DE69916052T2

DE69916052T2 - Thermoformbare polypropylenschaumplatte

Info

Publication number: DE69916052T2
Application number: DE69916052T
Authority: DE
Inventors: H. Martin TUSIM; C. Martin CORNELL; W. Kyung SUH; P. Christopher CHRISTENSON; P. Chung PARK
Original assignee: Dow Global Technologies LLC
Current assignee: Dow Global Technologies LLC
Priority date: 1998-05-27
Filing date: 1999-04-30
Publication date: 2004-10-28
Anticipated expiration: 2019-05-01
Also published as: CN1118507C; NO20005927L; NO20005927D0; JP2002516210A; JP2002516370A; EP1082236A1; IL139579A0; ES2219016T3; US6251319B1; TW482726B; WO1999061283A1; CA2328974A1; CN1303337A; DE69916052D1; HUP0101966A3; HUP0101966A2; BR9911025A; KR20010043812A; AU749141B2; TR200003492T2

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf extrudierte thermoplastische Schäume.
Steife Schaumplatten haben eine Vielzahl von Anwendungen einschließlich als Ausgangsmaterial für Hitzeverformungsanwendungen wie Becher, Schüsseln, nicht-flexible Anwendungen, bei denen Steifigkeit zum Überbrücken von großen Abständen erforderlich ist, wie bei Substraten für Kraftfahrzeugdachhimmel oder Verpackungsböden, Trögen, etc.. Jedoch erfordern bestimmte Anwendungen höhere Hitzebeständigkeit, als sie typischerweise bei Schäumen von Polymeren wie aus Polyethylen und Polystyrol gefunden werden. Polyurethanschaum ist ein Schaum, der typischerweise bei solchen Anwendungen eingesetzt wird, jedoch kann er nicht so leicht verformbar sein wie Schaum aus thermoplastischem Polymerem. Aus schäumbaren Polypropylenperlen hergestellte Schaumplatten sind Mittel zum Erhalt eines thermoverformbaren Schaumes, der eine relativ hohe Wärmefestigkeit hat, jedoch kann der Schaum nicht die Schlagfestigkeit oder Biege- und Zugfestigkeitseigenschaften besitzen, welche für bestimmte Anwendungen gefordert werden. Weiterhin werden Schäume aus Polypropylenperlen oftmals aus Polypropylencopolymeren hergestellt, welche flexibler als Schäume aus Polypropylenhomopolymerem sind, und sie haben die Eigenschaft einer niedrigeren Hitzefestigkeit im Vergleich zu Schäumen, welche aus Homopolymerpolypropylen hergestellt sind.
Die US-A-3 637 458 beschreibt mikrozelluläre Schaumplatten, hergestellt durch ein Extrusionsverfahren aus Polypropy lenpolymerem, jedoch erzeugt die Verwendung einer relativ großen Menge von Blähmittel bei solchen Verfahren einen Schaum, der die gewünschte Dichte, Dicke oder Steifigkeit, welche für bestimmte Anwendungen erforderlich sind, nicht aufweist.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Polymerschaumplatte, welches umfaßt: (i) Extrudieren durch eine ringförmige Extrusionsdüse einer schäumbaren Zusammensetzung, die wenigstens ein Polypropylenpolymeres und wenigstens ein Blähmittel umfaßt, bei einem Druck, einer Temperatur und einer Extrusionsrate, die ausreichen, um ein Schäumen der Zusammensetzung vor dem Austritt aus der Düse zu verhindern, unter ausreichenden Bedingungen zum Bilden eines Schaumschlauches mit einer Dichte von wenigstens 16 kg/m³ (1 pound per cubic foot (lb/ft³)) und nicht größer als 200 kg/m³ (12,5 lb/ft³), einem Gehalt an offenen Zellen von weniger als 70%, einem Umfang von wenigstens 1 Meter und einer Schaumdicke von wenigstens 2 mm (0,08 Zoll (in)) und nicht größer als 25 mm (1 in), bei welchem das Blähmittel in einer Menge von 0,2 bis 4,5 Mol pro kg von Polymerem verwendet wird, (ii) Erlauben des Abkühlens des Schaumes auf eine Temperatur unterhalb der Schmelztemperatur des Polypropylens, und (iii) Schneiden des Schlauches aus Schaum längs seines Radius zum Bilden einer Schaumplatte, bei welchem wenigstens 70 Gew.-% des Polymeren in einer solchen Platte ein Polypropylen ist, das eine Schmelzfestigkeit in dem Bereich von 30 bis 60 cN, gemessen bei 190°C, hat.
Es wurde gefunden, daß die Erfindung ein Mittel liefert, um relativ dichte, geschlossenzellige oder partiell offenzellige hitzeverformbare Schaumplatten aus Polypropylenpolymeren herzustellen. Diese und andere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Die nach dem Verfahren der Erfindung hergestellte Schaumplatte ist zu einer gewünschten Gestalt, Konfiguration oder einem Umriß leicht hitzeverformbar, ist ausreichend steif, um Durchsacken zu verhindern und im wesentlichen ihre Gestalt beizubehalten, selbst wenn sie erhöhten Temperaturen ausgesetzt wird, welche üblicherweise in Motorkraftfahrzeugen unter Bedingungen von heißem Wetter und/oder direktem Sonnenlicht angetroffen werden. Die Schaumplatte bietet ebenfalls gute Polstereigenschaften und zeigt gute Schall- und Wärmeabsorption. Die Oberfläche der Schaumplatte ist ebenfalls bevorzugt relativ frei von Rippen, Rissen, Falten und anderen Oberflächenfehlern, welche ihre Verwendung bei der gewünschten Anwendung beeinträchtigen.
Der Schaum hat bevorzugt einen Gehalt an offenen Zellen von weniger als 70%, mehr bevorzugt weniger als 50%, noch mehr bevorzugt weniger als 40%, am meisten bevorzugt weniger als 30, noch mehr bevorzugt weniger als 20%. Der Gehalt an offenen Zellen wird entsprechend ASTM D2856-A bestimmt. Schäume mit geschlossenen Zellen bieten Vorteile einer besseren Wärmeisolierfähigkeit und Rückfederung und Schäume mit offenen Zellen bieten Vorteile besserer Schallisolierung, Dimensionsstabilität und Wärmeübergang während der Hitzeverformung.
Der thermoplastische Schaum hat bevorzugt eine Dichte vor der Hitzeverformung von wenigstens 25 kg/m³ (1,6 lb/ft³), mehr bevorzugt von wenigstens 32 kg/m³ (2 lb/ft³), am meisten bevorzugt von wenigstens 35 kg/m³ (2,2 lb/ft³), jedoch ist sie bevorzugt nicht größer als 200, mehr bevorzugt nicht größer als 160 und am meisten bevorzugt nicht größer als 100 Kilogramm pro Kubikmeter (kg/m³), gemessen entsprechend ASTM D3575-93 Suffix W, Methode B. Der Schaum hat bevorzugt eine Durchschnittszellgröße von wenigstens 0,1 mm, mehr bevorzugt von wenigstens 0,5 mm, mehr bevorzugt von wenigstens 0,75 mm, am meisten bevorzugt von wenigstens 1,0 mm, jedoch ist sie bevorzugt nicht größer als 6 mm, mehr bevorzugt nicht größer als 5 mm und am meisten bevorzugt nicht größer als 4 mm entsprechend ASTM D3576. Die am meisten bevorzugten Bereiche der Dichte und der Zellgröße variieren in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des Schaumes und den gewünschten physikalischen Eigenschaften. Beispielsweise kann ein Schaum üblicherweise durch Erhöhen der Dichte oder der Zellgröße steifer gemacht werden.
