DE7929987U1 - Praktisch flacher, flexibler und waermeverformbarer schichtstoff aus kunststoff - Google Patents

Praktisch flacher, flexibler und waermeverformbarer schichtstoff aus kunststoff

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DE7929987U1 DE19797929987U DE7929987U DE7929987U1 DE 7929987 U1 DE7929987 U1 DE 7929987U1 DE 19797929987 U DE19797929987 U DE 19797929987U DE 7929987 U DE7929987 U DE 7929987U DE 7929987 U1 DE7929987 U1 DE 7929987U1
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Description

Standard Oil Company, Chicago, Illinois, V. St, A. Praktisch flacher, flexibler und warneverformbarer bahnförmiger
Schichtstoff aus Kunststoff
Die Neuerung bezieht sich auf einen praktisch ebenen, flexiblen und wärmeverforrabaren bahnförmxgen Schichtstoff aus Kunststoff, aus einer mittleren Schaumschicht und aus je einem Filmüberzug an beiden Seiten dieser Schaumschicht, bei dem das Harz in den einzelnen drei Schichten wenigstens überwiegend ein Styrol-Maleinsäureanhydrid-Copolymer ist. Weiter wird such ein Ver- ( fahren beschrieben, durch das sich ein derartiger Schichtstoff herstellen läßt.
Zum Stand der Technik wird auf DS-PS 3 616 O2O verwiesen, aus der ein entsprechender Schichtstoff zusammen mit einem Verfahren zu seiner Herstellung bekannt ist. Dieser Schichtstoff läßt bezüglich seiner Eigenschaften und seiner Verwendbarkeit in mancher Hinsicht jedoch noch zu wünschen übrig.
Aufgabe der Neuerung ist daher die Schaffung eines wärmeverformbaxen und mit einem entsprechenden Überzug versehenen bahnfönnigen Schichtstoffs aus Schaum, der gegenüber den bekann-
ten Schichtstoffen über verbesserte Eigenschaften verfügt. Es soll hierdurch weiter ein Schichtstoff geschaffen werden, der bei seiner Anwendung entweder so wie er ist flach bleibt oder der sich durch Erwärmen verformen läßt und dann die hierdurch erhaltene neue Form beibehält. Weiter soll hierdurch ein Schichtstoff geschaffen werden, der sich mit anderen Materialien unter Bildung steifer Verbundstoffe laminieren läßt, falls das für die&e Laminierung verwendete Material flexibel ist.
Der neuerungsgemäße bahnförmige Schichtstoff läßt sich als Automobildachteil, als Stützmaterial von Aluminiumfolien, bei der Herstellung von Wegwerfpaletten oder als Werkstoffplatte verwenden.
Die Neuerung betrifft somit einen praktisch flachen, flexiblen und wärmeverformbaren bahnförmigen . Schichtstoff aus Kunststoff, der dadurch gekennzeichnet ist, daß er aus einer mittleren Schaumschicht, die durch Extrudieren eines verschäumbaren Harzgemisches aus wenigstens 6O Gewichtsprozent eines Styrol-Maleinsäureanhydrid-Copolymers, bis zu 20 Ge- f wichtsprozent Abfallharz aus diesem Schichtstoff und bis zu 2O Gewichtsprozent kristallinen Polystyrolen hergestellt worden ist, und aus je einem an beiden Seiten dieser mittleren Schaümschicht vorhandenen Filmüberzug aus einem Harz besteht, das wenigstens 90 Gewichtsprozent eines Styrol-Maleinsäureanhydrid-Copolymers enthält, wobei die mittlere Schicht eine Gesamtstärke von 0,7 bis 7 mm hat, jeder Filmüberzug eine Stärke von 0,03 bis 4 mm aufweist, der Schichtstoff 2OO bis 1500 g/m2 wiegt, die mittlere Schaumschicht 15O bis 6OO g/m2 wiegt, die Haftfestigkeit des Filmüberzugs auf der mittleren Schaümschicht in Mittel wenigstens 3O Newton/m beträgt und keine Werte unter 20 Newton/m aufweist, wenn man beide Filmüberzüge in
Laufrichtung sowie in Querrichtung unter einem Winkel von 90° bei einer Geschwindigkeit von 300 mm/min untersucht/ und der Schichtstoff einen Planfaktor (Flachheits-
•f. faktor) von 5 cm für eine Platte mit den Abmessungen jf; 1,5 χ 3 m aufweist.
