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Verfahren zum Herstellen poröser Gegenstände aus Polyvinylchlorid
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen poröser Gegenstände aus Polyvinylchlorid.
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Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, daß Polyvinylchlorid
und Teilchen eines Füllstoffes mit einem Plastifiziermittel für das Polyvinylchlorid
untereinander gemischt werden, wobei das Verhältnis des Füllstoffes zum Polyvinylchlorid
derart ist, daß. der Zusammenhalt der Masse im gefestigten Gegenstand gewährleistet
ist; das Gemisch wird zu Formkörpern (Briketts) ausgeformt, diese auf 17o bis 2oo0
erwärmt, wobei das Polyv iny lchlorid und das Plastifiziermittel gefestigt werden,
und: der Füllstoff nachträglich ausgewaschen.
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Nach der Wärmebehandlung bildet das Polyv inylchlorid um die Füllstbffteilchen
ein kontinuierliches Netzwerk, gibt sie jedoch. nicht frei, weil sich die Füllstoffteilchen
gegenseitig berühren, was ermöglicht, daß sie ausgewaschen werden und die poröse
Polyvinylstruktur hinterlassen.
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Das Verfahren ist einfach und wirtschaftlich, da leine begrenzenden
Formgeräte oder Heißpressen erforderlich sind und keine Notwendigkeit für das Ausformen
oder Pressen unter Wärmebehandlung besteht. Das Verfahren ist mit einfachen Mitteln
durchführbar, jedoch auch für Fließbandherstellung geeignet, weil die sich selbst
erhaltenden Formlinge (Briketts) maschinell hergestellt, d. h. auf einem Förderband
durch einen Ofen gefahren und dann in eine mit einem Auswaschmittel gefüllte Wanne
fallengelassen werden.
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Es folgt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung: iooo g
feines hochmolekulares Polyvinylchlorid (spezifisches Gewicht ungefähr 1,4) in Pulverform
werden mit 3oo g Dioctylphtlialat (primäres
Plastifiziermittel)
und 300 g Dioctylsebacat (sekundäres Plastifiziermittel) und 5o g eines Stabilisators,
z. B. (Pb O) 3 - Pb S04 - H2 O, einer Mischung aus Barium- und Cadmiumricinoleat
gegebenenfalls gemeinsam mit Dibutyl-zinn-dilaurat, die. in einer Menge von ungefähr
3% der Mischung des Harzes verwendet wird, gemischt. i Gewichtsteil dieser Mischung
werden 4 Gewichtsteile wasserfreies kristallines Natriumsulfat (durchschnittliche
Teilchengröße ioo,u) beigemischt. Die sich ergebende halbfeuchte, lose, körnige,
haftende Mischung wird zu einem Formling von gewünschter Form gepreß't. Hierbei
bedient man sich einer Form, in die die Mischung unter leichtem oder starkem Druck,
je nach Wunsch, entweder von Hand oder maschinell eingefüllt wird. Der Formling
wird dann frei in einen Ofen von 177 bis i94° gelegt, bis er durch und durch die
gleiche Temperatur hat, so daß, die Festigung der Polyvinylchloridteilchen und des
Weichmachungsmittels, die ein Gel bilden, erfolgt. Dann tut man den Formling in
Wasser und wäscht den Füllstoff heraus. Das Auswaschen kann durch warmes Wasser
und Kneten beschleunigt werden.
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Die sich ergebende poröse Masse besteht aus einer einheitlichen Netzstruktur,
die durch Festigung der Polyvinylchloridteilchen und des Plastifiziermittels . entstand,
sowie aus dem Rückstand des Stabilisators und seiner reagierenden Bestandteile,
die nicht ausgewaschen wurden.
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Die körnige Mischung, der daraus hergestellte Formling oder die wärmebehandelten
Formlinge können einige Zeit gelagert werden, wodurch dieses Verfahren vom Zeitstandpunkt
aus betrachtet für eine wirtschaftliche Herstellung als überaus geeignet zu bezeichnen
ist.
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Mit dem Ausdruck Polyvinylchloridmaterial ist gemeint, daßl-es vorzugsweise
ganz aus Polyvinylchlorid besteht, jedoch auch kleinere Mengen anderer durch Hitze
konsolidierbare-r Polymere und einen Stabilisator sowie Unreinheiten enthalten kann.