Der Schaum muß gegenüber Hitzeverformung beständig und dimensionsstabil bei erhöhten Temperaturen, welche üblicherweise im Dach eines Motorkraftfahrzeuges als Folge der Sonnenerwärmung bis zu 125°C angetroffen werden, sein. Der Schaum zeigt bevorzugt eine Veränderung der Dimensionsstabilität von 5% oder weniger und mehr bevorzugt von etwa 1% oder weniger hinsichtlich sowohl Expansion als auch Schrumpfung entsprechend SAE 883.
Die Schaumplatte hat bevorzugt eine Querschnittsdicke von wenigstens 5 mm, mehr bevorzugt von wenigstens 7 mm, am meisten bevorzugt von wenigstens 8 mm, jedoch ist sie bevorzugt nicht größer als 25 mm, mehr bevorzugt nicht größer als 23 mm und am meisten bevorzugt nicht größer als 20 mm. Ihre Breite ist bevorzugt wenigstens 1 m, mehr bevorzugt wenigstens 1,1 m, am meisten bevorzugt wenigstens 1,2 m, jedoch ist sie bevorzugt nicht größer als 2,5 m, mehr bevorzugt nicht größer als 2,2 m und am meisten bevorzugt nicht größer als 2,0 m.
Die Schaumplatte ist leicht bis zu einer gewünschten Gestalt, Konfiguration oder einer gewünschten Kontur hitzeverformbar. Der Ausdruck "hitzeverformbar" bedeutet, daß der Schaum unter Hitze und mechanischem Druck mittels einer beliebigen konventionellen auf dem Fachgebiet bekannten Einrichtung zu einer unterschiedlichen Gestalt oder Kontur in Abhängigkeit von der Anwendung hitzeverformt oder in andere Gestalt gebracht werden kann. Falls gewünscht, kann eine Dekorschicht wie eine Textilschicht aus gewebten thermoplasti schen Fasern, thermisch an dem Schaum während oder nach dem Hitzeverformungsprozeß aufgeschweißt oder in anderer Weise angeklebt werden.
Die physikalischen Eigenschaften und die Hitzefestigkeit der Schaumes können durch Ausbilden oder Induzieren der Bildung einer im wesentlichen nicht-geschäumten Haut auf dem Schaum, wie durch Laminieren von Kunststofffolien oder Platten an dem Schaum, durch sein Beschichten mit einem Kunststoffharz, durch Erhitzen der Oberfläche oder Oberflächen des Schaumes oberhalb seines Einfrierbereiches oder Schmelzpunktes unter Kollabieren der Zellstruktur an der Haut oder durch eine Kombination von beliebigen der zuvor genannten Maßnahmen verbessert werden. Die Folie, die Platte oder die Beschichtung kann beliebige bekannte thermoplastische Harze oder hitzegehärtete Harze umfassen. Brauchbare thermoplastische Harze schließen solche Harze ein, die oben mit Bezug auf diejenigen beschrieben wurden, welche den Schaum ausmachen und brauchbare hitzehärtbare Harze schließen Polyurethane und Epoxyverbindungen ein.
Der Ausdruck "Polypropylen", wie hier verwendet, bedeutet ein Polymeres, das wenigstens 50 Gew.-% von monomeren Propyleneinheiten besitzt und eine Schmelzfestigkeit in dem Bereich von 25 bis 60 cN hat, gemessen bei 190°C mittels einer Schmelzspannungsapparatur Rheotens^TM, wie auch Mischungen von solchen Polymeren. Die Schmelzfestigkeit eines geschmolzenen Polymeren kann durch Extrudieren des Polymeren durch diese Vorrichtung durch eine Kapillardüse mit einem Durchmesser von 2,1 mm und einer Länge von 41,9 mm bei 190°C mit einer Rate von 0,030 cm³/sec getestet werden; der Strang wird dann bei einer konstanten Beschleunigung unter Messen der Dehnung gereckt. Bevorzugt beträgt die Schmelzfestigkeit des Polypropylens wenigstens 28, mehr bevorzugt wenigstens 30, am meisten bevorzugt wenigstens 33 cN; jedoch ist sie bevorzugt nicht größer als 60, mehr bevorzugt nicht größer als 55 und am meisten bevorzugt nicht größer als 50 cN. Das Polypropylen umfaßt bevorzugt wenigstens 70 Gew.-% von Propylenmonomereneinheiten.
Das in dem Verfahren der Erfindung eingesetzte Polypropylen hat bevorzugt eine Schmelzdehnung von wenigstens 100, mehr bevorzugt von wenigstens 150%, am meisten bevorzugt von wenigstens 200%, gemessen mittels der Schmelzspannungsvorrichtung Rheotens^TM. Das geschmolzene Polymere wird durch diese Vorrichtung durch eine Kapillardüse mit einem Durchmesser von 2,1 mm und einer Länge von 41,9 mm bei 190°C mit einer Rate von 0,030 cm³/sec extrudiert; der Strang wird dann mit einer konstanten Beschleunigung gereckt, während die Kraft zum Recken bei einer besonderen Dehnung gemessen wird. Das Propylenpolymermaterial hat bevorzugt eine Schmelzfließrate von zwischen etwa 0,05 und 50 und bevorzugt zwischen 0,1 und 20 dg/min gemäß ASTM D1238, Bedingung L. Die Polymerfeststoffe des Schaumes, der nach dem Verfahren der Erfindung hergestellt wird, besteht aus wenigstens 70 Gew.-% von Polypropylenpolymerem, mehr bevorzugt aus wenigstens 80 Gew.-% und am meisten bevorzugt aus wenigstens 85 Gew.-%.
Bevorzugte Harze sind solche Polypropylenharze, welche verzweigt oder schwach vernetzt sind. Verzweigung (oder schwaches Vernetzen) kann nach solchen Methoden erhalten werden, die auf dem Fachgebiet allgemein bekannt sind, wie durch chemische oder durch Bestrahlung hervorgerufene Verzweigung/schwaches Vernetzen. Ein solches Harz, welches als ein verzweigtes/schwach vernetztes Polypropylenharz vor der Verwendung des Polypropylenharzes zur Herstellung eines fertigen Polypropylenharzproduktes hergestellt wird, und das Verfahren zur Herstellung eines solchen Polypropylenharzes ist in der US-A-4 916 198 beschrieben, welche unter Bezugnahme aufgenommen wird. Ein anderes Verfahren zur Herstellung von verzweigtem/schwach vernetztem Polypropylenharz ist die Einführung von chemischen Verbindungen in den Extruder zusammen mit dem Polypropylenharz und das Ermöglichen des Auftretens der Reaktion der Verzweigung oder des schwachen Vernetzens in dem Ex truder. Die US-A-4 714 716 erläutert dieses Verfahren und wird hiermit unter Bezugnahme aufgenommen. Bestrahlungstechniken sind in der US-A-5 605 936 erläutert, welche ebenfalls unter Bezugnahme aufgenommen wird. Die Polymerzusammensetzung, welche zur Herstellung des Schaumes verwendet wird, hat bevorzugt einen Gelgehalt von weniger als 10%, mehr bevorzugt von weniger als 5%, entsprechend ASTM D2765-84, Methode A.
