wird.
Der Versuch zur einfachen Verminderung der Zellgröße erhöht jedoch die Dichte des Schaums unter dem Einfluß der Oberflächenspannung der Zellmembran, so daß bei der Herstellung eines Kunstharz-Schaums mit gleichmäßiger und feiner Zellstruktur und niedriger Dichte Schwierigkeiten auftreten.
Falls das übliche Extrusionsverfahren darüber hinaus zur Herstellung eines Schaums mit beträchtlich erhöhter Dicke bei reduzierter Zellgröße verwendet wird, ist bekannt, daß die Zellen in der Richtung der Dicke des Schaums anisotrop werden, was zu verschlechterten Wärmeisolierungseigenschaften und niedriger Biegefestigkeit führt.
Wir versuchten in der Tat, durch den Extrusionsprozeß mit kontrollierten Mengen Schäumungsmittel und Zell-Kontrollmittel einen Polystyrolharz-Schaum mit einheitlicher und feiner Zellstruktur herzustellen, wobei die
Verminderung der Zellgröße auf nicht mehr als 0,4 mm anisotropere Zellen lieferte, so daß die beabsichtigten wärmeisolierenden Eigenschaften und Biegefestigkeit beim erhaltenen Schaum nicht vorhanden waren. Wenn eine weiter erhöhte Menge des Zell-Kontrollmittels zur Verminderung der Zellgröße auf 0,2 bis 0,3 mm verwendet wurde, wurde es schwierig, das Harzmaterial in der Richtung der Dicke des herzustellenden Schaums zu schäumen, wodurch als Folge ein Schaum von stark verminderter Dicke erhalten wurde und das Problem auftrat, daß es schwierig war, einen Schaum mit zufriedenstellender Dicke zu erhalten.
Neben dem vorstehend genannten Verfahren ist es auch bekannt, einen Schaum mit unterschiedlichen Zellgrößen durch ein Extrusionsverfahren herzustellen, indem Wasser zum Schäumen des Harzes durch Verdampfen von Wasser direkt unter Druck in das geschmolzene Harz eingebracht wird und das geschmolzene Harz mit der latenten Verdampfungswärme des Wassers gekühlt wird. Da dieses Verfahren kein Mittel zur Aufrechterhaltung einer mikroskopischen Dispersion des Wassers im geschmolzenen Harz verwendet, kann das eingebrachte Wasser nicht gründlich im Harz dispergiert werden, was die Bildung von groben Zellen ermöglicht und dem Produkt ein schlechtes Aussehen verleiht. Obwohl dieses Verfahren einen Schaum mit einer Zellstruktur mit großen und kleinen Zellen in Kombination zu liefern scheint, sind Zellen verschiedener Größe gemeinsam nur in einem kleinen lokalen Anteil der Zellstruktur vorhanden. Daher liefert das Verfahren in keiner Weise einen Schaum, in dem Zellen verschiedener Größe gemeinsam und näherungsweise gleichmäßig verteilt vorhanden sind, der dementsprechend hervorragende wärmeisolierende Eigenschaften und Durchbiegeeigenschaften aufweist, wie es von der vorliegenden Erfindung beabsichtigt ist.
Ein weiteres Verfahren zur Herstellung eines Schaums einer Zellstruktur mit verschiedenen Zellgrößen unter Verwendung einer wasserhaltigen, pflanzlichen Substanz mit 75 bis 500 um Partikelgröße, insbesondere pulverisierten Maiskörnern, zur Sicherstellung einer einheitlichen Wasserdispersion wurde in US-A-4 559 367 offenbart. Der offenbarte Prozeß ist jedoch aus den folgenden Gründen nicht zufriedenstellend. Wenn die Ausgangsmischung in einen Extruder zugeführt wird, setzt die wasserhaltige, pflanzliche organische Substanz viel Wasser frei. Die Verwendung der natürlichen Substanz ergibt in unvermeidbarer Weise ein Produkt mit unstabiler Qualität. Darüber hinaus führt die Schwierigkeit bei der akkuraten Kontrolle des Wassergehalts zu Unregelmäßigkeiten in der Zellstruktur des extrudierten Schaums. Darüber hinaus wird die pflanzliche organische Substanz während des Erhitzens und Schmelzens im Extruder verköhlt;, södäß derextrüdierte Schäumbräün gefärbt wird und der Schaum einen Geruch freisetzt.
Angesichts der vorstehend erwähnten Situation entwickelten wir Schäume mit einer Zellstruktur, in der eine Zellmembran große Zellen und kleine Zellen bildet, die gemeinsam vorhanden und dispergiert sind wie Inseln im Meer (vergleiche EP-A-0 353 701). Diese Schäume erhalten die wärmeisolierenden Eigenschaften und die geeignete Biegefestigkeit, die für Schäume erforderlich ist, zeigen hohe Flexibilität und sind daher frei von allen vorstehend genannten Problemen. Die thermischen Eigenschaften dieser Schäume lassen jedoch Raum für weitere Verbesserungen.
Daher liegt die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, neue Schäume zu entwickeln, die sogar noch bessere thermische Eigenschaften aufweisen als die existierenden Schäume.
Daher haben wir intensive Forschungen durchgeführt, um die thermischen Eigenschaften der zuvor entwickelten Schäume zu verbessern, und haben in unerwarteter Weise gefunden, daß bei Einbringen von Wasser in eine Mischung des synthetischen Harzes und einer spezifischen wasserabsorbierenden hochmolekularen Verbindung gemeinsam mit einem verdampfbaren Schäumungsmittel nach Kneten der Mischung im geschmolzenen Zustand unter Erhitzen kleine Zellen noch kleiner gemacht werden können, um dem resultierenden Schaum wärmeisolierende Eigenschaften zu verleihen.
Unsere weiterhin durchgeführten Untersuchungen haben ergeben, daß in dem Fall, in dem ein phenolisches Antioxidans gemeinsam mit der wasserabsorbierenden hochpolymeren Verbindung mit dem Kunstharz gemischt wird und das flüchtige Schäumungsmittel unter Zugabe von Wasser während des Mischens unter Druck in die Mischung eingebracht wird, oder während oder nach dem die Mischung im geschmolzenen Zustand unter Erhitzen geknetet ist, es leicht ist, viele kleine Zellen mit größerer Stabilität als im Fall des obigen Schaums zu bilden, was dementsprechend erlaubt, die Produktionsbedingungen freier festzulegen und die Herstellung eines zufriedenstellenden Schaums mit größerer Stabilität ermöglicht sowie dem Schaum verbesserte stabile wärmeisolierende Eigenschaften zu verleihen.