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Das wasserfreie Natriumsulfat wurde im Ausführungsbeispiel angeführt,
weil es billig, leicht mit dem Polymerisat mischbar, mit Wasser leicht aus dem Formling
auswaschbar ist, auf den Formling nicht abfärbt und leicht erhältlich ist. Weitere
auswaschbare Stoffe mit gleichen oder ähnlichen Auswascheigenschaften, die an Stelle
des wasserfreien Natriumsulfats genommen werden können, sind u. a. Natriumchlorid,
Natriumnitrat, Kaliumchlorid und Lithiumchlorid.
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Die verwendete Füllstoffmenge muß ausreichen, um eine Teilchenberührung
durch den ganzen Formling hindurch sicherzustellen; man hat festgestellt, daß1 6o
bis 9o Volumprozent des Formlings aus Füllstoff bestehen müssen, wenn die höchstmögliche
Festigkeit bei leichter Auswäschbarkeit erzielt werden soll; die Menge kann jedoch
je nach der gewünschten Porosität geändert werden.
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Es folgen einige bekannte Plastifiziermittel von geringer Flüchtigkeit,
die an Stelle der im Ausführungsbeispiel genannten genommen werden können: Diisooctylphthalat;
sekundäre Weichmachungsmittel: Butylbenzylsebacat, Tetrahydrofurfuryloleat. Es muß
eine genügende Menge dieser Plastifiziermittel verwendet werden, um die festen Teilchen
des Polyvinylchlorids und des losen und körnigen auswaschbaren Stoffes bei mäßigem
Druck haftend zu machen. Die Wahl des Plastifiziermittels bestimmt die durch die
in der Mischung, aus der die porösen Gegenstände geformt werden, gewünschte Haftfähigkeit,
die wiederum von dem Verfahren des Formens und der gewünschten Weichheit des porösen
Gegenstandes abhängt.
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Sollen die Briketts von Hand oder mittels eines von Hand betätigten
Werkzeuges geformt werden, so ist eine feuchtere Mischung notwendig, als wenn die
Formlinge mittels einer Tablettiermaschine oder sonstigen Presse geformt werden.
Wird die Mischung unter Verwendung einer handbetätigten Tablettiermaschine verarbeitet,
so wird sie für einige Stunden bei einer Temperatur von 55 bis 66° vorgewärmt. Dadurch
wird verhindert, daß' die Formlinge an den Formwänden der Tablettiermaschine ankleben.
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Die Teilchengröße des Polyvinylchloridmaterials und des Füllstoffes
hat Beziehung zur Porengröße und kann deshalb entsprechend verändert werden. Es
wurden z. B. i 5 ,u grobe sowie o, i ,u feine Polyvinylchloridteilchen mit Erfolg
verwendet. Es ist durchaus nicht notwendig, da.ßi die Füllstoffteilchen von gleicher
Größe wie die Polyvinylchloridteilchen sind. Füllstoffteilchen von 44 bis 6oo ,u
Größe sind durchaus geeignet.
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Das Polyvinylchlorid kann einen beliebigen Polymerisationsgrad besitzen,
wenn es nur nach der Extraktion des Porenbildners eine ausreichend feste Struktur
ergibt; beispielsweise ist jene mit einer Viskosität von 1,4 bis 1,9 Cyclohexanon
bestens geeignet. Die Viskosität wird wie folgt errechnet:
| Eigentliche Viskosität - Viskosität der Lösung |
| Viskosität des Lösungsmittels -s |
wobei das Lösungsmittel Cyclohexanon ist und der Bereich sich von -h 2o° bis etwa
zu -18° erstrecken kann.
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Wenn beim Herstellen der Mischung des weichgemachten Polyvinylchlorids
und des Füllstoffes festgestellt wird, daß, die Mischung zu viskos (zähflüssig)
ist, um die Füllstoffteilchen richtig zu verteilen, so kann ein neutrales, flüchtiges
Verbindungsmittel, z. B. Naphta, das bei der Herstellung von Firnis von den Malern
als Verdünnungsmittel gebraucht wird, verwendet werden, damit die Dispersion erleichtert
wird; nachher kann das Verdünnungsmittel wieder verfliegen, noch bevor die Masse
verwendet wird.