Andere Polymermaterialien, welche in die schäumbare Polymerzusammensetzung eingebaut werden können, schließen Copolymere von Propylen und copolymerisierbare ethylenartig ungesättigte Comonomeren ein. Das Propylenpolymermaterial kann lediglich aus einem oder mehreren Propylenhomopolymeren, einem oder mehreren Propylencopolymeren, einer Mischung von einem oder mehreren von jedem der Propylenhomopolymere und -copolymere, oder aus Mischungen von beliebigen der zuvor genannten mit einem Nicht-Propylenpolymeren bestehen.
Geeignete monoethylenartig ungesättigte Comonomere schließen Olefine, Vinylacetat, Methylacrylat, Ethylacrylat, Methylmethacrylat, Acrylsäure, Itaconsäure, Maleinsäure, Maleinanhydrid und dergleichen ein.
Besonders brauchbare Propylencopolymere sind solche Copolymere von Propylen und einem oder mehreren nicht-propylenartigen Olefinen. Propylencopolymere schließen statistische Copolymere, Blockcopolymere und Pfropfcopolymere oder Interpolymere von Propylen und einem Olefin, ausgewählt aus der aus Ethylen, C₄-C₁₀-1-Olefinen und C₉-C₁₀-Dienen bestehenden Gruppe, ein. Propylencopolymere schließen ebenfalls statistische Terpolymere von Propylen und 1-Olefinen, ausgewählt aus der aus Ethylen und C₄-C₈-1-Olefinen bestehenden Gruppe, ein. Interpolymere, welche sowohl Ethylen als auch C₄-C₈-1-Olefine aufweisen, haben einen Ethylengehalt von vorzugsweise 45 Gew.-% oder weniger. Die C₄-C₁₀-1-Olefine schließen die linearen und verzweigten C₄-C₁₀-1-Olefine ein, wie beispielsweise 1-Buten, Isobutylen, 1-Penten, 3-Methyl-1-buten, 1-Hexen, 3,4-Dimethyl-1-buten, 1-Hepten, 3-Methyl-1-hexen und derglei chen. Beispiele von C₄-C₁₀-Dienen schließen ein: 1,3-Butadien, 1,4-Pentadien, Isopren, 1,5-Hexadien, 2,3-Dimethyl-l,3-hexadien und dergleichen.
Geeignete nicht-propylenartige Polymere, welche in der schäumbaren Zusammensetzung verwendet werden können, schließen ein: lineare Polyethylene mit hoher, mittlerer und niedriger Dichte, Polybuten-1, Ethylen/Acrylsäurecopolymeres, Ethylen/Vinylacetatcopolymeres, Ethylen/Propylencopolymeres, Styrol/Butadiencopolymeres, Ethylen/Styrolcopolymeres, Ethylen/Ethylacrylatcopolymeres, Ionomeres und dergleichen. Die schäumbare Polymerzusammensetzung kann, falls gewünscht, andere brauchbare thermoplastische Materialien wie Polyethylen mit hoher Dichte, chloriertes Polyethylen, TPO-Mischungen von EPDM-Kautschuken (Ethylen/Propylen/Diamincopolymere) und Polyethylen enthalten.
Das Blähmittel kann ein beliebiges auf dem Fachgebiet bekanntes Blähmittel wie chemische Blähmittel und physikalische Blähmittel von organischer und/oder anorganischer Zusammensetzung umfassen. Das Blähmittel kann aus einer Mischung von organischen Mitteln, einer Mischung von anorganischen Mitteln oder einer Mischung von organischen und anorganischen Mitteln bestehen. Brauchbare geeignete anorganische Blähmittel schließen Kohlendioxid, Stickstoff, Argon, Wasser, Luft, Stickstoff und Helium ein. Geeignete organische Blähmittel schließen aliphatische Kohlenwasserstoffe mit 1–9 Kohlenstoffatomen und halogenierte aliphatische Kohlenwasserstoffe mit 1–4 Kohlenstoffatomen ein. Aliphatische Kohlenwasserstoffe schließen Methan, Ethan, Propan, n-Butan, Isobutan, n-Pentan, Isopentan, Neopentan und dergleichen ein. Unter halogenierten Kohlenwasserstoffen sind fluorierte Kohlenwasserstoffe bevorzugt. Beispiele von fluorierten Kohlenwasserstoffen schließen Methylfluorid, Pentafluormethan, Ethylfluorid, 1,1-Difluorethan, 1,1,1-Trifluorethan (HFC-143a), 1,1,1,2-Tetrafluorethan (HFC-134a), Pentafluorethan, Perfluorethan, 2,2-Difluorpropan, 1,1,1-Trifluorpropan, Perfluorpropan, Perfluorbutan, Perfluorcyclobutan ein. Partiell halogenierte Chlor kohlenstoffe und Chlorfluorkohlenstoffe zur Verwendung in dieser Erfindung schließen ein: Methylchlorid, Methylenchlorid, Ethylchlorid, 1,1,1-Trichlorethan, 1,1-Dichlor-1-fluorethan (HCFC-141b), 1-Chlor-1,1-difluorethan (HCFC-142b), 1,1-Dichlor-2,2,2-trifluorethan (HCFC-123) und 1-Chlor-1,2,2,2-tetrafluorethan (HCFC-124). Vollständig halogenierte Chlorfluorkohlenstofe schließen Trichlormonofluormethan (CFC-11), Dichlordifluormethan (CFC-12), Trichlortrifluorethan (CFC-113), Dichlortetrafluorethan (CFC-114), Chlorheptafluorpropan und Dichlorhexafluorpropan ein. Vollständig halogenierte Chlorfluorkohlenstoffe sind wegen ihres Ozonabbaupotentials nicht bevorzugt. Chemische Blähmittel schließen Azodicarbonamid, Azodiisobutyronitril, Benzolsulfonhydrazid, 4,4-Oxybenzolsulfonylsemicarbazid, p-Toluolsulfonylsemicarbazid, Bariumazodicarboxylat, N,N'-Dimethyl-N,N'-dinitrosoterephthalamid und Trihydrazinotriazin ein.