Zusammenfassung der Erfindung

Es wurde gefunden, daß die Aufgabe der vorliegenden Erfindung gelöst werden kann durch einen Kunstharz-Schaum, der aufgebaut ist aus Zellen mit im wesentlichen zwei Größen, wobei eine der Größen höchstens 0,3 mm und die andere Größe 0,4 bis 1 mm beträgt, wie sie mit einem der folgenden Verfahren hergestellt werden.
Gegenstände der vorliegenden Erfindung entsprechend einem ersten Aspekt der Erfindung sind die folgenden Verfahren:
(1) Verfahren zur Herstellung eines Kunstharz-Schaums, der aufgebaut ist aus Zellen mit im wesentlichen zwei Größen, wobei eine der Größen höchstens 0,3 mm beträgt und die andere Größe 0,4 bis 1 mm beträgt, das die folgenden Stufen umfaßt:
Bilden einer Mischung aus 0,05 bis 2 Gewichtsteilen einer wasserabsorbierenden hochmolekularen Verbindung, einem Zell-Kontrollmittel und einem Kunstharz;
Kneten und Schmelzen der Mischung unter Erhitzen; Einbringen von Wasser, gemeinsam mit einem flüchtigen Schäumungsmittel in die Mischung unter Druck; und
Extrudieren der Mischung in einen Raum mit niedrigerem Druck zur Bildung eines Schaums,
wobei die wasserabsorbierende hochmolekulare Verbindung ausgewählt wird aus der Gruppe, die besteht aus Polyacrylsäuresalzen, Stärke-Acrylsäuresalz Pfropfcopolymeren, Vinylalkohol-Acrylsäure-Copolymeren und Polyvinylalkoholharzen;
(II) Verfahren zur Herstellung eines Kunstharz-Schaums, der aufgebaut ist aus Zellen mit im wesentlichen zwei Größen, wobei eine der Größen höchstens 0,3 mm beträgt und die andere Größe 0,4 bis 1 mm beträgt, das die folgenden Stufen umfaßt:
Bilden einer Mischung aus 0,05 bis 2 Gewichtsteilen einer wasserabsorbierenden hochmolekularen Verbindung, einem Zell-Kontrollmittel und einem Kunstharz;
allmähliche Zugabe von Wasser zu der Mischung während oder nach dem Mischen der Mischung;
Einbringen der Mischung in einen Extruder;
Kneten und Schmelzen der resultierenden Mischung unter Erhitzen;
Einarbeiten eines flüchtigen Schäumungsmittels in die Mischung unter Druck; und
Extrudieren der Mischung in einen Raum mit niedrigerem Druck zur Bildung eines Schaums;
wobei die wasserabsorbierende hochmolekulare Verbindung ausgewählt wird aus der Gruppe, die besteht aus Polyacrylsäuresalzen, Stärke-Acrylsäuresalz Pfropfcopolymeren, Vinylalkohol-Acrylsäure-Copolymeren und Polyvinylalkoholharzen;
(III) Verfahren zur Herstellung eines Kunstharz-Schaums, der aufgebaut ist aus Zellen mit im wesentlichen zwei Größen, wobei eine der Größen höchstens 0,3 mm beträgt und die andere Größe 0,4 bis 1 mm beträgt, das die folgenden Stufen umfaßt:
Bilden einer Mischung aus Wasser, einem Zell-Kontrollmittel und einem Kunstharz-Schaum;
Zugabe von 0,05 bis 2 Gewichtsteilen einer wasserabsorbierenden hochmolekularen Verbindung zu der Mischung und Mischen;
Einbringen der Mischung in einen Extruder;
Kneten und Schmelzen der Mischung unter Erhitzen;
Einarbeiten eines flüchtigen Schäumungsmittels in die Mischung unter Druck; und
Extrudieren der Mischung in einen Raum mit niedrigerem Druck zur Bildung eines Schaums,
wobei die wasserabsorbierende hochmolekulare Verbindung ausgewählt wird aus der Gruppe, die besteht aus Polyacrylsäuresalzen, Stärke-Acrylsäuresalz- Pfropfcopolymeren, Vinylalkohol-Acrylsäure-Copolymeren und Polyvinylalkoholharzen;
und (IV) Verfahren zur Herstellung eines Kunstharz-Schaums, der aufgebaut ist aus Zellen mit im wesentlichen zwei Größen, wobei eine der Größen höchstens 0,3 mm beträgt und die andere Größe 0,4 bis 1 mm beträgt, welches die Stufen umfaßt:
Bildung einer Mischung aus Wasser und einem Kunstharz,
Zugabe von 0,05 bis 2 Gewichtsteilen einer wasserabsorbierenden hochmolekularen Verbindung und eines Zell-Kontrollmittels zu der Mischung;
Einbringen der Mischung in einen Extruder;
Kneten und Schmelzen der resultierenden Mischung unter Erhitzen;
Einarbeiten eines flüchtigen Schäumungsmittels in die Mischung unter Druck; und
Extrudieren der Mischung in einen Raum mit niedrigerem Druck zur Bildung eines Schaums,
wobei die wasserabsorbierende hochmolekulare Verbindung ausgewählt wird aus der Gruppe, die besteht aus Polyacrylsäuresalzen, Stärke-Acrylsäuresalz- Pfropfcopolymeren, Vinylalkohol-Acrylsäure-Copolymeren und Polyvinylalkoholharzen.
Entsprechend bevorzugten Ausführungsformen in jedem der obigen Verfahren
beträgt die Menge des Zell-Kontrollmittels bevorzugt 0,01 bis 5 Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile des Kunstharzes;
beträgt die Menge des Wassers bevorzugt 0,05 bis 1,5 Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile des Kunstharzes, das bevorzugt ein Styrolharz ist;
ist der Kunstharz-Schaum bevorzugt ein plattenartiges Material mit einer Dichte von 2 x 10&supmin;² bis 5 x 10&supmin;² g/cm³ und einer Dicke von 10 bis 150 mm;
enthält das in den erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Wasser bevorzugt Alkohol und
enthält die in der ersten Stufe der erfindungsgemäßen Verfahren gebildete Mischung bevorzugt ein phenolisches Antioxidans, insbesondere eine gehinderte phenolische Verbindung in einer Menge von 0,02 bis 1 Gewichtsteil, bezogen auf 100 Gewichtsteile des Kunstharzes.
Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung entsprechend einem zweiten Aspekt einen Kunstharz-Schaum, der aufgebaut ist aus Zellen mit im wesentlichen zwei Größen, wobei eine der Größen höchstens 0,3 mm beträgt und die andere Größe 0,4 bis 1 mm beträgt, der hergestellt wird durch eines der obigen Verfahren I, II, III oder IV der vorliegenden Erfindung.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Figur 1 ist eine vergrößerte Raster-Elektronenmikroskop-Photographie (Vergrößerung 30) mit dem Zweck der Beschreibung der inneren Struktur des in Beispiel 4 erhaltenen Kunstharz-Schaums.
Figur 2 ist eine Raster-Elektronenmikroskop-Photographie zur Beschreibung der inneren Struktur des in Vergleichsbeispiel 4 erhaltenen Kunstharz- Schaums.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