Der Rest einer jeden Harzschicht kann kristallines PoIystyrol sein. Das Styrol-Maleinsäureanhydrid-Copolymer ϊ; enthält 5 bis 20 Gewichtsprozent gebundenes Maleinsäureanhydrid. Der feste Harzüberzug enthält vorzugsweise 1,5 bis 10 Gewichtsprozent eines kautschukartigen Polymers, wie hohes cis-Polybutadien.
Die Neuerung wird im folgenden anhand der Zeichnung weiter erläutert. In ihr zeigen
Figur 1 einen Querschnitt durch ein neuerungsgemäßes Endprodukt;
Figur 2 eine perspektivische Ansicht einer zur
Herstellung einer mit einem Filmüberzug
]'' versehenen Schaumschicht geeigneten An
lage;
Figur 3 eine Draufsicht auf das Schaumextrusionssystem und das Aufschneidesystem;
Figur 4 eine Seitenansicht des Systems von Figur
Im einzelnen geht aus Figur 1 ein Querschnitt durch ein neuerungsgemäßes Produkt hervor, wie es bei einem Automobildachteil vorhanden ist. Die Figur 1 zeigt demnach eine mittlere Schaumschicht 10 mit Filmüberzügen 11 und 12 aus festem
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Harz, die mit der mittleren Schaumschicht 10 verschmolzen sind. An den Filmüberzug 12 aus festem Harz ist eine Schaumschicht 13 aus Kautschuk gebunden, und an die Schaumschicht 13 ist eine Stoffschicht 14 gebunden. Für seinen eigentlich beabsichtigten Einsatz wird die aus Figur 1 hervorgehende Verbundstruktur durch Warmeverformung zu einem Automobildachteil geformt.
Nach dem hierin ebenfalls beschriebenen Verfahren lassen sich Verbundstrukturen herstellen, die die Schaumschicht sowie die Filmüberzüge 11 und 12 enthalten. Für den Einsatz als Automobildachteil wird ein bahnformiger Schichtstoff bevorzugt, der ein Gewicht von etwa 640 g/m2 hat und bei dem die Schaumschicht etwa 210 g/m2 wiegt. Die Filmüberzüge und 12 aus festem Harz sind dabei etwa 0,2 mm stark, während der Schichtstoff selbst eine Stärke von maximal etwa 3,8 mm aufweist.
Der vorliegende Schichtstoff aus der mittlerer. Schaumschicht 10 und den seitlichen Filmüberzügen 11 und 12 sollte einen Planfaktor von nicht über 5 cm haben. Der ζ Planfaktor ist eine Maßzahl für die Durchbiegung einer Platte mit den Abmessungen 1,5 χ 3 πι.
Die Schaumschicht 13 aus Kautschuk ist im allgemeinen wesentlich stärker als die filmüberzogene Schaumschicht des Schichtstoffes, was jedoch vom Ausmaß der beim End- ; produkt gewünschten Dämpfung abhängt. Bei der Stoffschicht 14 kann es sich um irgendein dekoratives Material handeln, wie es bei Automobildachteilen üblich ist.