Die in die Polymerschmelze zur Herstellung eines schaumbildenden Polymergels eingebaute Menge von Blähmittel beträgt von 0,2 bis 4,5, bevorzugt von 0,3 bis 3,0 und am meisten bevorzugt von 0,5 bis 2,50 Mol pro Kilogramm an Polymerem. Zusätzlich kann ein Keimbildner bei dem Schäumungsprozeß zugesetzt werden, um die Größe der Schaumzellen zu steuern. Bevorzugte Keimbildner schließen organische Substanzen wie Calciumcarbonat, Talk, Ton, Titandioxid, Siliziumdioxid, Bariumsulfat, Calciumstearat, Bariumstearat, Diatomeenerde, Mischungen von Zitronensäure und Natriumbicarbonat und dergleichen ein. Die verwendete Menge von Keimbildner kann von 0,01 bis 5 Gew.-Teile pro 100 Gew.-Teile des Polymerharzes reichen. Der bevorzugte Bereich ist von 0,1 bis 3 Gew.-Teile.
Ebenfalls ist es möglich, verschiedene Zusatzstoffe in den Schaum und bei dem Schäumungsprozeß zuzusetzen, wie Pigmente, Farbstoffe, Antioxidantien und Säurefänger, UV-Absorber, Flammhemmmittel, Verarbeitungshilfsstoffe, Extrusionshilfsstoffe und dergleichen.
Das Verfahren der Erfindung kann dadurch durchgeführt werden, daß ein thermoplastisches Polymeres zur Bildung eines plastifizierten oder geschmolzenen Polymermaterials erhitzt wird, hierin ein physikalisches Blähmittel zur Bildung eines schäumbaren Gels eingegeben wird, das schäumbare Gel gekühlt wird und das Gel durch eine kreisringförmige Extrusionsdüse zur Bildung eines schlauchförmigen Schaumes extrudiert wird, welcher dann weiter unter die Kristallisationstemperatur des Polypropylens gekühlt und in Längsrichtung längs seines Radius unter Bildung einer Platte geschnitten wird, welche eine Breite gleich dem Umfang des Schlauches hat. Das Blähmittel kann in die plastische Schmelze mittels einer beliebigen auf dem Fachgebiet bekannten Einrichtung eingebaut oder eingemischt werden, beispielsweise mit einem Extruder, Mischer oder Blender oder dergleichen. Vor dem Mischen mit dem Blähmittel wird das Polymermaterial auf eine Temperatur bei oder oberhalb des Einfrierbereiches oder des Schmelzpunktes des Materials erhitzt. Das Blähmittel wird mit der plastischen Schmelze bei einem erhöhten Druck, der zur Verhinderung einer wesentlichen Expansion der Schmelze und zur allgemeinen Dispersion des Blähmittels homogen innerhalb der Schmelze ausreicht, gemischt. Wahlweise können ein Keimbildner, Stabilisatoren, farbgebende Mittel und andere Zusätze in die Polymerschmelze eingemischt werden. Die Einspeisrate von Blähmittel und Keimbildner und anderen Zusatzstoffen wird so eingestellt, daß ein Schaum mit relativ niedriger Dichte und kleiner Zellgröße erreicht wird, was einen Schaum ergibt, der dünne Zellwände aufweist. Nach Einbau des Blähmittels wird das schäumbare Gel typischerweise auf eine niedrigere Temperatur abgekühlt, um die physikalischen Eigenschaften des Schaumproduktes zu optimieren. Das Gel wird dann durch eine Düse von gewünschter Größe in eine Zone von niedrigerem Druck zur Bildung des Schaumproduktes extrudiert. Falls ein chemisches Blähmittel verwendet wird, wird es in das geschmolzene Polymermaterial eingebaut und zu einer Zone von erhöhter Tem peratur extrudiert oder gefördert, wo sich das Mittel unter Bildung eines Gases, üblicherweise Kohlendioxid, zersetzt. Die Mischung von geschmolzenem Polymermaterial/Gas expandiert unter Bildung eines Schaumes.
Die US-A-4 323 528 bezieht sich auf die Herstellung von Polyolefinschäumen mittels eines akkumulierenden Extrusionsverfahrens. Das Verfahren umfaßt: 1) Mischen eines thermoplastischen Materials und eines Blähmittels zur Bildung eines Polymergels; 2) Extrudieren des Gels in einer Haltezone, welche auf einer Temperatur und einem Druck, der das Schäumen der Mischung nicht erlaubt, gehalten wird; wobei die Haltezone eine Düse besitzt, welche eine in eine Zone von niedrigerem Druck sich öffnende Öffnung besitzt, bei welcher das Gel schäumt, sowie ein zur Öffnung fähiges Tor, welches die Öffnung verschließt; 3) periodisches Öffnen des Tores; 4) im wesentlichen gleichzeitiges Anlegen von mechanischem Druck mittels einer beweglichen Ramme auf das Gel, um es aus der Haltezone durch die Düsenöffnung in die Zone von niedrigerem Druck herauszustoßen, und 5) Ermöglichen des ausgestoßenen Gels zum Expandieren zur Bildung des Schaumes.
Die Festigkeit und Steifheit des Schaumes kann durch Extrudieren von relativ dünnen, im wesentlichen nichtgeschäumten Platten oder Profilen innerhalb hiervon erhöht werden. Extrudate oder plastische Schmelzen mit und ohne Blähmittel können durch unterschiedliche Öffnungen innerhalb der Extrusionsdüse gefördert werden und ihr Koaleszieren kann ermöglicht werden, um einen Schaum zu bilden, der geschäumte und nicht-geschäumte oder weniger geschäumte Abschnitte aufweist. In dem Extrusionsquerschnitt des Schaums können die nichtgeschäumten Harzplatten oder -abschnitte ein regelmäßiges oder unregelmäßiges Muster annehmen. Die Platten oder Profile können miteinander sich schneiden oder nicht-schneiden. Mögliche Querschnittsmuster für nicht-geschäumte Profile oder Platten innerhalb des Schaums schließen wabenförmige, kreisförmige, rechteckige oder diagonale Gittermuster ein. 1 zeigt eine Kombination von Platte/Profil und Schaum mit einem rechteckigen Gittermuster, das geschäumte Abschnitte 51 und nicht-geschäumte Abschnitte 52 aufweist.
Ebenfalls ist es möglich, extrudierte Strukturen herzustellen, welche geschäumte und nicht-geschäumte Abschnitte besitzen, indem ein Schaum mit einem heißen Draht geschnitten und anschließend die voneinander getrennten Schaumstücke wieder erneut oder koalesziert werden, so daß sie miteinander durch Hitze verschmolzen sind. Bevorzugt erfolgt das Hitzeverschmelzen unmittelbar nachdem der Schaum durch den heißen Draht aufgetrennt wurde. Die Anwendung von Hitze bei dem Schaum läßt die zellförmige Struktur des Schaumes in Nachbarschaft des Drahtes kollabieren und erzeugt eine nichtgeschäumte Platte oder ein nicht-geschäumtes Profil innerhalb des Schaumes, nachdem die auseinander getrennten Schaumstücke koalesziert sind.
Ebenfalls ist es möglich, Strukturen herzustellen, welche geschäumte und nicht-geschäumte Abschnitte besitzen, indem geschäumte und nicht-geschäumte Profile oder Schichten miteinander in einer alternierenden Konfiguration zur Bildung einer Einheitstruktur laminiert werden. Solche Profile oder Schichten können aneinander durch Hitzeverschmelzen oder Verkleben laminiert werden.
