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Verfahren zur Erzeugung poröser Schichten aus thermoplastischen Kunststoffen
auf nicht porösen Unterlagen
Kunststoffe mit poröser Struktur sind für zahlreiche
Gebiete der Technik von besonderem Interesse. Sie finden z. B. als Isoliermaterial
in der Elektrotechnik, in der Kälte- und Wärmetechnik, als Schalldämpfungsmaterial
u. dgl. Verwendung.
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In der Elektrotechnik kann man durch Verwendung poröser, unpolarer
Kunststoffe eine sehr gute Isolierwirkung erzielen, doch erfordert die geringe mechanische
Festigkeit der porösen Kunststoffe, die in der Regel in Form von Bändern um die
elektrischen Leiter geflochten werden, ein besonders vorsichtiges Arbeiten und die
Einhaltung einer geringen Arbeitsgeschwindigkeit.
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Es wurde nun gefunden, daß man poröse Schichten aus thermoplastischen
Kunststoffen mit höherer mechanischer Festigkeit herstellen kann, wenn man feinkörnige
thermoplastische Kunststoffe möglichst gleichmäßiger Korngröße, die als Treibmittel
in homogener Verteilung nicht lösende oder nur queltende Flüssigkeitenderen Siedepunkt
niedriger als der Erweichungspunkt der Kunststoffe liegt, enthalten, auf einer nicht
porösen Unterlage fixiert und auf Temperaturen oberhalb des Siedepunktes der Flüssigkeiten
erwärmt.
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Um die thermoplastischen Kunststoffe auf den Unterlagen zu fixieren,
verwendet man zweckmäßig
Klebstoffe oder Lösungsmittel, die die
Kunststoffe anquellen. Die Auswahl der als Treibmittel geeigneten Flüssigkeiten
richtet sich nach den Löslichkeitseigenschaften der betreffenden Kunststoffe. Es
eignen sich beispielsweise zum Aufschäumen von Polystyrol Petroläther mit den Siedegrerz-en
z-wischen 35 und 600 sowie Hexan und Heptan. Für Polymethacrylsäuremethylester ist
Cyclopentan, für Polyvinylchlorid der Monomethyläther des Athylenglykols und für
Polyvinylcarbazol Tetrachlorkohlenstoff als flüssiges Treibmittel geeignet.
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Eine besonders homogene Verteilung der Treibmittel in den Kunststoffen
erreicht man, wenn man die flüssigen Treibmittel bereits den monomeren Stoffen zusetzt
und einpolymerisiert. Für das vorliegende Verfahren ist es besonders .zweckmäßig
die treibmittelhaltigen Monomeren in Form einer Suspension in einer mit Monomeren
nicht mischbaren Flüssigkeit zu polymerisieren. Man erhält dadurch Perlen von ziemlich
einheitlicher Korngröße, welche sich ohne weitere Vorbehandlung auf Unterlagen befestigen
und dann aufschäumen lassen.
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Für das Verfahren eignen sich vorzugsweise .verhältnismäßig harte
Kunststoffe, wie Polystyrol und Polymethacrylsäureester, ferner aber auch z. B.
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Polyacrylsäuremethylester.
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Es ist besonders vorteilhaft, wenn man diese treibmittelhaltigen
Kunststoffe in Form kleiner Teile auf Unterlagen, beispielsweise Folien, aus den
gleichen oder aus artgleichen Kunststoffen fixiert und dann aufschäumt. So erhält
man z. B. durch Aufkleben von petrolätherhaltigen Polystyrolperlen auf beide Seiten
einer Polystyrolfolie und anschließendes Erwärmen ein poröses flächen artiges Gebilde,
das auf Grund der kompakten Innenschicht bessere mechanische Eigenschaften besitzt
als ein aus Schaumpolystyrol geschnittenes Band. Auf diese Art können poröse Schichten
beliebiger Stärke hergestellt werden, bei deren Verarbeitung keine besonderen Vorsichtsmaßnahmen
erforderlich sind. Sie lassen sich z. B. mit hoher Geschwindigkeit verspinnen oder
flechten. Man kann die feinkörnigen, treibmittelhaltigen Kunststoffe aber auch auf
artfremde Unterlagen fixieren.