Aus Figur 2 gehen im einzelnen die wesentlichen Stufen des Herstellungsverfahrens für einen neuerungsgemäßen Schichtstoff hervor. Dieses Verfahren besteht darin, daß man das jeweilige Harz mit einem Kernbildner vermischt und
das erhaltene Gemisch dann in einen Extruder 20 einspeist, in dem es mit einem Treibmittel versetzt wird. Als Mittel zur Kernbildung und als Treibmittel kommen dabei die verschiedensten, dem Fachmann geläufigen Mittel in Frage. Bezogen auf die gewichtsprozentuale Menge an vorhandenem Harz verwendet man zu diesem Zweck vorliegend vorzugsweise O,1 bis 1 Gewichtsprozent Natriumbicarbonat, 0,1 bis 1 Gewichtsprozent Citronensäure und 2 bis 8 Gewichtsprozent Isopentan. Dieses Gemisch wird durch ein kreisförmiges Mundstück 21 extrudiert, wobei der hierdurch entstehende Schlauch über einem nichtgezeigten Formkern aufschäumt und sich expandiert, so daß ein Schaumschlauch 22 entsteht. Der Schaumschlauch 22 wird nach Passieren einer Führungswalze 27 durch S-förmige Führung in Führung .walzen 23, 24 und 26 unter Spannung gehalten. Aus der Figur 3 bzw. aus der Figur 4 geht eine entsprechende Draufsicht bzw. eine entsprechende Seitenansicht des Anfangsteils der soeben beschriebenen Anlage hervor. Der in obiger Weise erhaltene Schaumschlauch wird dann nach Verlassen der Kühlwalze an seiner Oberseite mittels eines Messers 25 aufgeschnitten. Im Anschluß daran läuft die erhaltene Bahn über die Walzen 28 und 29, bevor sie in einen Polierwalzenstuhl aus den Walzen 3O, 31 und 32 eintritt. In den zwischen den Walzen 30 und 31 befindlichen Spalt wird aus dem Extruder 39 eine Bahn aus nichtverschäumtem Harz 33 extrudiert, die unter aem im Spalt herrschenden Druck mit der Bahn 31 verschmolzen wird. Die auf diese Weise nun an einer Seite mit einem Filmüberzug versehene Schaumbahn gelangt dann tibtjtr die Walzen 42, 43, 44 und 46 in einen zweiten Pollerwalaiemstuhl aus den Walzen 47, 48 und 49. Ober das Werkzeug 50 wird in den zwischen den Walzen 47 und 48 befindlichen Spalt eine Bahn 51 aus nichtverschäumtem Harz extrudiert, wodurch auf der Schaumschicht ein zweiter Filmüberzug aus festem
Harz entsteht. Die hierdurch erhaltene Schaumschicht, welche an ihren beiden Seiten einen Filmüberzug aus festem Harz aufweist und die Bezeichnung 52 trägt, wird dann über eine Führungswalze 55 in ein Zugsteuersystem aus den Walzen 53 und 54 geführt. Die Zugspannung wird dabei so eingestellt, daß hierdurch eine plane knitterfreie Bahn gebildet wird, ohne daß diese abreißt. Im Anschluß daran schneidet man die erhaltene Bahn im Schneidwerkzeug 58 auf die jeweils gewünschte Plattenlänge auf und führt die erhaltenen Platten zum Fertigstapel 59.
Als Harze werden zur Herstellung des bevorzugten neuerungsgemäßen Schichtstoffes Styrol-Maleinsäureanhydrid-Copolymere verwendet, die etwa 10 Gewichtsprozent gebundenes Maleinsäureanhydrid enthalten. Zur Schaumherstellung wird vorliegend vorzugsweise ein Harz mit folgenden Eigenschaften eingesetzt:
Tabelle Eigenschaften
Zugfestigkeit, N/iran2 (psi) Zugdehnung, %
Zugmooal 103 N/mm2 (1O5 psi) Biegefestigkeit N/mm2 (psi) Biegemodul, 10 N/mm2 (10 psi) D
Izod-Kerbschlagzähigkeit J/m (ft. Ib/in)
Durchbiegetemperatur D-f18
unter einer Belastung von
180 N/mm2 (264 psi)
nach Warmenachbehsndlung
bei 90 0C
(Probestab 1,25 χ 1,25 χ 12,5 cm) Erweichungspunkt nach Vicat,°C Spezifisches Gewicht, 23°/230C Wa s serabsorption, Gew.-% Fonnschrumpfwert, cm/cm Härte nach Rockwell, Skala L
ASTM
Methode		 Physikalιsehe
Daten		 (7800)
D-638 5,4 2,0
D-638 (4,5)
D-638 3,1 (13 500)
D-790 93 (4,7)
D-790 3,2 (O,4)
D-255 21,3
115
D-1525 120
D-792 1,08
D-570 0,11
D-955 0,005
D-785 108