Die physikalischen Eigenschaften und die Wärmebeständigkeit des Schaums können durch Zugabe von teilchenförmigen Materialien oder Fasern von organischen oder anorganischen Materialien in Form von Füllstoffen verbessert werden. Solche teilchenförmigen Materialien oder Fasern können zu schaumbildenden Zusammensetzungen während der Herstellung zugesetzt werden. Brauchbare Materialien schließen Rußteilchen, Tonteilchen, Kohle- oder Graphitfasern, Polypropylenfasern, Polyesterfasern und Nylonfasern, Glasfasern und Acrylnitrilfasern ein. Die physikalischen Eigenschaften und die Wärmefestigkeit des Schaums können ebenfalls durch Laminieren von nicht-geschäumten Folien-/Plattenschichten oder Überzügen, welche solche teilchenförmigen Materialien oder Fasern enthalten, verbessert werden. Die Fasern können eine beliebige Länge besitzen, kurz (Fibrillen) oder lang sein. Sie können statistisch dispergiert oder miteinander verklebt oder miteinander angeordnet in Art eines Stoffmaterials oder Prepregs sein.
Auf dem Fachgebiet bekannte Klebstoffe können zum Verkleben der Schaumplatte der Erfindung miteinander oder mit anderen Materialien verwendet werden. Brauchbare Klebstoffe schließen hitzehärtbare Klebstoffe wie Polyurethanharze und Epoxyprodukte, und thermoplastische Klebstoffe, wie Polyethylene, Polypropylene, Ethylencopolymere, Propylencopolymere und dergleichen, ein. Brauchbare Klebstoffe sind in der US-A-5 460 870 und der US-A-5 670 211 angegeben. Die Klebstoffe können mittels beliebiger auf dem Fachgebiet bekannter Einrichtungen aufgetragen werden, wie durch Aufsprühen, Beschichten oder in Filmform. Bevorzugte Klebstoffe sind thermoplastisch wegen ihrer niedrigeren Kosten und der potentiellen Recyclefähigkeit. Die Anwesenheit eines Klebstoffes ist bei der vorliegenden Erfindung nicht kritisch.
Eine Schicht oder Schichten eines dekorativen Materials wie eines Filzes oder eines Stoffmaterials können auf die Oberfläche oder die Oberfläche der Schaumplatte aufgebracht werden. Die Schicht kann von einem beliebigen auf dem Fachgebiet bekannten Typ sein. Die am typischsten verwendeten kommerziell erhältlichen sind Filze oder gewebte Stoffe. Brauchbare Stoffe schließen solche aus gewebten Polyester-, Nylon- und Polypropylenfasern ein. Bevorzugt besteht der Filz oder die Stoffschicht aus demselben polymeren Material oder einem ähnlichen polymeren Material wie der Schaum. Der Filz oder die Stoffschicht kann an den Schaum mittels beliebiger auf dem Fachgebiet bekannter Mittel angeklebt werden, wie durch thermisches Verschweißen, Klebstofffilme oder Klebstoffflüssigkeiten oder -beschichtungen. Eine bevorzugte dekorative Schicht ist ein gewebter Stoff aus thermoplastischen Fasern, die thermisch an die Kernschicht ohne Benutzung von Klebstoffen verschweißt sind. Thermisches Verschweißen bezieht sich auf das Erhitzen der Stoffschicht bis zu einem solchen Ausmaß, daß die Fasern klebrig oder anhaftend werden, und daß sie zum Anhaften an der Kernschicht ohne Ausnutzung eines Klebstoffes fähig sind. Eine Stoffschicht kann ebenfalls thermisch an eine Kernschicht thermisch verschweißt werden, wenn sie an die Kernschicht während des Hitzeverformens aufgelegt wird, oder wenn die Kernschicht sich auf einer erhöhten Temperatur befindet.
Der Schaum ist leicht hitzeverformbar zu einer gewünschten Gestalt, Konfiguration oder Kontur. Der Ausdruck "hitzeverformbar" bedeutet, daß der Schaum unter Hitze und mechanischem Druck mit einem beliebigen auf dem Fachgebiet bekannten Mittel in eine unterschiedliche Gestalt oder Kontur hitzeverformt oder in anderer Weise in Gestalt gebracht werden kann. Typischerweise wird der Schaum unter Hitze und Druck zur Bildung einer konturierten Platte verformt, welche hinsichtlich Gestalt und Kontur dem Dach des Motorfahrzeuges, unter welchem sie positioniert werden soll, zu bilden. Gewünschtenfalls kann eine dekorative Schicht wie eine Stoffschicht aus gewebten thermoplastischen Fasern an den Schaum während des Thermoverformungsverfahrens thermisch geschweißt werden. Die nach dem Verfahren der Erfindung hergestellte Schaumplatte ist bevorzugt bei Temperaturen in dem Bereich von 130°C bis 170°C und bei Drücken in dem Bereich von 34 bis 650 kPa verformbar.
Die physikalischen Eigenschaften und die Wärmefestigkeit des Schaums können dadurch erhöht werden, daß eine im wesentlichen nicht-geschäumte Haut auf dem Schaum ausgebildet oder die Ausbildung indiziert wird, beispielsweise durch Laminieren von Kunststofffolien oder -platten an dem Schaum, indem er mit einem Kunststoffharz beschichtet, eine Oberfläche oder Oberflächen des Schaums unter seinen Einfrierbereich oder Schmelzpunkt erhitzt wird, damit die Zellstruktur an der Haut zusammenfällt, oder eine Kombination beliebiger der zuvor genannten Maßnahmen. Die Folie, die Platte oder die Beschichtung können beliebige bekannte thermoplastische Harze oder hitzehärtbare Harze umfassen. Brauchbare thermoplastische Harze schließen solche ein, die oben mit Bezug auf diejenigen beschrieben wurden, welche den Schaum bilden, und brauchbare hitzehärtbare Harze schließen Polyurethane und Epoxyverbindungen ein.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung, sollen den Umfang hiervon jedoch nicht in irgendeiner Weise einschränken.
