DE946085C - Verfahren zur Herstellung poroeser Formkörper aus thermoplastischen Kunststoffen mit geschlossener porenfreier Oberfläche - Google Patents
Verfahren zur Herstellung poroeser Formkörper aus thermoplastischen Kunststoffen mit geschlossener porenfreier OberflächeInfo
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Description
- Verfahren zur Herstellung poröser Formkörper aus thermoplastischen Kunststoffen mit geschlossener porenfreier Oberfläche Zusatz zum Patent 941 389 GegenStand des Patents 94I 389 ist ein Verfahren zur Herstellung von porösen Formkörpern, bei dem man feinkörnige thermoplastische Kunststoffe, die nicht lösende oder nur quellende Flüssigkeiten mit Siedepunkten, die niederer als der Erweichungspunkt des betreffenden Kunststoffes liegen, enthalten, in Formen durch Erwärmen expandiert und versintert. Die bei diesem Verfahren benutzten Formen sollen nicht gasdicht schließen, und die beim Expandieren und Versintern benutzten Temperaturen sollen oberhalb der Siedepunkte der in den Kunststoffen enthaltenen flüssigen Treibmittel und der Erweichungspunkte der Kunststoffe liegen.
- Es wurde nun gefunden, daß man die nach dem Verfahren des Patents 94I 389 erhaltenen porösen Formkörper mit einer geschlossenen porenfreien Oberfläche versehen kann, -wenn man sie in Formen, dile in der Gestalt den porösen Formkörpern entsprechen und gegebenenfalls etwas größer slind als die porösen Formkörper, so lange auf Temperaturen oberhalb des Erweichungsbereiches des betreffenden Kunststoffes erwärmt, bis der Kunststoff an der Oberfläche der Formkörper geschmolzen ist.
- Bei dieser Behandlung tritt gleichzeitig eine weitere Aufblähung der Formkörper durch die sich ausdehnenden Gase in den Zellen der porösen Kunststoffe ein, wodurch die Formkörper an die heißen Wandungen der Form gepreßt werden.
- Das Verfahren eignet sich vorzugsweise für poröse Formkörper aus verhältnismäßig harten Kunststoffen, wie Polystyrol, Polyacrylsäure- bzw.
- Polymethacrylsäureestern, Polyvinylchlorid, Polyvinylcarbazol, Polyacrylmtril u. dgl. oder entsprechenden Mischpolymerisaten.
- Die verwendeten Formen sollen verschließbar, jedoch nicht vollkommen gasdicht sein. Während man zur Herstellung der ursprünglichen porösen Kunststofformkörper Temperaturen verwendet, bei denen eben. ein Fließen während des Blähvorganges auftritt, wird bei der Nachbehandlung zur Erzeugung der porenfreien, geschlossenen Oberfläche eine wesentlich höhere Temperatur benötigt. Die Bildung der geschlossenen Oberfläche beruht offenbar darauf, daß aus der Außenschicht die porenfüllenden Gase entweichen und diese Schicht in noch plastischem Zustand durch den entstehenden hohen Innendruck an die Außenwand der Form gedrückt wird. Die hierfür benötigten Temperaturen liegen in der Regel etwa 50 bis I00° über dem Erweichungspunkt des Kunststoffes. Man kann je nach Dauer der Behandlung und der verwendetenTemperatur die porösen Formkörper mit einer starken oder schwächeren geschlossenen, porenfreien Außenschicht versehen. So erhält man z. B. durch I- bis 2stündige Nachbehandlung von Formkörpern aus Schaumpolystyrol bei Temperaturen von I50 bis I600 eine geschlossene Oberflächenschicht von einer Stärke von 0,5 bis I mm.
- Nach einer besonderen Ausführungsform des Verfahrens kann man auch so vorgehen, daß man die Formkörper aus porösen Kunststoffen zunächst mit einer losen Außenschicht von zerkleinerten thermoplastischen Kunststoffen versieht und dann in einer Form auf Temperaturen oberhalb des Erweichungspunktes der Kunststoffe erwärmt. Zur Befestigung der zerkleinerten thermoplastischen Kunststoffe auf den porösen Formkörpern verwendet man zweckmäßig einen Klebstoff oder ein Lösungsmittel bzw. Lösungsmittelmischungen, welche die Kunststoffe anquellen.