Zur Herstellung der Filmüberzüge wird ebenfalls vorzugsweise ein Styrol-Maleinsäureanhydrid-Copolymer eingesetzt, das etwa 10 Gewichtsprozent gebundenes Maleinsäureanhydrid enthält, ferner jedoch noch etwa 3 Gewichtsprozent eines Kautschukmodifiziermittels aufweist, nämlich vorzugsweise cis-Polybutadien. Dieses Material verfügt über folgende Eigenschaften:
Tabelle
II
Eiqenscha ften
Zugfestigkeit, N/mm2 (pel) Zugdehnung, %
Zugmodul 10» N/mma (105 psi) Biegefestigkeit N/mm2 (psi) Biegemodul, 103 N/mm2 (105 psi)
Izod-Kerbschlagzähigkeit J/m (ft. lb/in)
Durchbiegetemperatur D-618
unter einer Belastung von
180 N/mm2 (264 psi) nach Härmebehandlung bei 9O 0C (Probestab 1,25 χ 1,25 χ 12,5 cm)
Erweichungspunkt nach Vicat, 0C D Spezifisches Gewicht, 23e/23°C D Wasserabsorption, Gew.-% D Formschrumpf wert, cm/cm D Härte nach Rockwell, Skala L D
ASTM
Methode 		Physikalische
Daten 		(5O00)
D-630 34,5 25
D-638 (3,2)
D-638 2,2 (8900)
D-790 61 (3,4)
D-790 2,3 (3,4)
D-25C 185
-1526
-792
-570
-955
-785
115
121 1,06 0,12
0,006 - 0,00"i 80
• ·
• t ·
- 10 -
Die Neuerung wird im folgenden anhand eines Beispiels »reiter erläutert.
Beispiel
Unter Verwendung eines 15 cm-Extruders, dessen Mundstück eine Öffnung von 9,5 cm Durchmesser aufweist, extrudiert man ein Gemisch aus dem obengenannten Styrol-Maleinsäureanhydrid-Copolymer, das 0,5 Gewichtsprozent Citronensäure und 0,5 Gewichtsprozent Natriumcarbonat als Kernbildungsmittel sowie 4 Gewichtsprozent Isopentan als Treibmittel enthält. Der Umfang des hierdurch entstehenden Schlauchs aus aufgeschäumtem Material erweitert sich auf 132 cm. Sodann wird dieser Schlauch aufgeschnitten und geöffnet. Er hat ein Gewicht von 210 g/m2. Die mittlere Porengröße im Schaum beträgt etwa 0,2 mm Durchmesser, und dieser Porendurch-
messer sorgt dafür, daß sich für den anschließend auf zu- s;
bringenden Oberzugsfilm eine maximale Bindefestigkeit ergibt, ohne daß das Material hierdurch zu brüchig wird, was bei einer größeren Porengröße der Fall wäre. Die gebildete Schaumbahn wird dann zwischen den Walzen 30, 31 und 32 hindurchgeführt, die mit Kühlwasser versehen sind, welches von oben nach unten eine Temperatur von 46 °C, 79 0C und 79 0C aufweist. Im Anschluß daran bringt man in den zwischen den Walzen 30 und 31 bestehenden Spalt mit einer Breite von 2,5 mm unter den Arbeitsbedingungen den Filmüberzug 38 auf. Sodann wird die erhaltene Schaumschicht, welche an einer Seite mit einem Filüberzug versehen ist, zu einem Walzenstuhl aus den Walzen 47, 48 und 49 geführt, die von oben nach unten mit einem Kühlmittel gekühlt sind, welches eine Temperatur von 96 °C, 60 0C und 96 °C hat. Der Spalt zwischen den Walzen 47 und 48 ist 0,15 mm breit. Die beiden Spaltbreiten werden anhand entsprechender Untersuchungen derart festgelegt, daß sich hierdurch ein Material mit maximaler Bindefestigkeit ergibt, ohne daß darunter die Stärke des Materials
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leidet. Ein Arbeiten mit einem zu großen Spalt führt zu einer Verringerung der Bindefestigkeit, während eine Herabsetzung der Spaltbreite eine Erhöhung der Bindefestigkeit bis zu einem Punkt ergibt/ der durch die Zellenstruktur begrenzt ist, obgleich hierbei immer mehr Schaum durch die heiße Schmelze zerstört wird. Die Temperatur der Walzenstühle ist so ausgelegt, daß sich bei der Bildung des ersten Filmüberzugs eine gute Bindung und eine sauber flexible Bahn ergibt, und daß im zweiten Walzenstuhl die herrschenden Temperaturen die Beschichtungstemperatur auf beiden Seiten entsprechend steuern, während die beschichtete Schaumschicht den Walzenstuhl verläßt, wodurch wiederum der Plangrad der Bahn beeinflußt wird.