ILLUSTRIERENDE AUSFÜHRUNGSFORMEN
Beispiel 1
Es wurde eine extrudierte Polypropylenschaumplatte hergestellt. Die Vorrichtung zur Herstellung des Schaums umfaßte einen Extruder, Mischer, Kühler und eine kreisringförmige Extrusionsdüse in Reihe. Das Polymere wurde in Granulatform zu dem Extruder eingespeist, wo es mit Zusätzen zur Bildung einer Polymerschmelze gemischt wurde. Das verwendete Polypropylenpolymere (PP-Polymere) war PF-814 (von Montell). PF-814 ist ein PP-Harz mit hoher Schmelzfestigkeit mit einer Schmelzfließrate von 3 dg/min, gemessen nach der Testmethode ASTM D-1238. Die Einspeisrate des Polypropylenpolymeren war 454 kg/h (1000 pounds per hour). Das Polypropylenharz wurde gemischt mit 0,11 kg (0,25 pounds) Talk pro 45,36 kg (100 pounds) (pph) von Polymerem. Zusätzlich wurden 0,1 pounds Stabilisator Irganox 1010 (von Ciba-Geigy Corporation) und 0,04 kg (0,1 pounds) Stabilisator Ultranox 626 (von GE Specialty Chemicals, Inc.) auf 5,36 kg (100 pounds) Polymerem zugesetzt. Die Extruderbedingungen reichten von 170°C beim Einspeisende des Extruders bis 220°C am Förderende des Extruders. Die Schmelze von Polymerem und Zusätzen wurde zu dem Mischer zugeführt, wo 5 Teile Isobutan-Blähmittel pro 100 Teile Polymerem hierin unter Druck zur Bildung eines schäum baren Gels eingegeben wurden. Das schäumbare Gel wurde auf 165°C abgekühlt und zu der Düse unter Druck gefördert, wo es in der kreisringförmigen Öffnung von 12,7 cm Zentimeter (cm) (5'') Durchmesser zu einem Bereich von niedrigerem Druck (normaler atmosphärischer Druck) rings um einen Dorn mit einem Durchmesser von 50,8 cm (20'') zur Bildung eines schlauchförmigen Schaumplattenproduktes expandierte. Die schlauchförmige Platte wurde dann zur Bildung einer flachen Platte aufgeschlitzt.
Der Schaum hatte eine Dicke von 5 Millimeter (mm) und eine Breite von 1600 mm, einen Gehalt an offenen Zellen von 1,6%, eine Dichte von 43,2 Kilogramm pro Kubikmeter (kg/m³) (2,7 pounds per cubic foot (pcf)) und eine Durchschnittszellgröße von 1,7 mm. Der Schaum war relativ steif, sackte nicht durch, wenn er sein eigenes Gewicht zu tragen hatte und war hitzeverformbar. Der Schaum hatte einen Schäumungsfaktor von 5,3, wie in der US-A-5 527 573 beschrieben.
Beispiel 2
Eine weitere extrudierte Polypropylenschaumplatte wurde auf der in Beispiel 1 beschriebenen Vorrichtung mit demselben Blähmittelgehalt und derselben Beladung und im wesentlichen denselben Prozeßbedingungen wie in Beispiel 1 hergestellt, jedoch mit einer größeren Düsenspaltöffnung und einer langsameren Abziehgeschwindigkeit.
Der Schaum hatte eine Dicke von 9 mm und eine Breite von 1600 mm, einen Gehalt an offenen Zellen von weniger als 2%, eine Dichte von 38 kg/m³ (2,4 pcf) und eine Durchschnittszellgröße von 1,7 mm. Der Schaum war relativ steif und sackte nicht durch, wenn er sein eigenes Gewicht zu tragen hatte. Der Schaum hatte einen Schäumungsfaktor von 4,7.
Beispiel 3
Eine extrudierte Polypropylenschaumplatte wurde in der in Beispiel 1 beschriebenen Vorrichtung mit demselben Blähmittelgehalt und derselben Beladung und im wesentlichen denselben Prozeßbedingungen wie in Beispiel 1 hergestellt.
Der Schaum hatte eine Dicke von 7 mm und eine Breite von 1600 mm, einen Gehalt an offenen Zellen von 19% und eine Dichte von 46,1 kg/m³ (2,9 pcf) und eine Durchschnittszellgröße von 1,75 mm. Der Schaum war relativ steif, sackte nicht durch, wenn er sein eigenes Gewicht zu tragen hatte und war hitzeverformbar. Der Schaum hatte einen Schäumungsfaktor von 5,8.
Beispiel 4
Eine extrudierte Polypropylenschaumplatte wurde auf der in Beispiel 1 beschriebenen Vorrichtung mit demselben Blähmittel und denselben Zusatzstoffen plus der Zugabe von Calciumstearatpulver für zusätzliche Zellkeimbildung hergestellt. Das Polypropylenpolymere wurde zu dem Extruder mit 449 kg/h (990 lb/h) zusammen mit 0,42 pph Talk, 0,3 pph Stabilisator Ultranox 815P (von GE Specialty Chemicals), 0,3 pph Calciumstearat eingespeist. Das Gemisch des plastifizierten Gels wurde dann mit 3,9 pph Isobutan unter Druck gemischt, auf 161°C abgekühlt und zu einer kreisringförmigen Düse gefördert, wo es sich in einem Bereich von niedrigerem Druck expandieren gelassen wurde, über einem Kühldorn mit einem Durchmesser von 40,6 cm (16'') unter Bildung eines schlauchförmigen Schaumplattenproduktes gestreckt wurde. Die schlauchförmige Platte wurde dann unter Bildung einer flachen Platte aufgeschlitzt.
Der Schaum hatte eine Dicke von 7 mm und eine Breite von 1290 mm, einen Gehalt an offenen Zellen von 20,4, eine Dichte von 52,9 kg/m³ (3,3 pcf) und eine Durchschnittszellgröße von 3,6 mm. Der Schaum war relativ steif, sackte nicht durch, wenn er sein eigenes Gewicht zu tragen hatte und war hitzeverformbar. Der Schaum hatte eine Biegefestigkeit beim Versagungswert von 175 psi (1,21 MPa), getestet nach der in der SAE J949 beschriebenen Methode, und einen Schäumungsfaktor von 13,6.
Beispiel 5
Eine weitere extrudierte Polypropylenschaumplatte wurde auf der in Beispiel 1 beschriebenen Vorrichtung mit demselben Blähmittel und denselben Zusatzstoffen plus der Zugabe von Calciumstearatpulver für zusätzliche Zellkeimbildung hergestellt. Das Polypropylenpolymere wurde in den Extruder mit 626 kg/h (1380 lb/h) zusammen mit 0,30 pph Talk, 0,21 pph Stabilisator Ultranox 815P (von GE Specialty Chemicals), 0,3 pph Calciumstearat eingespeist. Die Mischung des plastifizierten Gels wurde dann mit 3,9 pph Isobutan unter Druck gemischt, auf 161,5°C gekühlt und zu einer kreisringförmigen Düse gefördert, wo sie in einem Bereich von niedrigerem Druck sich ausdehnen gelassen wurde, über einem Kühldorn mit einem Durchmesser von 50,8 cm (20 Zoll) unter Bildung eines schlauchförmigen Schaumplattenproduktes gestreckt wurde. Die schlauchförmige Platte wurde dann zur Bildung einer flachen Platte aufgeschlitzt.
Der Schaum hatte eine Dicke von 10,9 mm und eine Breite von 1600 mm, einen Gehalt an offenen Zellen von 2,2%, eine Dichte von 54,5 kg/m³ (3,4 pcf) und eine durchschnittliche Zellgröße von 5,2 mm. Der Schaum war relativ steif, sackte nicht durch, wenn er sein eigenes Gewicht zu tragen hatte und war hitzeverformbar. Der Schaum hatte eine Biegefestigkeit beim Versagungswert von 1 MPa (141 psi), getestet nach der in der SAE J949 beschriebenen Methode, einen Schäumungsfaktor von 20,3.