- Für die lose Außenschicht können die gleichen Kunststoffe wie für den porösen Formkörper verwendet werden. Man kann aber auch einen anderen beliebigen thermoplastischen Kunststoff verwenden, soweit sich dieser mit dem Kunststoff des Innenteils verbinden läßt. Falls Kunststoffe miteinander verbunden werden sollen, für die kein gemeinsames Lösungsmittel bzw. geeigneter Klebstoff bekannt ist, kann man die porösen Kunststofformkörper zunächst mit einer Lackschicht aus einem derartigen Material versehen, welches sich mit dem zerkleinerten thermoplastischen Kunststoff gut verkleben läßt. Die zerkleinerten thermoplastischen Kunststoffe können auch Weichmacher, Pigmente, Farbstoffe oder andere Zusatzstoffe enthalten.
- Das neue Verfahren besitzt besondere Bedeutung für die Herstellung von Schwimmkörpern aus geschäumtem Polystyrol, die sich bis zu Wassertiefen von etwa 500-bis 8oo m verwenden lassen. Es kann aber auch für die Herstellung von Platten, Gefäßen, Behältern, Spielsachen, Figuren u. dgl. dienen, bei denen ein gefälliges Aussehen, verbunden mit einer hohen Oberflächenhärte, Oberflächenglanz und Abriesbfestigkeit, verlangt wird. Die mit der geschlossenen, porenfreien Oberfläche versehenen Formkörper können zusätzlich in beliebiger Weise lackiert, bedruckt oder bemalt werden.
- Man hat zwar schon Formkörper, unter anderem auch Schwimmkörper, aus porösen Kunststoffen, beispielsweise aus Schaumpolystyrol, hergestellt.
- Es war aber nachteilig, daß derartige Schwimmkörper keine geschlossene Oberfläche besitzen, wodurch ihre geringe Druckfestigkeit und ein gerisses Aufnahmevermögen für Flüssigkeiten, wie Wasser, bedingt ist. Aus diesem Grund sind die bekannten Schwimmkörper aus Schaumpolystyrol für bestimmte Anwendufigsgebiete, z. B. in der Fischerei für Ste5l-, Treib- und Schleppnetze, wenig geeignet, da sie bei Erreichung von Wassertiefen von etwa 200 bis 250 m durch den Wasserdruck deformiert und dadurch unbrauchbar werden. Man hat auch schon versucht, die Oberfläche dieser Formkörper durch Lackieren, Versehen mit einer Paraffinschicht oder durch' Metallisieren gegen höhere Wasserdrücke weniger empfindlich zu machen, doch bedingt dies verfahrensmäßig Nachteile. Außerdem ist meist die Haftung bzw. Verbindung der Außenschicht mit dem Schaumkörper nicht genügend stark.
- Es ist auch bekannt, durch Erwärmen von porösen Kunststoffmassen diese an der Oberfläche zu erweichen und dadurch eine Haut auf diesen Massen herzustellen. Bei dieser Arbeitsweise erhält man aber nicht vollkommen geschlossene Oberflächenschichten, und auch die mechanischen Eigenschaften, z.B. die Druckfestigkeit, solcher Massen befnedigen nicht.
- Beispiel I 333 g zerkleinertes Polystyrol, das 60/0 Petroläther von den Siedegrenzen 35 bis 550 in homogener Verteilung enthält, werden in eine kugelförmige Form mit einem Volumen von 1000 ccm eingefüllt. Diese Form wird dann 25 Minuten in Wasser von 950 gelagert, wodurch eine poröse Kugel vom spezifischen Gewicht 0,3 entsteht. Die Kugel wird nachher in derselben Form noch Ioo Minuten in. heißer Luft von I-500 gelagert.
- Hierbei bildet sich eine geschlossene, glänzende Oberfläche aus. Die Druckfestigkeit dieser Kugel liegt über 50 atü Druck. Eine entsprechende Kugel aus Schaumpolystyrol zeigt ohne diese thermische Nachbehandlung nur eine Druckfestigkeit von etwa 20 atü.