In Übereinstimmung mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung wird ein Kunstharz-Schaum erhalten durch
Verfahren (I), wobei (b) 0,05 bis 2 Gewichtsteile einer wasserabsorbierenden hochmolekularen Verbindung wie oben definiert und (c) ein Zell-Kontrollmittel zu (a) einem Kunstharz gegeben werden; die Mischung unter Erhitzen geschmolzen und vermischt wird; ein flüchtiges Schäumungsmittel und (d) Wasser unter Druck in die Mischung eingeführt werden; und die Mischung in einen Raum mit niedrigerem Druck extrudiert wird;
Verfahren (II), wobei (b) eine wasserabsorbierende hochmolekulare Verbindung wie oben definiert und (c) ein Zell-Kontrollmittel zu (a) einem Kunstharz gegeben werden; (d) Wasser allmählich zu der Mischung mit oder ohne Mischen der Mischung gegeben wird; die Mischung in einen Extruder eingeführt wird; ein flüchtiges Schäumungsmittel unter Druck in die Mischung eingearbeitet wird; und die Mischung in einen Raum mit niedrigerem Druck extrudiert wird;
Verfahren (III), wobei (a) ein Kunstharz, (d) Wasser und (c) ein Zell- Kontrollmittel gemischt werden; (b) eine wasserabsorbierende hochmolekulare Verbindung wie oben definiert dazugegeben wird; die resultierende Mischung anschließend in einen Extruder eingeführt wird; die Mischung unter Erhitzen geschmolzen und gemischt wird; ein flüchtiges Schäumungsmittel unter Druck in die geknetete Mischung eingearbeitet wird; und die Mischung in einen Raum mit niedrigerem Druck extrudiert wird; oder
Verfahren (IV), wobei (a) ein Kunstharz und (d) Wasser gemischt werden; (b) eine wasserabsorbierende hochmolekulare Verbindung wie oben definiert und (c) ein Zell-Kontrollmittel dazugegeben werden; die Mischung in einen Extruder eingeführt wird; die Mischung unter Erhitzen geschmolzen und gemischt wird; ein flüchtiges Schäumungsmittel unter Druck in die Mischung eingearbeitet wird; und die Mischung in einen Raum mit niedrigerem Druck extrudiert wird, so daß hauptsächlich beide Zellen mit höchstens 0,3 mm Zellgröße und Zellen mit 0,4 bis 1 mm Zellgröße unter Einwirkung von Zellmembranen in einer Insel-im-Meer-Art dispergiert werden können.
Der erfindungsgemäße Schaum mit der obigen Zellstruktur zeigt hervorragende wärmeisolierende Eigenschaften, hohe Flexibilität und eine wünschenswerte Biegefestigkeit.
Die Herstellung eines Schaums mit der erfindungsgemäßen Zellstruktur erfordert die vorstehend genannten Komponenten (a) bis (d). Bei diesen ist es wesentlich, daß 0,05 bis 2 Teile (Gewichtsteile, im folgenden genauso) der (b) wasserabsorbierenden hochmolekularen Verbindung verwendet werden und bevorzugt 0,05 bis 1,5 Teile (d) Wasser verwendet wird, jeweils bezogen auf 100 Teile des Kunstharzes.
Es wird angenommen, daß die wasserabsorbierende hochmolekulare Verbindung erfindungsgemäß auf Wasser wirkt, das unter Druck in eine Mischung eingearbeitet wird, so daß Zellen mit einer Zellgröße von höchstens 0,3 mm entstehen.
Der Grund, warum Zellen mit einer Zellgröße von höchstens 0,3 mm effizient produziert werden, wird vermutlich der folgende sein, obwohl er noch vollständig aufgeklärt werden muß. Das Wasser, das unter Druck in die wasserabsorbierende hochmolekulare Verbindung eingearbeitet wird, die gleichmäßig durch Kneten und Schmelzen unter Erhitzen im Kunstharz dispergiert ist, wird wahrscheinlich mikroskopisch und gleichmäßig im Kunstharz dispergiert, so daß kleine Kerne zur Bildung von Zellen mit einer Zellgröße von höchstens 0,3 mm entstehen. Die wasserabsorbierende hochmolekulare Verbindung erleichtert auch die Kontrolle der Zellgröße, so daß die Größe der Zellen mit einer Größe von höchstens 0,3 mm weiter erniedrigt wird. Die Zellgröße der so gebildeten feinen Zellen ist höchstens 0,3 mm, bevorzugt höchstens 0,2 mm, noch bevorzugter höchstens 0,1 mm.
Um die wasserabsorbierende hochmolekulare Verbindung einheitlich im Kunstharz zu dispergieren, ist es bevorzugt, das die Partikelgröße der wasserabsorbierenden hochmolekularen Verbindung ausreichend klein ist. Die Partikelgröße einer solchen Verbindung ist geeigneterweise höchstens 250 um, bevorzugt 5 bis 70 um, noch bevorzugter 5 bis 20 um. Die erfindungsgemäß verwendete wasserabsorbierende hochmolekulare Verbindung sollte eine Absorptionskapazität von mindestens 200 g, bevorzugt 400 bis 1000 g reines Wasser pro Gewichtseinheit (1 g) aufweisen und wird ausgewählt aus der Gruppe, die besteht aus Polyacrylsäuresalzen, Stärke- Acrylsäuresalz-Pfropfcopolymeren, Vinylalkohol-Acrylsäure-Copolymeren und Polyvinylalkoholharzen. Typische Beispiele für die Polyacrylsäuresalze sind beispielsweise AQUALIC CA ML-10 (kommerziell erhältlich von Nippon Shokubai Kagaku Kogyo Co., Ltd.) und AQUA KEEP (kommerziell erhältlich von Sumitomo Seika Co., Ltd.).
Die zu verwendende Menge der wasserabsorbierenden hochmolekularen Verbindung beträgt 0,05 bis 2 Teile, bevorzugt 0,1 bis 0,8 Teile pro 100 Teile des Kunstharzes, da, falls die Menge geringer ist als 0,05 Teile, eine Tendenz besteht, daß der erhaltene Schaum eine reduzierte Anzahl an feinen Zellen aufweist, sogar wenn eine erhöhte Menge an Wasser anwesend ist, und darüber hinaus da, falls die Menge größer ist als 2 Teile, eine Tendenz besteht, daß feine Zellen nicht gebildet werden. Es besteht keine Notwendigkeit, daß die wasserabsorbierende hochmolekulare Verbindung ein vollständig trockenes Produkt ist; sie kann ein einiges Wasser absorbierendes Produkt sein. Die Menge an absorbiertem Wasser ist jedoch bevorzugt klein, um die gleichmäßige Dispersion der Verbindung im Kunstharz zu gewährleisten. Wenn die wasserabsorbierende hochmolekulare Verbindung eine so große Menge an absorbiertem Wasser enthält, daß sie noch frei fließfähig ist, ist die zuzufügende Menge an Wasser die Menge Wasser, die unter Druck eingearbeitet wird, minus der Menge des absorbierten Wassers. Falls die Menge an unter Druck einzuarbeitendem Wasser geringer ist als 0,05 Teile oder größer als 1,5 Teile, würde keine Zelistruktur gebildet, bei der große und kleine Zellen gemeinsam anwesend sind und zufriedenstellend darin dispergiert sind, so daß ein Schaum mit verbesserten Eigenschaften wie thermische Leitfähigkeit und Biegefähigkeit erhalten wird. Es ist daher wünschenswert, die Menge an unter Druck einzuarbeitendem Wasser auf üblicherweise 0,05 bis 1,5 Teile, bevorzugt 0,2 bis 0,7 Teile einzustellen.
Erfindungsgemäß kann das Wasser einzeln verwendet werden, es kann jedoch auch Alkohol enthalten. Wenn alkoholhaltiges Wasser verwendet wird, zeigt sich der Vorteil, daß Bereiche von Extrusionsschäumbedingungen breiter werden, so daß die Herstellung des Kunstharz-Schaums erleichtert wird. Bevorzugt liegt das alkoholhaltige Wasser so vor, daß die Menge an Wasser vorherrschend ist. Noch bevorzugter bilden die Alkohole eine azeotrope Mischung mit Wasser. Beispielsweise ist die Kombination von Wasser und tert.-Butylalkohol wünschenswert.
Das Zell-Kontrollmittel zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung ist eines, das bereits für das Extrusionsschäumen bekannt ist. Beispiele für das Zell-Kontrollmittel sind beispielsweise fein verteiltes Talkum und fein verteiltes Calciumcarbonat. Diese Mittel können einzeln oder als Gemisch verwendet werden. Es ist wünschenswert, die Partikelgröße des Zell- Kontrollmittels auf üblicherweise 3 bis 100 um, bevorzugt 5 bis 20 um einzustellen. Das Mittel wird hauptsächlich verwendet, um die Zellgröße auf 0,4 bis 1,0 mm zu kontrollieren. Die zu verwendende Menge des Zell- Kontrollmittels ist 0,01 bis 5 Teile, bevorzugt 0,01 bis 2 Teile, noch bevorzugter 0,05 bis 0,5 Teile pro 100 Teile des Kunstharzes. Falls die Menge geringer ist als 0,01 Teile, werden größere Zellen gebildet, so daß die gewnschten wärmeisolierenden Eigenschaften nicht erhalten werden, während bei Überschreitung der Menge von 5 Teilen eine Tendenz besteht, daß die Zeligröße übermäßig abnimmt, was es schwierig macht, die gewünschte Dichte zu realisieren (höchstens 5 x 10&supmin;² g/cm³).
Erfindungsgemäß ist es wünschenswert, gemeinsam mit dem Zell-Kontrollmittel ein phenolisches Antioxidans zu verwenden.
Obwohl der Mechanismus und die Wirkungen des phenolischen Antioxidans zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung noch nicht im Detail aufgeklärt wurden, scheint das Antioxidans die Wirkung der Förderung der Bildung von kleinen Zellen zu erhöhen, wodurch die Bestimmung der Produktionsbedingungen erleichtert wird. Von den phenolischen Antioxidantien sind gehinderte phenolische Antioxidantien einsetzbar. Bevorzugter sind gehinderte Phenole mit einem Schmelzpunkt von mindestens 100ºC und einem hohem Molekulargewicht, da diese Phenole einen hervorragenden stabilisierenden Effekt aufweisen.
Typische Beispiele für hochmolekulargewichtige gehinderte Phenole sind beispielsweise 1,3,5-Tris(3,5-di-tert-butyl-4-hydroxy-benzyl)-S-triazin- 2,4,6-(1H,3H,5H)trion, Tetrakis[methylen(3,5-di-tert-butyl-4- hydroxyhydrocinnamat)]methan. Spezifischere Beispiele für solche hochmolekulargewichtigen gehinderten Phenole sind beispielsweise MARK AO-20 und MARK AO-60, kommerziell erhältlich von ADEKA ARGUS CHEMICAL CO., LTD.
Wenn das phenolische Antioxidans in einer Menge von weniger als 0,02 Teilen pro 100 Gewichtsteile des Kunstharzes verwendet wird, ist es schwierig für das Antioxidans, eine Wirkung zur Stabilisierung der Zellstruktur auszuüben, während eine 1 Teil überschreitende Menge zu Schwierigkeiten bei der Bildung feiner Zellen führt. Dementsprechend beträgt die Menge an Antioxidans üblicherweise 0,02 bis 1 Teil, bevorzugt 0,05 bis 0,5 Teile, noch bevorzugter 0,1 bis 0,25 Teile.
Der angestrebte Kunstharz-Schaum gemäß der vorliegenden Erfindung kann nach einem der folgenden Verfahren (I) bis (IV) hergestellt werden.
(I) Ein Verfahren, umfassend Vorbereiten vorherbestimmter Mengen eines Kunstharzes, einer wasserabsorbierenden hochmolekularen Verbindung wie oben definiert und eines Zell-Kontrollmittels zur Herstellung einer Mischung, Kneten und Schmelzen unter Erhitzen, anschließend Einarbeiten einer vorherbestimmten Menge eines flüchtigen Schäumungsmittels und von Wasser unter Druck in die Mischung, und Extrudieren der resultierenden Mischung in einen Raum mit niedrigerem Druck zur Bildung eines Schaums.
Wenn dieses Verfahren durchgeführt wird, können das Schäumungsmittel und das Wasser gleichzeitig oder separat unter Druck eingearbeitet werden. Daher ist die Zugabemethode nicht besonders beschränkt.