Beispiel 6
Eine extrudierte Schaumplatte wurde aus einer Mischung von 75% Polypropylen PF-814 von Montell und 25% Polyethylen AFFINITY PL-1880 von The Dow Chemical Company hergestellt. PL-1880 ist ein Polyethylenharz mit einem Schmelzindexwert von 1,0 dg/min, mit einer Dichte von 0,9020 g/cm³ und einem Wert I10/I2 von 9,0. Die Schaumplatte wurde auf der in Beispiel 1 beschriebenen Vorrichtung hergestellt. Die Polymermischung wurde zu dem Extruder mit 454 kg/h (1000 lb/h) zusammen mit 0,4 pph Talk und 0,3 ppH Stabilisator Ultranox 815P (von GE Specialty Chemicals) eingespeist. Die Mischung von plastifiziertem Gel wurde dann mit 6,0 pph Isobutan unter Druck gemischt, auf 157°C abgekühlt und zu einer kreisringförmigen Düse gefördert, wo sie in einem Bereich von niedrigerem Druck sich expandieren gelassen wurde, wurde über einem Kühldorn mit einem Durchmesser von 50,8 cm (20 Zoll) zur Bildung eines schlauchförmigen Schaumplattenproduktes gestreckt. Die schlauchförmige Platte wurde dann zur Bildung einer flachen Platte aufgeschlitzt.
Der Schaum hatte eine Dicke von 7 mm und eine Breite von 1600 mm, einen Gehalt an offenen Zellen von 14,4, eine Dichte von 57,7 kg/m³ (3,6 pcf) und eine durchschnittliche Zellgröße von 3,4 mm. Der Schaum war relativ steif, sackte nicht durch, wenn er sein eigenes Gewicht zu tragen hatte und war hitzeverformbar. Der Schaum hatte eine Biegefestigkeit beim Versagungswert von 0,5 MPa (72 psi), getestet nach der in der SAE J949 beschriebenen Methode und einen Schäumungsfaktor von 14,0.
Beispiel 7
Es wurde eine extrudierte Schaumplatte aus einer Mischung von 75% Polypropylen PF-814 von Montell und 25% Polyethylen AFFINITY PL-1880 von The Dow Chemical Company hergestellt. PL-1880 ist Polyethylenharz mit einem Schmelzindexwert von 1,0 dg/min, mit einer Dichte von 0,9020 g/cm³ und einem Wert I10/I2 von 9,0. Die Schaumplatte wurde auf der in Beispiel 1 beschriebenen Vorrichtung hergestellt. Die Polymermischung wurde zu dem Extruder mit 545 kg/h (1000 lb/h) zusammen mit 0,4 pphz Talk und 0,3 pph Stabilisator Ultranox 815P (von GE Specialty Chemicals) eingespeist. Die Mischung des plastifizierten Gels wurde dann mit 6,0 pph Isobutan unter Druck gemischt, auf 157°C abgekühlt und zu einer kreisringförmigen Düse gefördert, wo sie in einem Bereich von niedrigerem Druck sich expandieren gelassen wurde, wurde über einem Kühldorn mit einem Durchmesser von 50,8 cm (20 Zoll) zur Bildung eines schlauchförmigen Schaumplattenproduktes gestreckt. Die schlauchförmige Platte wurde dann zur Bildung einer flachen Platte aufgeschlitzt.
Der Schaum hatte eine Dicke von 9,8 mm und eine Breite von 1600 mm, einen Gehalt an offenen Zellen von 5,8%, eine Dichte von 43,3 kg/m³ (2,7 pcf) und eine durchschnittliche Zellgröße von 4,5 mm. Der Schaum war relativ steif, sackte nicht durch, wenn er sein eigenes Gewicht zu tragen hatte, und war hitzeverformbar. Der Schaum hatte eine Biegefestigkeit beim Versagungswert von 0,5 MPa (70 psi), getestet nach der in der SAE J949 beschriebenen Methode und einen Schäumungsfaktor von 13,0.
Beispiel 8
Es wurde eine extrudierte Schaumplatte aus einer Mischung von 75% Polypropylen PF-814 von Montell und 25% Polyethylen AFFINITY PL-1880 von The Dow Chemical Company hergestellt. PL-1880 ist Polyethylenharz mit einem Schmelzindexwert von 1,0 dg/min, mit einer Dichte von 0,9020 g/cm³ und einem Wert I10/I2 von 9,0. Die Schaumplatte wurde auf der in Beispiel 1 beschriebenen Vorrichtung hergestellt. Die Polymermischung wurde zu dem Extruder mit 545 kg/h (1200 lb/h) zusammen mit 0,4 pph Talk und 0,3 pph Stabilisator Ultranox 815P (von GE Specialty Chemicals) eingespeist. Die Mischung des plastifizierten Gels wurde dann mit 6,0 pph Isobutan unter Druck gemischt, auf 156°C abgekühlt und zu einer kreisringförmigen Düse gefördert, wo sie sich in einem Bereich von niedrigerem Druck expandieren gelassen wurde, wurde über einem Kühldorn mit einem Durchmesser von 50,8 cm (20 Zoll) zur Bildung eines schlauchförmigen Schaumplattenproduktes ge streckt. Die schlauchförmige Platte wurde dann zur Bildung einer flachen Platte aufgeschlitzt.
Der Schaum hatte eine Dicke von 14,6 mm und eine Breite von 1600 mm, einen Gehalt an offenen Zellen von 3,3%, eine Dichte von 41,7 kg/m³ (2,6 pcf) und eine durchschnittliche Zellgröße von 3,2 mm. Der Schaum war relativ steif, sackte nicht durch, wenn er sein eigenes Gewicht zu tragen hatte und war hitzeverformbar. Der Schaum hatte eine Biegefestigkeit beim Versagungswert von 0,4 MPa (58 psi) beim Testen nach der in der SAE J 949 beschriebenen Methode. Der Schaum hatte einen Schäumungsfaktor von 9,5.
Beispiel 9
Die Schaumplatte von Beispiel 8 wurde mit einer Mehrschichtenfolie mit einer Dicke von 1,6 mil (0,04 mm) laminiert. Die Folie war aus zwei Schichten hergestellt: a) Mischung von Ethylen/Acrylsäurecopolymerem/linearem Polyethylen niedriger Dichte (60/40); b) Copolymerem aus Polypropylen/ mit Maleinanhydrid modifiziertem PP (70/30). Die Haftschicht a) machte 70% der Dicke der Folie aus. Die Folie wurde auf eine Seite des Schaumes auflaminiert. Nach dem Laminieren wurde die Struktur aus Folie/Schaum zu einem Abschnitt von 7,6 cm × 30,5 cm (3 Zoll × 12 Zoll) geschnitten und auf Biegefestigkeit wie beim Test SAE J949 getestet. Die resultierende Struktur erforderte mehr als 25 Newton, um 1 Zoll (25,4 mm) zu biegen. Der Schaum hatte einen Schäumungsfaktor von 9,5. Der Schaum wurde geschnitten und in das gewünschte Profil eines Fahrzeugdachhimmels geschnitten, und eine Schicht eines dekorativen Stoffes wurde hieran angeklebt. Der Dachhimmel wurde in ein Fahrzeug angrenzend an die Unterseite des Fahrzeugdaches installiert und hieran mittels eines geeigneten Klebstoffes befestigt.