- Beispiel 2 Eine Platte aus porösem Polyvinylchlorid vom spezifischen Gewicht 0,3 wird unmittelbar nach der Herstellung in eine geschlossene, dicht anliegende Form gebracht und 25 Minuten bei 1900 gelagert.
- Nach dem Abkühlen wird entformt. Man erhält eine Platte mit einem geschlossenen, porenfreien Überzug von einer Stärke von etwa 0,3 mm.
- Beispiel 3 Aus zerkleinertem Polystyrol, das in homogener Verteilung 6 0/o Petroläther von den Siedegrenzen 42 biis 550 enthält, wird in einer Form durch Aufschäumen in Wasser ein poröser, kugelförmiger Formkörper vom spezifischen Gewicht 0,2 hergestellt. Dieser Formkörper wird in ein Lösungsmittelgemisch aus 50 Teilen Methanol und 50 Teilen Methylenchlorid getaucht und sofort mit feinkörnigem Polystyrol bestreut. Es hildet sich eine aus zerkleinertem Polystyrol bestehende lose Außenschicht auf dem kugel förmi gen Formkörper aus. Der Vorgang des Tauchens und Bestreuens wird fünfmal wiederholt. Der so vorbereitete Formkörper wird nun in eine zweiteilige, verschließbare, druckfeste, kugelförmige' Metallform, die etwas größer als der vorbereitete Formkörper ist, eingebracht und 25 Minuten bei I700 gelagert. Nach dem Abkühlen erhält man einen Formkörper mit einer harten, glänzenden und geschlossenen Oberfläche. Die Wandstärke der Außenschicht beträgt 6 mm. Die Kugel eignet sich ausgezeichnet als Schwimmkörper für Stell-, Treib- und Schleppnetze für Wassertiefen bis zu 8oo m.
- Beispiel 4 Ein wie im Beispiel 3 hergestellter poröser Formkörper aus Polystyrol vom spezifischen Gewicht o,2 wird durch Besprühen mit einer Lackschicht auf Basis von Polyvinylchlorid versehen. Dann wird der Formkörper in ein Lösungsmittelgemisch aus 50 Te!ilen Methanol und 50 Teilen Cyclohexanon getaucht und mit pulverförmigem Polyvinylchlorid bestreut. Der Vorgang des Tauchens und Bestreuens wird fünfmal wiederholt. Dann wird der Formkörper in eine zweiteilige, geschlossene, druckfeste, kugelförmige Metallform gebracht und 30 Minuten auf I60° erwärmt. Nach dem Abkühlen erhält man einen Formkörper mit einer geschlossenen, harten Oberfläche vom spezifischen Gewicht o,4, dessen Oberfläche schwer entflammbar ist.
- Beispiel 5 Ein birnenförmiger poröser Formkörper aus Polymethacrylsäuremethylester vom spezifischen Gewicht 0,2 wird mit einer Is°/oigen Lösung eines Polyamids in go Teilen Methanol und Io Teilen Wasser besprüht. Das Polyamid wurde durch Polykondensation von 35 Teilen adipinsaurem Hexamethylendiamin, 35 Teilen adipinsaurem 4, 4,-Diaminodicyclohexylmethan und 30 Teilen e-Aminocapronsäure hergestellt. Nach dem Trocknen der Lackschicht wird der Formkörper mit einem Gemisch aus 50 Teilen Tetrachlorkohlenstoff und 50 Teillen Äthylalkohol bestrichen und unmittelbar hierauf mit einem pulverförmigen Polyamid der gleichen Zusammensetzung wie das zur Lackierung verwendete bestreut. Der Vorgang des Bestreichens und Bestreuens wird so oft wiederholt, bis sich eine lose Außenschicht aus Polyamid von einer Stärke von etwa 6 mm gebildet hat. Der Formkörper wird dann in eine birnenförmige, verschließbare, druckfeste Metallform gebracht und 30 Minuten auf I90° erwärmt. Nach dem Abkühlen erhält man einen Formkörper mit einer geschlossenen Außenschicht aus Polyamid vom spezifischen Gewicht 0,5, der als Boje Verwendung finden kann.