(II) Ein Verfahren, umfassend Zugabe der wasserabsorbierenden hochmolekularen Verbindung wie oben definiert und des Zell-Kontrollmittels zum Kunstharz, allmähliche Zugabe von Wasser zu der Mischung während oder nach dem Mischen der Mischung, Einführung der Mischung in einen Extruder, Kneten und Schmelzen der resultierenden Mischung unter Erhitzen, anschließend Einarbeiten des flüchtigen Schäumungsmittels in die geknetete Mischung unter Druck und Extrudieren der Mischung in einen Raum mit niedrigerem Druck zur Bildung eines Schaums.
Wenn Wasser allmählich zugegeben wird, ist es wünschenswert, das Wasser gleichmäßig mit dem Kunstharz, der wasserabsorbierenden hochmolekularen Verbindung und dem Zell-Kontrollmittel zu mischen, um die lokalisierte Anwesenheit von Wasser aufgrund von direktem Kontakt mit der wasserabsorbierenden hochmolekularen Verbindung zu vermeiden. Genauer gesagt ist es wünschenswert, das Wasser allmählich zu der wasserabsorbierenden hochmolekularen Verbindung in einem Zustand zuzugeben, in dem die wasserabsorbierende hochmolekulare Verbindung gleichmäßig und mikroskopisch im Kunstharz dispergiert ist.
(III) Ein Verfahren, umfassend Mischen von Kunstharz, Wasser und Zell- Kontrollmittel, Mischen der Mischung unter Zugabe der wasserabsorbierenden hochmolekularen Verbindung wie oben definiert, anschließend Einführung der resultierenden Mischung in einen Extruder, Kneten und Schmelzen der Mischung unter Erhitzen, Einarbeiten des flüchtigen Schäumungsmittels in die geknetete Mischung unter Druck und Extrudieren der Mischung in einen Raum mit niedrigerem Druck zur Bildung eines Schaums.
Wenn dieses Verfahren angewendet wird, ist es wünschenswert, das Kunstharz, das Wasser und Zell-Kontrollmittel zuvor so gleichmäßig wie möglich zu vermischen, um eine Lokalisierung von Wasser durch direkten Kontakt mit der wasserabsorbierenden hochmolekularen Verbindung zu verhindern.
(IV) Ein Verfahren, umfassend Mischen des Kunstharzes mit Wasser, anschließend Mischen der Mischung unter Zugabe der wasserabsorbierenden hochmolekularen Verbindung wie oben definiert und des Zell-Kontrollmittels, anschließend Einführung der resultierenden Mischung in einen Extruder, Kneten und Schmelzen der Mischung unter Erhitzen, Einarbeiten des flüchtigen Schäumungsmittels in die geknetete Mischung unter Druck und extrudieren der Mischung in einen Raum mit niedrigerem Druck zur Bildung eines Schaums.
Wenn dieses Verfahren angewendet wird, ist es wünschenswert, zuvor das Wasser und das Kunstharz miteinander zu vermischen, so daß das Wasser so gleichmäßig wie möglich im Kunstharz dispergiert wird, bevor die iwasserabsorbierende hochmolekulare Verbindung zugegeben wird, um eine Lokalisation des Wassers durch direkten Kontakt mit der wasserabsorbierenden hochmolekularen Verbindung zu vermeiden, genauso wie in Verfahren (II) und (III).
Zusätzlich zum Kunstharz, der wasserabsorbierenden hochmolekularen Verbindung, dem Zell-Kontrollmittel und Wasser können das zuvor genannte phenolische Antioxidans und bekannte Additive wie Flammenhemmer, z.B. Hexabromcyclodecan und Schmierstoffe je nach Bedarf zu der Mischung gegeben werden.
Es gibt keine spezifischen Beschränkungen betreffend die Temperatur, bei der das Kunstharz, die wasserabsorbierende hochmolekulare Verbindung, das Zell-Kontrollmittel und Wasser geschmolzen und unter Erhitzen geknetet werden und für die Zeit und das Mittel zum Kneten. Die Heiztemperatur ist bevorzugt mindestens die Temperatur, bei der das Kunstharz schmilzt, und beträgt normalerweise 150 bis 250ºC. Obwohl die Knetzeit nicht direkt bestimmt werden kann, da die Knetzeit mit dem Extrusions-Output pro Zeiteinheit und dem Knetmittel variiert, ist sie üblicherweise eine solche Zeit, die zur einheitlichen Dispergierung des Kunstharzes, der wasserabsorbierenden hochmolekularen Verbindung und des Zell- Kontrollmittels notwendig ist. Das Knetmittel ist nicht besonders beschränkt, solange es ein normalerweise zum Extrusionsschäumen verwendetes Mittel ist wie ein Schneckenextruder.
Das flüchtige Schäumungsmittel, das erfindungsgemäß verwendet wird, ist eines, das üblicherweise zum Extrusionsschäumen eingesetzt wird. Beispiele für die Schäumungsmittel sind Flone wie Dichlordifluormethan, 1-Chloro-1,1- difluoroethan (im folgenden als "Flon 142" bezeichnet), von dem es heißt, daß es weniger wahrscheinlich die Ozonschicht in der Atmosphäre zerstört, und 1-Chloro-1,2,2,2-tetrafluoroethane; halogenierte Kohlenwassserstoffe, repräsentiert z.B. durch Methylchlorid; gesättigte Kohlenwasserstoffe, repräsentiert z.B. durch Propan und Butan. Diese Schäumungsmittel werden üblicherweise einzeln verwendet, oder mindestens zwei von ihnen werden als Gemisch eingesetzt.
Das flüchtige Schäumungsmittel wird in einer Menge von 0,1 bis 0,3 Mol, bevorzugt 0,15 bis 0,2 Mol bezogen auf 100 g des Kunstharzes verwendet. Falls die Menge des Schäumungsmittels geringer ist als 0,1 Mol, wird der erhaltene Schaum nach der Extrusion stark schrumpfen, während bei Überschreiten von 0,3 Mol eine Tendenz zur Verschlechterung der Dimensionsstabilität des Schaums besteht.
Nach Einarbeiten des flüchtigen Schäumungsmittels unter Druck und Einarbeiten der spezifizierten Menge an Wasser unter Druck oder Zugabe davon wird die resultierende Mischung mit einer üblichen Methode behandelt wie einer Methode, die Extrudieren der Mischung durch eine Schlitzdüse einer Schäumvorrichtung zur Herstellung eines synthetischen Schaums umfaßt, der hauptsächlich aus Zellen mit einer Zellgröße von höchstens 0,3 mm und Zellen mit einer Zellgröße von 0,4 bis 1 mm besteht.
Im so gebildeten Schaum bilden die Zellen mit einer Zellgröße von höchstens 0,3 mm und die Zellen mit einer Zellgröße von 0,4 bis 1 mm keine separaten Schichten, sondern bilden eine Struktur einer Insel-im-Meer-Struktur, wobei die Zellen mit einer Zellgröße von 0,4 bis 1 mm Inseln bilden, und die Zellen mit einer Zellgröße von höchstens 0,3 mm das Meer bilden, oder eine Struktur, bei der die Zellen mit einer Zellgröße von höchstens 0,3 mm in einem Zustand dispergiert sind, daß sie unter Einwirkung von Zellmembranen direkt die Zellen mit einer Zellgröße von 0,4 bis 1,0 mm umgeben.
Es wird angenommen, daß der Grund für die Tatsache, daß ein erfindungsgemäß hergestellter Kunstharz-Schaum eine niedrige Wärmeleitfähigkeit aufweist darauf beruht, daß, während in üblichen Kunstharz-Schäumen mit einer einheitlichen Zellstruktur ein Wärmefluß durch die einheitliche Zellstruktur dringt, beim erfindungsgemäß hergestellten Kunstharz-Schaum ein solcher Wärmefluß vermutlich geteilt und durch die feinen Zellen mit einer Zellgröße von höchstens 0,3 mm blockiert wird, die um die Zellen mit einer Zellgröße von 0,4 bis 1,0 mm herum vorliegen. Darüber hinaus scheinen die geeigneten Biegeeigenschaften, d.h. Biegefestigkeit und Durchbiegung des erfindungsgemäßen Schaums auf der Tatsache zu beruhen, daß die auf die Zellmembran wirkende Belastung durch die feinen Zellen mit einer Zellgröße von höchstens 0,3 mm und mit einer Verteilung in der oben erwähnten Insel- im-Meer-Struktur verteilt wird.
So sind im nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Schaum hauptsächlich Zellen mit einer Zellgröße von höchstens 0,3 mm und Zellen mit einer Zellgröße von 0,4 bis 1 mm dispergiert, beispielsweise in einem Insel-im-Meer-Zustand. Es wird angenommen, daß die feinen Zellen mit einer Zellgröße von höchstens 0,3 mm eine reduzierte thermische Leitfähigkeit und erhöhte Durchbiegung bewirken, und daß die Zellen mit einer Zellgröße von 0,4 bis 1 mm dem Schaum die Aufrechterhaltung der Biegefestigkeit ermöglichen. Die Zellen mit einer Zellgröße von höchstens 0,3 mm und die Zellen mit einer Zellgröße von 0,4 bis 1 mm sind nicht lokal vorhanden, sondern gleichmäßig dispergiert. Es wird angenommen, daß die obige Struktur hervorragende Eigenschaften wie Verminderung der thermischen Leitfähigkeit, Erhöhung der Biegefähigkeit und geeignete Biegefestigkeit bewirkt.
Erfindungsgemäß bedeuten die numerischen Werte, die Zellen mit größerer Größe und Zellen mit kleinerer Größe identifizieren eher ein relatives Verhältnis zueinander. Die vorliegende Erfindung liegt im wesentlichen darin, daß nicht als Konzept sondern tatsächlich ein neuer hervorragender Schaum bereitgestellt wird, der sowohl die Merkmale der größeren Zellen als auch die der kleineren Zellen besitzt. Was die Anteile der Zellen mit einer Zellgröße von höchstens 0,3 mm Größe und den Zellen mit einer Zellgröße von 0,4 bis 1,0 mm betrifft, die den Schaum bilden, so ist es wünschenswert, daß das Flächenverhältnis, das von Zellen mit einer Zellgröße von höchstens 0,3 mm in der Schnittfläche des Schaums besetzt ist, 10 bis 80 %, bevorzugt 20 bis 70 %, bevorzugter 30 bis 70 % beträgt. Falls das Flächenverhältnis der Zellen mit einer Zellgröße von höchstens 0,3 mm geringer ist als 10 %, wird die Flexibilität erniedrigt, während bei Überschreitung von 80 % eine Tendenz besteht, daß die mechanische Festigkeit, die Biegefestigkeit und Kompressionsfestigkeit sich verschlechtern.
Der erfindungsgemäße Kunstharz-Schaum ist in der Dicke nicht speziell beschränkt. Um jedoch dem Schaum die gewünschte wärmeisolierenden Eigenschaften, Biegefestigkeit und Durchbiegung zu verleihen, ist er in Form eines dicken Materials, wie einem plattenartigen Material mit einer Dicke von üblicherweise 10 bis 150 mm als in Form eines dünnen Materials wie einer Folie. Für die Verwendung als Basis von "Tatami"-Matten ist es wünschenswert, daß der Schaum beispielsweise eine Dicke von 10 bis 40 mm aufweist.
Es ist bevorzugt, daß die Dichte des erfindungsgemäßen Kunstharz-Schaums 2 x 10&supmin;² bis 5 x 10&supmin;² g/cm³ beträgt, so daß dem Schaum ein geringes Gewicht und hervorragende wärmeisolierende Eigenschaften und Biegefestigkeit verliehen werden können.
Wie bereits festgestellt, hat der Schaum hervorragende wärmeisolierende Eigenschaften und eine geeignete Biegefestigkeit und Durchbiegung und ist daher geeignet für die Verwendung als wärmeisolierendes Material und Bodenmaterial für Holzhäuser, für die beim Bauen eine große Durchbiegung notwendig ist.
Die Verfahren der vorliegenden Erfindung zur Herstellung von Kunstharz- Schäumen werden nun in größerem Detail unter Bezug auf die folgenden Beispiele beschrieben.