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Treibmittelhaltige Polystyrolperlen können beispielsweise auf Folien
aus regenerierter Cellulose, Polyvinylchlorid, Polyäthylen, Papier, Metallflächen
u. dgl. befestigt werden. Wenn die Kunststoffteilchen auf eine Folie der gleichen
Zusammcnsetzung aufgebracht werden, ist es vorteilhaft, zu ihrer Fixierung eine
anquellende Flüssigkeit oder -Flüssigkeitsgemische für den betreffenden Kunststoff-
zu verwenden. Für Polystyrol eignen sich z. B. Flüssigkeitsgemische, bestehend aus
Lösungsmitteln, wie Methylenchlorid, Toluol oder Benzol, und Nichtlösungsmitteln,
wie Petroläther, Methanol, Athylalkohol, Methylalkohol u. dgl.
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Das Verfahren eignet sich ferner auch zur Herste-lfung von porösen
Kunststoffschichten auf metallischen Unterlagen, beispielsweise auf elektrischen
Leitern. Dazu bringt man auf den Metallteil eine Klebelösung mit großem Haftvermögen
für die Kunststoffteilchen auf. nur Befestigung von treibmittelhaltigen Polystyrolteilchen
auf Metallteilen eignet sich beispielsweise eine Lösung aus Polyisobutylen vom Molekulargewicht
20000 bis 200000 in Benzol oder Benzin. Dann bestäubt man die vorbehandelten Metallteile
mit den Treibmittel - -enthaltenden Kunststoffteilchen. Dieser Vorgang kann mehrere
Male wiederholt werden. Zur Ausbildung der porösen KunststoffsChicht wird dann der
mit einer losen Schicht aus treibmittelhaltigem Kunststoff bedeckte Metall-teil-
auf Temperaturen oberhalb des Siedepunktes des flüssigen Treibmittels erwärmt.
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Beispiel I Eine Folie aus Polystyrol von einer Stärke von o,6 mm
wird mit einem Gemisch aus 20°/o Tetrachlorkohlenstoff, I0°/'o Methylenchlorid und
70°/o Petroläther von den Siedegrenzen 56 bis 600 beidseitig bestrichen. Anschließend
wird auf beide Seiten der Folie eine Schicht aus einem Perlpolymerisat von Styrol
(durchschnittlicher Perlendurchmesser etwa 0,2 mm), das etwa 6 0/o Petroläther von
den Siedegrenzen 35 bis 550 in homogener Verteilung. enthält, aufgebracht und durch
leichtes Rollen an die Folie gedrückt. Die Polystyrolperlen bleiben in- gleichmäßiger
Verteilung auf der Folie haften, und ein etwa vorhandener Überschuß an einzelnen
Stellen wird abgestreift. Die Folie wird dann für 5-Minuten in einen mit Wasserdampf
von IIoO gefüllten Raum gebracht, wobei sich auf beiden Seiten der Folie eine zusammenhängende,
poröse Schicht ausbildet. Die Folie kann in Bänder geschnitten und zum Umwickeln
von elektrischen Leitern verwendet werden. Man kann das Verfahren auch kontinuierlich
zur Herstellung von endlosen Folien ausbilden.
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Beispiel 2 Eine Folie aus regenerierter Cellulose wird einseitig
mit einer wäßrigen Dispersion eines Mischpolymerisates aus Vinylacetat und Acrylsäurebutylester
bestrichen. Auf die klebrige Fläche wird eine gleichmäßige, lose Schicht von feinkörnigem
Polyacrylsäuremethylester, der etwa IoO/o Petroläther in homogener Verteilung enthält,
aufgetragen. Die Folie wird dann 30 Minuten im Wärmeschrank einer Temperatur von
I200 ausgesetzt, wobei sich auf der Cellulosefolie eine geschlossene, poröse Kunststoffsehicht
ausbildet. Die Folie eignet sich als Verpackwlgsmaterial, besonders für tiefgekühlte
Güter.