- Beispiel 6 Es wird eine poröse Platte von den Dimensionen 400 400 40 mm aus Polystyrol vom spezifischen Gewicht 0,03 hergestellt. Als Ausgangsmaterial wurde zerkleinertes, petrolätherhaltiges Polystyrol verwendet. Auf der Platte wird ein etwa 1 mm dicker Überzug aus zerkleinertem Polystyrol mit Hilfe von Polyvinylmethyläther fixiert. Dieser Formkörper wird dann in eine verschließbare Form von den Dimensionen 402 402 42 mm eingebracht und Io Minuten in Wasserdampf bei I300 gelagert.
- Man erhält nach dem Abkühlen einen Formkörper mit einer geschlossenen, harten Oberfläche. Die Wärmebehandlung kann auch durch 15 Minuten langes Lagern der Form in Wasser von 95 bis IooO vorgenommen werden.
- Beispiel 7 Es wird ein poröser Formkörper aus Polystyrol, von den gleichen Dimensionen wie im Beispiel 6 angeführt, hergestellt. Dann wird auf die Unterseite einer verschließbaren Form von den Dimensionen 400 400 40 mm so viel verschieden eingefärbtes, zerkleinertes Polystyrol eingestreut, daß der Boden vollkommen bedeckt ist. Hierauf wird in diese Form der poröse Formkörper eingebracht und die Form geschlossen. Anschließend wird die Form 20 Minuten bei 95 bis IooO im Wasser gelagert. Nach dem Erkalten wird entformt. Man erhält einen auf der Unterseite mit einer harten Oberfläche versehenen Körper, der bunt gemustert ist und z. B. als Wandplatte Verwendung finden kann.
- Beispiel 8 Es wird eine poröse Platte aus Polystyrol-gemäß Beispiel 6 von den Dimensionen 400 400 40 mm und dem spezifischen Gewicht 0,03 angefertigt. Die Platte wird allseitig so zusammengedrückt, daß ihre Dimensionen 398 398 38 mm betragen. Dann wird aus mit einer Lösung von Polyvinylmethyläther benetztem zerkleinertem Polystyrol ein etwa I mm dicker Überzug auf der Platte erzeugt und anschließend die Platte in die Form eingelegt. Die Form wird nun geschlossen und 5 Minuten in Wasserdampfatmosphäre bei I700 gelagert. Es entsteht ein allseitig mit Polystyrol umhüllter Körper von hoher Druckfestigkeit, der z. B. als Einlage sehr gut geeignet ist.
- Es lassen sich auch durch Umlauf von erwärmtem Öl beheizte Formen verwenden. Durch Steigerung der Formtemperatur z. B. auf I90° kann die Einwirkungszeit verkürzt werden. In ähnlicher Weise kann das Aufwärmen der Form auch in einer Presse durch Heizen des Ober- und Unterteiles der Form erfolgen.
Claims (3)
- PATENTANSPRÜCHE: I. Weiterführung des Verfahrens zur Herstellung poröser Formkörper aus thermo- plastischen Kunststoffen gemäß Patent 94I 389 unter Ausbildung einer nicht porösen Oberflächenschicht durch Erwärmen, dadurch gekennzeichnet, daß man die porösen Kunststoffformkörper in Formen, die nicht gasdicht schließen, so lange auf Temperaturen oberhalb des Erveichungsbeneiches des betreffenden Kunststoffes erwärmt, bis der Kunststoff an der Oberfläche der Formkörper geschmolzen ist.
- 2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß für die Erwärmung in den Formen Temperaturen verwendet werden, die 50 bis I00° über dem Erweichungspunkt des entsprechenden Kunststoffes liegen.
- 3. Verfahren nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die porösen Formkörper vor ihrer Einführung in die Formen mit einer losen Schicht aus einem zerkleinerten thermoplastischen Kunststoff versieht.In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 744 864; belgische Patentschrift Nr. 496 635; USA.-Patentschrift Nr. 2 525 966; deutsche Patentschriften Nr. 806 733, 851 851.
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