Beispiel 1

Zu 100 Teilen Polystyrol (Handelsname: ESTYRENE G-17, Produkt von Shinnittetsu Kagaku Co., Ltd., Schmelzindex: 3,1) wurden 0,2 Teile einer wasserabsorbierenden hochmolekularen Verbindung (CA ML-10, Produkt von Nippon Shokubai Kagaku Kogyo Co., Ltd., mittlere Partikelgröße 10 um) und 0,1 Teil Talkum als Zell-Kontrollmittel gegeben, und die Materialien wurden in einen Extruder mit einem Innendurchmesser von 65 mm gegeben. Während des Knetens des Materials unter Erhitzen auf 200ºC wurden 9 Teile eines flüchtigen Schäumungsmittels, aufgebaut aus 70 Gew.-% Methylchlorid und 30 Gew.-% Propan, und 0,5 Teile Wasser unter Druck in die Mischung gegeben, gefolgt von Kneten. Die Mischung wurde anschließend auf etwa 110ºC abgekühlt und durch einen Schlitz mit einer Breite von 2,o mm in einen Raum mit Atmosphärendruck extrudiert zur Herstellung eines Kunstharz-Schaums in Form einer Platte mit einer Dicke von 40 bis 60 mm.
Der erhaltene Schaum wurde mit den folgenden Methoden hinsichtlich seiner Eigenschaften überprüft, d.h. besetztes Flächenverhältnis (Verhältnis der Fläche, die von Zellen mit einer Zellgröße von höchstens 0,3 mm belegt wird, im folgenden manchmal nur als "Flächenverhältnis" bezeichnet), Dichte, thermische Leitfähigkeit, Biegefestigkeit und Bruchdurchbiegung.