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Beispiel 3 Ein elektrischer Leiter wird mit, einer Lösung von 5 Teilen
Polyisobutylen vom Molekulargewicht 200000 und von 5 Teilen Polyisobutylen vom Molekulargewicht
50000 in go Teilen Benzin behandelt. Auf die noch feuchte, klebende Schicht wird
feinkörniges Polystyrol, das in homogener
Verteilung 60/o Petroläther
von den Siedegrenzen 35 bis 550 enthält, aufgebracht. Der Leiter wird dann 10 Minuten
der Einwirkung von Wasserdampf von IIoO ausgesetzt, wobei sich um ihn eine zusammenhängende,
poröse Isolierschicht ausbildet, die hervorragende dielektrische Eigenschaften hat.
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Beispiel 4 100 Teile einer 6o0/oigen wäßrigen Klebstofflösung eines
Harnstoff - Formaldehyd - Kondensationsproduktes, die I °/o Ammoniumchlorid enthält,
werden mit 30 Teilen eines feinkörnigen Polystyrols gemischt. Das Polystyrol enthält
etwa 8 0/o Petroläther in homogener Verteilung. Die erhaltene Masse wird auf Holz
in einer Schichtdicke von etwa 3 mm aufgetragen und durch kurzes Erwärmen auf etwa
I200 aufgeschäumt. Vor dem Auftragen kann man der Masse auch etwas Kieselgur oder
Holzmehl zusetzen.
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Beispiel 5 100 Teile eines feinkörnigen Polystyrolpulvers, das in
homogener Verteilung etwa 6 ovo Petroläther von den Siedegrenzen 35 bis 550 enthält,
werden mit 100 Teilen einer 600/obigen butanolischen I,ösung eines Harnstoff-Formaldehydharzes
und eines Polyesterharzes auf Basis von Trimethylolpropan und Adipinsäure vermischt.
Diese Mischung wird in einer Schichtdicke von etwa I bis 5 mm auf ein Eisenblech
aufgetragen und mit einer 600/obigen Lösung der beiden Harze überstrichen.
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Durch etwa 5 Minuten langes Erwärmen auf Temperaturen von 100 bis
I400, z. B. mit Heiß luft, Infrarotstrahlen u. dgl., erhält man einen voluminösen
schaumförmigen Uberzug auf dem Blech.
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Beispiel 6 Man bedeckt den Boden einer rechteckigen Metallform von
den Dimensionen 60 40 3 cm mit einer 0,3 mm dicken Metallplatte, die mit einer wäßrigen
Polyacrylesterdispersion eingestrichen wurde. Nach dem Trocknen entsteht ein klebender
Überzug auf der Metallplatte, der mit kleinteiligem Polystyrol, das in homogener
Verteilung 6 °/o Pentan enthält, so bestreut wird, daß eine Schicht von 2 mm Dicke
entsteht. Dann wird kleinteiliges Polystyrol in einer Schichtdicke von I bis 2 mm
aufgetragen. Die Form wird geschlossen und 8 Minuten in Wasser bei 950 gelagert.
Man erhält eine Metallplatte mit druckfester, poröser Schicht.
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PATENTANSPROCHE: I. Verfahren zur Erzeugung poröser Schichten aus
thermoplastischen Kunststoffen auf nicht porösen Unterlagen, dadurch gekennzeichnet,
daß man feinkörnige thermoplastische Kunststoffe, die in homogener Verteilung nicht
lösende oder nur quellende Flüssigkeiten, deren Siedepunkt niedriger als der Erweichungspunkt
der Kunststoffe liegt, enthalten, auf der Unterlage fixiert und auf Temperaturen
oberhalb des Siedepunktes der F,lüdssigkeiten erwärmt.