Beispiel 10
Die Schaumplatte von Beispiel 5 wurde mit einer Mehrschichtfolie von 0,04 mm (1,6 mil) Dicke laminiert, wie in Beispiel 9 beschrieben. Die Folie wurde auf eine Seite des Schaumes auflaminiert. Nach dem Laminieren wurde die Struktur aus Folie/Schaum in einen Abschnitt von 7,6 cm × 30,5 cm (3 Zoll × 12 Zoll) geschnitten und auf Biegefestigkeit getestet, wie beim SAE Test J949. Der Schaum hatte einen Schäumungsfaktor von 20,3. Die resultierende Struktur benötigte mehr als 45 Newton zum Biegen um 25,4 mm (1 Zoll). Der Schaum von Beispiel 5 erforderte 20 Newton zum Biegen des Schaumes um 25,4 mm (1 Zoll).
Beispiel 11
Die Schaumplatte von Beispiel 7 wurde mit einer Mehrschichtfolie von 0,04 mm (1,6 mil) Dicke laminiert, wie in Beispiel 9 beschrieben. Die Folie wurde auf eine Seite des Schaumes auflaminiert. Nach dem Laminieren wurde die Struktur aus Folie/Schaum in einen Abschnitt von 7,6 cm × 30,5 cm (3 Zoll × 12 Zoll) geschnitten und auf Biegefestigkeit getestet, wie beim SAE Test J949. Der Schaum hatte einen Schäumungsfaktor von 13,0. Die resultierende Struktur benötigte mehr als 14 Newton zum Biegen um 25,4 mm (1 Zoll).
Zusätzlich wurde gefunden, daß zur Herstellung eines annehmbaren Schaumes aus den Kombinationen von Polymeren und Blähmitteln, die in den obigen Beispielen beschrieben wurden, der Druck der Mischung aus dem geschmolzenen Polymeren und dem Blähmittel vor dem Eintritt in die Düse bevorzugt wenigstens 3,0 MPa, mehr bevorzugt 3,3 MPa und am meisten bevorzugt 3,4 MPa war, damit das Blähmittel in Lösung mit dem geschmolzenen Polymeren gehalten wurde. Dieser Druck wurde mittels eines standardmäßigen Druckmeßgerätes, das vor dem kreisringförmigen Düsenkörper montiert war, gemessen. Die für jedes Beispiel gemessenen Drücke sind in Tabelle 1 zusammengestellt.
TABELLE 1

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Polymerschaumplatte, welches umfaßt: (1) Extrudieren durch eine ringförmige Extrusionsdüse einer schäumbaren Zusammensetzung, die wenigstens ein Polypropylenpolymeres und wenigstens ein Blähmittel umfaßt, bei einem Druck, einer Temperatur und einer Extrusionsrate, die ausreichen, um ein Schäumen der Zusammensetzung vor dem Austritt aus der Düse zu verhindern, unter ausreichenden Bedingungen zum Bilden eines Schaumschlauches mit einer Dichte von wenigstens 16 kg/m³ und nicht größer als 200 kg/m³, einem Gehalt an offenen Zellen von weniger als 70%, einem Umfang von wenigstens 1 Meter und einer Schaumdicke von wenigstens 2 mm und nicht größer als 25 mm, bei welchem das Blähmittel in einer Menge von 0,2 bis 4,5 Mol pro kg von Polymerem verwendet wird, (ii) Erlauben des Abkühlens des Schaumes auf eine Temperatur unterhalb der Schmelztemperatur des Polypropylens, und (iii) Schneiden des Schlauches aus Schaum längs seines Radius zum Bilden einer Schaumplatte, bei welchem wenigstens 70 Gew.-% des Polymeren in einer solchen Platte ein Polypropylen ist, das eine Schmelzfestigkeit in dem Bereich von 25 bis 60 cN, gemessen bei 190°C, hat.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Schaumfeststoff wenigstens 80 Gew.-% des Polymeren in einer solchen Platte eines Polypropylens umfaßt, das eine Schmelzfestigkeit in dem Bereich von 25 bis 60 cN, gemessen bei 190°C, hat.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Schaum eine Dichte von wenigstens 32 kg/m³ hat.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Platte eine Breite von wenigstens 1,1 m und eine Dicke von wenigstens 5 mm hat.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Platte eine Breite von wenigstens 1,1 m und eine Dicke von wenigstens 7 mm hat.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Platte eine Breite von wenigstens 1,1 m und eine Dicke von wenigstens 8 mm hat.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Platte eine Breite von wenigstens 1,2 m und eine Dicke von wenigstens 5 mm hat.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Platte eine Breite von wenigstens 1,2 m und eine Dicke von wenigstens 7 mm hat.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Platte eine Breite von wenigstens 1,2 m und eine Dicke von wenigstens 8 mm hat.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem das Blähmittel Isobutan ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem das Blähmittel eine Kombination eines organischen und eines anorganischen Blähmittels ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem das Blähmittel ein organische Blähmittel, ausgewählt aus n-Butan, Isobutan, Propan und Ethanol, ist.
Verfahren nach Anspruch 11, bei welchem das Blähmittel aus n-Butan, Isobutan, Propan und Ethanol ausgewählt ist.
Verfahren nach Anspruch 11, bei welchem das anorganische Blähmittel aus Kohlendioxid, Argon, Wasser und Stick stoff ausgewählt ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem das Blähmittel ein anorganisches Blähmittel ist, das aus Kohlendioxid, Argon, Wasser und Stickstoff ausgewählt ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem das Polypropylen eine Schmelzfließrate von weniger als 10 dg/min hat.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die schäumbare Zusammensetzung mit einem nicht-schäumbaren geschmolzenen Polymeren unter Bedingungen extrudiert wird, die zum Bilden einer Platte ausreichen, die geschäumte und nicht-geschäumte Abschnitte hat.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Schaum eine Durchschnittszellgröße in dem Bereich von 0,1 mm bis 6,0 mm hat.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Schaum eine Durchschnittszellgröße in dem Bereich von 0,5 mm bis 6,0 mm hat.
Verfahren nach Anspruch 18, bei welchem der Schaum eine Durchschnittszellgröße von wenigstens 0,75 mm hat.
Verfahren nach Anspruch 19, bei welchem der Schaum eine Durchschnittszellgröße von wenigstens 1 mm hat.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem wenigstens 75 des Polymeren in der Platte ein Polypropylen ist, das eine Schmelzfestigkeit in dem Bereich von 25 bis 60 cN, gemessen bei 190°C, hat.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem wenigstens 95 des Polymeren in der Platte ein Polypropylen ist, das eine Schmelzfestigkeit in dem Bereich von 25 bis 60 cN, gemessen bei 190°C, hat.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Druck der schäumbaren Zusammensetzung vor der Extrusion wenigstens 3 MPa ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der Schaum einen Gehalt an offenen Zellen von weniger als 50% hat.