[Besetztes Flächenverhältnis]

(1) Ein vertikaler Schnitt des Schaums wird bei einer Vergrößerung von 30 mit einem Rasterelektronen-Mikroskop (Modell S-450, Produkt von Hitachi Ltd.) photographiert, und eine Kopie der Photographie wird unter Verwendung eines Trockenkopiergerätes angefertigt.
(2) Schwarze Tinte wird auf die Zellen mit einem Durchmesser von mehr als 9 mm in Richtung der Dicke (Vertikalrichtung in der Photographie) auf der Kopie aufgetragen (Erstbehandlung).
(3) Das nach der Erstbehandlung resultierende Bild wird mit einem Bildbearbeitungsgerät bearbeitet (Modell PIAS-II, Produkt von Pias Co.).
(4) Das erstbehandelte Bild wird in simulierten Farben reproduziert und entsprechend der Farbdichte über einen vorherbestimmten Bereich in zwei Regionen aufgeteilt.
(5) Die dunkel gefärbten Flächen mit höchstens 900 Pixels (Bilder) (entsprechend der Fläche der Zellen mit einer Zellgröße von höchstens 0,3 mm) werden in helle umgewandelt.
(6) Die von den Zellen mit einer Größe von mehr als 9 mm besetzte Fläche (als solche abgetrennte dunkle Flächen) im Gesamtbild werden unter Verwendung von "FRACTAREA (Flächenverhältnis)" in der Funktion eines Bildanalyse-Computers bestimmt (Bildanalyse-Computer).
= 1 - Anzahl der Pixels in dunklen Flächen/Anzahl der Pixels in der Gesamtbildfläche x 100

(Dichte)

Die Dichte eines Schaums wird entsprechend der folgenden Gleichung berechnet:
[Dichte des Schaums] = (Gewicht des Schaums)/(Volumen des Schaums)

(Thermische Leitfähigkeit)

Sie wird in Übereinstimmung mit JIS A-9511 gemessen.

[Biegefestigkeit und Bruchdurchbiegung]

Sie werden entsprechend JIS A-9511 gemessen.

Beispiele 2 bis 6 und Vergleichsbeispiele 1 bis 4

Kunstharz-Schäume wurden auf die gleiche Art wie in Beispiel 1 hergestellt mit der Ausnahme, daß variierende Mengen an wasserabsorbierender hochmolekularer Verbindung, Zell-Kontrollmittel, Wasser und Schäumungsmittel wie in Tabelle 1 aufgelistet verwendet wurden. Die erhaltenen Schäume wurden mit derselben Methode wie in Beispiel 1 hinsichtlich ihrer Eigenschaften untersucht. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.
Figuren 1 und 2 sind Mikrophotographien, die bei einer Vergrößerung von 30 von einem vertikalen Schnitt der in Beispiel 4 und Vergleichsbeispiel 4 jeweils erhaltenen Schäume mit einem Rasterelektronen-Mikroskop (Modell S- 4501, Produkt von Hitachi, Ltd.) aufgenommen wurden.
Wie in Figur 1 gezeigt, hat der Kunstharz-Schaum entsprechend der vorliegenden Erfindung eine Insel-im-Meer-Struktur, wobei die Zellen mit einer Zellgröße von höchstens 0,3 mm, insbesondere höchstens 0,1 mm näherungsweise gleichmäßig um die Zellen mit einer Zellgröße von 0,4 bis 1 mm herum verteilt sind bei Abtrennung durch Zellmembranen.
Im Gegensatz dazu ist der übliche Kunstharz-Schaum, wie in Figur 2 gezeigt, aus gleichmäßigen Zellen von näherungsweise derselben Größe aufgebaut. Tabelle 1
- Fortsetzung -
- Fortsetzung -
(Anmerkungen)
*1 CA ML-10, kommerziell erhältlich von Nippon Shokubai Kagaku Kogyo Co., Ltd.
*2 Talkum (mittlere Partikelgröße: 6 um)
*3 Mischung aus 68,5 Gew.-% Wasser und 31,5 % tert-Butyl-Alkohol (azeotroper Punkt: 79,2ºC)
Aus den in Tabelle 1 gezeigten Ergebnissen kann entnommen werden, daß die Dichte des erfindungsgemäßen Schaums etwa 10 % niedriger ist als die der Vergleichsbeispiele mit entsprechender Zusammensetzung, und daß der erfindungsgemäße Schaum hervorragende wärmeisolierende Eigenschaften aufweist und sehr gut bei der Bruchdurchbiegung ist. Insbesondere bei der Bruchdurchbiegung zeigen die Schäume der Vergleichsbeispiele etwa 20 mm, während die der Erfindung sogar 35 bis 45 mm aufweisen und daher hochflexibel sind.

Beispiel 7

Zu 100 Teilen Polystyrolharz (Handelsname: ESTYRENE G-17, kommerziell erhältlich von Shinnittetsu Kagaku Co., Ltd., Schmelzindex: 3,1) wurden 0,2 Teile einer wasserabsorbierenden hochmolekularen Verbindung (CA ML-10, kommerziell erhältlich von Nippon Shokubai Kagaku Kogyo Co., Ltd., mittlere Partikelgröße 10 um) und 0,1 Teil Talkum als Zell-Kontrollmittel gegeben. Die Mischung wurde in einem Bandmischer während 5 Minuten gerührt, und 0,5 Teile Wasser aus einem Becher wurde tropfenweise zu der Mischung gegeben, gefolgt von weiterem Mischen während 10 Minuten.
Die erhaltene Mischung wurde dann in einen Extruder mit einem Innendurchmesser von 65 mm gegeben, und 9 Teile eines flüchtigen Schäumungsmittels aus 70 Gew.-% Methylchlorid und 30 Gew.-% Propan wurden unter Kneten der Mischung bei Erhitzen auf 200ºC unter Druck in die Mischung eingebracht. Die resultierende Mischung wurde geknetet, anschließend auf etwa 110ºC abgekühlt und durch einen Schlitz mit einer Breite von 2,0 mm in einen Raum mit Atmosphärendruck extrudiert zur Herstellung eines Kunstharz-Schaums in Form einer Platte mit einer Dicke von 40 bis 60 mm.
Der hergestellte Schaum wurde hinsichtlich seiner Eigenschaften, d.h. besetztes Flächenverhältnis, Dichte, thermische Leitfähigkeit, Biegefestigkeit und Bruchdurchbiegung mit denselben Verfahren wie in Beispiel 1 untersucht. Es wurde gefunden, daß der erhaltene Schaum hinsichtlich des besetzten Flächenverhältnisses, der Dichte, der thermischen Leitfähigkeit, der Biegefestigkeit und der Bruchdurchbiegung vergleichbar war mit dem in Beispiel 1 erhaltenen Schaum und daß er dieselbe Zellstruktur aufwies wie der in Beispiel 1 erhaltene Schaum.

Beispiel 8

Zu 100 Teilen Polystyrolharz (Handelsname: ESTYRENE G-17, kommerziell erhältlich von Shinnittetsu Kagaku Co., Ltd., Schmelzindex: 3,1) wurden 0,2 Teile einer wasserabsorbierenden hochmolekularen Verbindung (CA ML-10, kommerziell erhältlich von Nippon Shokubai Kagaku Kogyo Co., Ltd., mittlere Partikelgröße 10 um) und 0,1 Teil Talkum als Zell-Kontrollmittel gegeben. Während die Mischung in einem Bandmischer wurden, wurden 0,5 Teile Wasser aus einem Becher tropfenweise zu der Mischung gegeben, gefolgt von weiterem Mischen während 10 Minuten.
Die erhaltene Mischung wurde dann in einen Extruder mit einem Innendurchmesser von 65 mm gegeben, und 9 Teile eines flüchtigen Schäumungsmittels aus 70 Gew.-% Methylchlorid und 30 Gew.-% Propan wurden unter Kneten der Mischung bei Erhitzen auf 200 ºC unter Druck in die Mischung eingebracht. Die resultierende Mischung wurde geknetet, anschließend auf etwa 110ºC abgekühlt und durch einen Schlitz mit einer Breite von 2,0 mm in einen Raum mit Atmosphärendruck extrudiert zur Herstellung eines Kunstharz-Schaums in Form einer Platte mit einer Dicke von 40 bis 60 mm.
Der hergestellte Schaum wurde hinsichtlich der Eigenschaften, d.h. besetztes Flächenverhältnis, Dichte, thermische Leitfähigkeit, Biegefestigkeit und Bruchdurchbiegung mit denselben Verfahren wie in Beispiel 1 untersucht. Es wurde gefunden, daß der erhaltene Schaum hinsichtlich des besetzten Flächenverhältnisses, der Dichte, der thermischen Leitfähigkeit, der Biegefestigkeit und der Bruchdurchbiegung vergleichbar war mit dem in Beispiel 1 erhaltenen Schaum und daß er dieselbe Zellstruktur aufwies wie der in Beispiel 1 erhaltene Schaum.