Im Zusammenhang mit der Schaumschicht ist oben angeführt worden, daß zu ihrer Bildung spezielle Styrol-Maleinsäureanhydrid-Copolymere bevorzugt werden. Man kann hierzu jedoch auch mit einem Copolymeren arbeiten, das bis zu 20 Gewichtsprozent kristallines Polystyrol und bis zu 20 Gewichtsprozent rückgeführtes Material, bezogen auf das Gewichts des Schaums, enthält, ohne daß hierdurch die Eigenschaften des Endprodukts beeinträchtigt werden. Weiter kann zusammen mit frischem Harz auch rückgeführtes Bahnmaterial in einer Menge bis zu 20 Gewichtsprozent eingesetzt werden.

Claims (3)

  1. Schutzansprüche
    1 · -Praktisch, flacher, flexibler und wärrneverfennbarer hahnförmiger Schichtstoff aus Kunststoff, dadurch gekennzeichnet , daß er aus einer mittleren Schaumschicht, die durch Extrudieren eines verschäumbaren Harzgemisches aus wenigstens 60 Gewichtsprozent eines Styrol-Maleinsäureanhydrid-Copolymers, bis zu 20 Gewichtsprozent Abfallharz aus diesem Schichtstoff und bis zu 20 Gewichtsprozent kristallinen Polystyrolen hergestellt worden ist, und aus je einem an beiden Seiten dieser mittleren Schaumschicht vorhandenen Filmüberzug aus einem Harz besteht, das wenigstens 90 Gewichtsprozent eines Styrol-Maleinsäureanhydrid-Copolymers enthält, wobei die mittlere Schicht eine Gesamtstärke von 0,7 bis 7 mm hat, jeder Filmüberzug eine Stärke von 0,03 bis 4 mm aufweist, der Schichtstoff 200 bis 1500 g/m2 wiegt, die mittlere Schaur-schicht 150 bis 600 g/m2 wiegt, die Haftsj festigkeit des Filmüberzugs auf der mittleren Schaumschicht f im Mittel wenigstens 30 Newton/m beträgt und keine Werte
    unter 20 Newton/m aufweist, wenn man beide Filmüberzüge in Laufrichtung sowie in Querrichtung unter einem Winkel von (>K 90 0C bei einer Geschwindigkeit von 300 mm/min untersucht, und der Schichtstoff einen Planfaktor (Flachheitsfaktor) von 5 cm für eine Platte mit den Abmessungen 1,5 χ 3 m aufweist.
  2. 2. Schichtstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das verschäumbare Harzgemisch 0,1 bis 1 Gewichtsprozent Natriumbicarbonat, 0,1 bis 1 Gewichtsprozent Citronensäure und 2 bis 8 Gewichtsprozent Isopentan enthält.
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  3. 3. Schichtstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß auf ihn noch eine Schaumschicht aus Kautschuk, die der Stärke des Schichtstoffes nach Anspruch 1 entspricht oder über dieser Stärke liegt, gebunden ist, und daß auf diese Schaumschicht aus Kautschuk weiter noch eine Tuchschicht gebunden ist.
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