Beispiel 9

Zu 100 Teilen Polystyrolharz (Handelsname: ESTYRENE G-17, kommerziell erhältlich von Shinnittetsu Kagaku Co., Ltd., Schmelzindex: 3,1) wurden 0,5 Teile Wasser und 0,1 Teil Talkum als Zell-Kontrollmittel gegeben, und die Materialien wurden gründlich miteinander vermischt. Die Mischung wurde anschließend mit einem Zusatz von 0,2 Teilen einer wasserabsorbierenden hochmolekularen Verbindung (CA ML-10, kommerziell erhältlich von Nippon Shokubai Kagaku Kogyo Co., Ltd., mittlere Partikelgröße 10 um) vermischt. Die erhaltene Mischung wurde dann in einen Extruder mit einem Innendurchmesser von 65 mm gegeben, und 9 Teile eines flüchtigen Schäumungsmittels aus 70 Gew.-% Methylchlorid und 30 Gew.-% Propan wurden unter Druck in die Mischung eingebracht, während die Mischung unter Erhitzen auf 200ºC geknetet wurde.
Die Mischung wurde geknetet, anschließend auf etwa 110 C abgekühlt und durch einen Schlitz mit einer Breite von 2,0 mm in einen Raum mit Atmosphärendruck extrudiert zur Herstellung eines Kunstharz-Schaums in Form einer Platte mit einer Dicke von 40 bis 60 mm.
Der hergestellte Schaum wurde hinsichtlich der Eigenschaften, d.h. besetztes Flächenverhältnis, Dichte, thermische Leitfähigkeit, Biegefestigkeit und Bruchdurchbiegung mit denselben Verfahren wie in Beispiel 1 untersucht. Es wurde gefunden, daß der erhaltene Schaum hinsichtlich des besetzten Flächenverhältnisses, der Dichte, der thermischen Leitfähigkeit, der Biegefestigkeit und der Bruchdurchbiegung vergleichbar war mit dem in Beispiel 1 erhaltenen Schaum und daß er dieselbe Zellstruktur aufwies wie der in Beispiel 1 erhaltene Schaum.

Beispiel 10

Zu 100 Teilen Polystyrolharz (Handelsname: ESTYRENE G-17, kommerziell erhältlich von Shinnittetsu Kagaku Co., Ltd., Schmelzindex: 3,1) wurden 0,5 Teile Wasser gegeben, und das Harz wurde zur gleichmäßigen Dispergierung des Wassers darin gründlich gerührt. Zu der Mischung wurden anschließend 0,2 Teile einer wasserabsorbierenden hochmolekularen Verbindung (CA ML-10, kommerziell erhältlich von Nippon Shokubai Kagaku Kogyo Co., Ltd., mittlere Partikelgröße 10 um) und 0,1 Teile Talkum als Zell-Kontrollmittel gegeben. Die Materialien wurden dann in einen Extruder mit einem Innendurchmesser von 65 mm gegeben und 9 Teile eines flüchtigen Schäumungsmittels aus 70 Gew.-% Methylchlorid und 30 Gew.-% Propan wurden unter Druck in die Mischung eingebracht, während die Mischung unter Erhitzen auf 200ºC geknetet wurde. Die resultierende Mischung wurde geknetet, anschließend auf etwa 110ºC abgekühlt und durch einen Schlitz mit einer Breite von 2,0 mm in einen Raum mit Atmosphärendruck extrudiert zur Herstellung eines Kunstharz- Schaums in Form einer Platte mit einer Dicke von 40 bis 60 mm.
Der hergestellte Schaum wurde hinsichtlich der Eigenschaften, d.h. besetztes Flächenverhältnis, Dichte, thermische Leitfähigkeit, Biegefestigkeit und Bruchdurchbiegung mit denselben Verfahren wie in Beispiel 1 untersucht. Es wurde gefunden, daß der erhaltene Schaum hinsichtlich des besetzten Flächenverhältnisses, der Dichte, der thermischen Leitfähigkeit, der Biegefestigkeit und der Bruchdurchbiegung vergleichbar war mit dem in Beispiel 1 erhaltenen Schaum und daß er dieselbe Zellstruktur aufwies wie der in Beispiel 1 erhaltene Schaum.

Beispiel 11

Zu 100 Teilen Polystyrolharz (Handelsname: ESTYRENE G-17, kommerziell erhältlich von Shinnittetsu Kagaku Co., Ltd., Schmelzindex: 3,1) wurden 0,25 Teile einer wasserabsorbierenden hochmolekularen Verbindung (AQUALIC CA ML-10, kommerziell erhältlich von Nippon Shokubai Kagaku Kogyo Co., Ltd., mittlere Partikelgröße 10 um) und 0,20 Teile eines phenolischen Antioxidans (MARK AO-20), kommerziell erhältlich von ADEKA ARGUS CHEMICALS CO., LTD) und 0,1 Teil Talkum als Zell-Kontrollmittel gegeben. Die Mischung wurde in einen Extruder mit einem Innendurchmesser von 65 mm gegeben und 14 Teile eines flüchtigen Schäumungsmittels aus 70 Gew.-% Flon 142 und 30 Gew.-% Methylchlorid und 0,5 Teile Wasser wurden unter Druck in die Mischung eingebracht, während die Mischung unter Erhitzen auf 200ºC geknetet wurde. Die resultierende Mischung wurde geknetet, anschließend auf etwa 110ºC abgekühlt und durch einen Schlitz mit einer Breite von 20 mm in einen Raum mit Atmosphärendruck extrudiert zur Herstellung eines Kunstharz- Schaums in Form einer Platte mit einer Dicke von 40 bis 60 mm.
Der hergestellte Kunstharz-Schaum wurde dann hinsichtlich der Eigenschaften auf dieselbe Art wie in Beispiel 1 untersucht. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt.

Beispiel 12 und Vergleichsbeispiel 5

Kunstharz-Schäume wurden auf dieselbe Art wie in Beispiel 1 hergestellt mit der Ausnahme, daß die in Tabelle 2 gezeigten Materialien verwendet wurden und die Mengen an Antioxidans und an unter Druck eingearbeitetem Wasser wie in Tabelle 2 gezeigt geändert wurden. Ein auf dieselbe Art wie in Vergleichsbeispiel 5 erhaltener Schaum mit der Ausnahme, daß kein Antioxidans verwendet wurde, zeigte etwa dieselben Ergebnisse wie die in Vergleichsbeispiel 5 erreichten.
Die erhaltenen Kunstharz-Schäume wurden hinsichtlich der Eigenschaften auf dieselbe Art wie in Beispiel 11 untersucht. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt.
(Anmerkungen)
*1: AQALIC CA ML-10, kommerziell erhältlich von Nippon Shokubai Kagaku Kogyo Co., Ltd.
*2: "A0-20" bedeutet MARK A0-20, kommerzielle erhältlich von ADEKA ARGUS CHEMICAL CO., LTD.
*3: "A0-60" bedeutet MARK A0-60, kommerzielle erhältlich von ADEKA ARGUS CHEMICAL CO., LTD.
*4: Talkum (mittlere Partikelgröße 6 um).
Da der erfindungsgemäß erhaltene Kunstharz-Schaum hervorragende wärmeisolierende Eigenschaften aufweist und eine wünschenswerte Biegefestigkeit und Durchbiegung zeigt, kann er in günstiger Weise als übliches wärmeisolierendes Material zur Verwendung in Holzhäusern verwendet werden, bei denen bei der Bearbeitung zur Anwendung eine Durchbiegung erforderlich ist.
Zusätzlich zu den in den Beispielen verwendeten Bestandteilen können andere Bestandteil in den Beispielen verwendet werden, wie in der Beschreibung angegeben, wobei im wesentlichen dieselben Ergebnisse erzielt werden.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Kunstharz-Schaums, der aufgebaut ist aus Zellen mit im wesentlichen zwei Größen, wobei eine der Größen höchstens 0,3 mm beträgt und die andere Größe 0,4 bis 1 mm beträgt, umfassend die Stufen:

Bildung einer Mischung aus 0,05 bis 2 Gewichtsteilen einer wasserabsorbierenden hochmolekularen Verbindung, einem Zell- Kontrolimittel und einem Kunstharz;

Kneten und Schmelzen der Mischung unter Erhitzen; Einarbeiten von Wasser gemeinsam mit einem flüchtigen Schäumungsmittel in die Mischung unter Druck; und

Extrudieren der Mischung in einen Raum mit niedrigerem Druck zur Bildung eines Schaums,

wobei die wasserabsorbierende hochmolekulare Verbindung ausgewählt wird aus der Gruppe, die besteht aus Polyacrylsäuresalzen, Stärke- Acrylsäuresalz-Pfropfcopolymeren, Vinylalkohol-Acrylsäure-Copolymeren und Polyvinylalkoholharzen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Menge des Zell-Kontrollmittels 0,01 bis 5 Gewichtsteile bezogen auf 100 Gewichtsteile des Kunstharz- Schaums beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Menge an Wasser 0,05 bis 1,5 Gewichtsteile bezogen auf 100 Gewichtsteile des Kunstharzes beträgt.

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4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Kunstharz ein Styrolharz ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Kunstharz- Schaum ein plattenartiges Material mit einer Dicke von 2 x 10&supmin;² bis 5 x 10&supmin;² g/cm³ und einer Dicke von 10 bis 150 mm ist.

5 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Wasser Alkohol enthält.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Mischung ein phenolisches Antioxidans in einer Menge von 0,02 bis 1 Gewichtsteil bezogen auf 100 Gewichtsteile des Kunstharzes enthält.

8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei das phenolische Antioxidans eine gehinderte phenolische Verbindung ist.

9. Verfahren zur Herstellung eines Kunstharz-Schaums, der aufgebaut ist aus Zellen mit im wesentlichen zwei Größen, wobei eine der Größen höchstens 0,3 mm beträgt und die andere Größe 0,4 bis 1 mm beträgt, das die folgenden Stufen umfaßt:

Bildung einer Mischung aus 0,05 bis 2 Gewichtsteilen einer wasserabsorbierenden hochmölekularen Verbindung, einem Zell- Kontrollmittel und einem Kunstharz;

allmähliche Zugabe von Wasser zu der Mischung während oder nach dem Mischen der Mischung;

Einbringen der Mischung in einen Extruder,

Kneten und Schmelzen der resultierenden Mischung unter Erhitzen;

Einarbeiten eines flüchtigen Schäumungsmittels in die Mischung unter Druck; und

10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Menge des Zell-Kontrollmittels 0,01 bis 5 Gewichtsteile bezogen auf 100 Gewichtsteile des Kunstharzes beträgt.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Menge an Wasser 0,05 bis 1,5 Gewichtsteile bezogen auf 100 Gewichtsteile des Kunstharzes beträgt.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei das Kunstharz ein Styrolharz ist.

13. Verfahren nach einem der Asprüche 9 bis 12, wobei der Kunstharz- Schaum ein plattenartiges Material von einer Dichte von 2 x 10&supmin;² bis 5 x 10&supmin;² g/cm³ und einer Dicke von 10 bis 150 mm ist.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei das Wasser Alkohol enthält.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, wobei die Mischung ein phenolisches Antioxidans in einer Menge von 0,02 bis 1 Gewichtsteil bezogen auf 100 Gewichtsteile des Kunstharzes enthält.

16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei das phenolische Antioxidans eine gehinderte phenolische Verbindung ist.

17. Verfahren zur Herstellung eines Kunstharz-Schaums, der aufgebaut ist aus Zellen mit im wesentlichen zwei Größen, wobei eine der Größen höchstens 0,3 mm beträgt und die andere Größe 0,4 bis 1 mm beträgt, das die folgenden Stufen umfaßt:

Bildung einer Mischung aus Wasser, einem Zell-Kontrollmittel und einem Kunstharz;

Zugabe von 0,05 bis 2 Gewichtsteilen einer wasserabsorbierenden hochmolekularen Verbindung zu der Mischung und Mischen;

Einbringen der Mischung in einen Extruder;

Kneten und Schmelzen der Mischung unter Erhitzen;

18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei die Menge des Zell-Kontrollmittels 0,01 bis 5 Gewichtsteile bezogen auf 100 Gewichtsteile des Kunstharzes beträgt

19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, wobei die Menge an Wasser 0,05 bis 1,5 Gewichtsteile bezogen auf 100 Gewichtsteile des Kunstharzes beträgt.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, wobei das Kunstharz ein Styrolharz ist.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 20, wobei der Kunstharz- Schaum ein plattenartiges Material mit einer Dichte von 2 x 10&supmin;² bis 5 x 10&supmin;² g/cm³ und einer Dicke von 10 bis 150 mm ist.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 21, wobei das Wasser Alkohol enthält.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 22, wobei die Mischung ein phenolisches Antioxidans in einer Menge von 0,02 bis 1 Gewichtsteil bezogen auf 100 Gewichtsteile des Kunstharzes enthält.

24. Verfahren nach Anspruch 23, wobei das phenolische Antioxidans eine gehinderte phenolische Verbindung ist.

25. Verfahren zur Herstellung eines Kunstharz-Schaums, der aufgebaut ist aus Zellen mit im wesentlichen zwei Größen, wobei eine der Größen höchstens 0,3 mm beträgt und die andere Größe 0,4 bis 1 mm beträgt, das die folgenden Stufen umfaßt:

Bildung einer Mischung aus Wasser und einem Kunstharz; Zugabe von 0,05 bis 2 Gewichtsteilen einer wasserabsorbierenden hochmolekularen Verbindung und eines Zell-Kontrollmittels zu der Mischung;

Einbringen der Mischung in einen Extruder;

Kneten und Schmelzen der resultierenden Mischung unter Erhitzen;

26. Verfahren nach Anspruch 25, wobei die Menge des Zell-Kontrollmittels 0,01 bis 5 Gewichtsteile bezogen auf 100 Gewichtsteile des Kunstharzes beträgt.

27. Verfahren nach Anspruch 25 oder 26, wobei die Menge an Wasser 0,05 bis 1,5 Gewichtsteile bezogen auf 100 Gewichtsteile des Kunstharzes beträgt.

28. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 27, wobei das Kunstharz ein Polystyrolharz ist.

29. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 28, wobei der Kunstharz- Schaum ein plattenartiges Material mit einer Dichte von 2 x 10&supmin;² bis 5 x 10&supmin;² g/cm³ und einer Dicke von 10 bis 150 mm ist.

30. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 29, wobei das Wasser Alkohol enthält.

31. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 30, wobei die Mischung ein phenolisches Antioxidans in einer Menge von 0,02 bis 1 Gewichtsteil bezogen auf 100 Gewichtsteile des Kunstharzes enthält.

32. Verfahren nach Anspruch 31, wobei das phenolische Antioxidans eine gehinderte phenolische Verbindung ist.

33. Aus Zellen mit im wesentlichen zwei Größen bestehender Kunstharz- Schaum, wobei eine der Größen höchstens 0,3 mm und die andere Größe 0,4 bis 1 mm beträgt, hergestellt nach dem Verfahren von Anspruch 1, Anspruch 9, Anspruch 17 oder Anspruch 25.