DEST000628MA

DEST000628MA - Process for the production of porous bodies from organic plastics

Info

Publication number: DEST000628MA
Authority: DE
Inventors: Klaus Dr.-Ing. Stoeckhert
Original assignee: Stoeckhert, Klaus, Dr.-Ing., Hannover
Publication date: 1950-12-07

Description

Es ist bekannt, aus Naturstoffen wie Kautschuk und aus Kunststoffen, insbesondere solchen thermoplastischer Natur, Schaum-, Schwamm- oder zellige Stoffe herzustellen. Dies wird z.B. so ausgeführt, dass das Rohmaterial mit einem in der Hitze Gase, wie Stickstoff oder Kohlensäure, abspaltenden Mittel gemischt, heiss verpresst und nach Entfernung aus der Form nochmals erwärmt wird, so daß das sich ausdehnende Gas eine zellige Struktur hervorruft. Bei härtbaren Stoffen, wie z.B. bei Phenolharzen, ist es bekannt, durch Säure zersetzliche Stoffe wie Carbonate zuzufügen, die durch die Einwirkung einer gleichzeitig die Härtung des Harzes bewirkenden Säure zersetzt werden, so dass Schäumungs- und Härtungsvorgang gleichzeitig verlaufen. Schliesslich entstehen durch die Reaktion von Di-Isocyanaten mit carboxylgruppenhaltigen Alkydharzen Schaumstoffe, wobei auch hier die Härtung und das Aufschäumen annähernd gleichzeitig vor sich gehen.It is known to produce foam, sponge or cellular materials from natural materials such as rubber and from plastics, in particular those of a thermoplastic nature. This is done, for example, in such a way that the raw material is mixed with an agent that splits off gases such as nitrogen or carbon dioxide, hot-pressed and, after removal from the mold, heated again so that the expanding gas creates a cellular structure. In the case of curable substances, such as phenolic resins, for example, it is known to add substances which can be decomposed by acid, such as carbonates, which are decomposed by the action of an acid which simultaneously causes the resin to harden, so that the foaming and hardening process take place simultaneously. Finally, the reaction of di-isocyanates with alkyd resins containing carboxyl groups results in foams, with hardening and foaming here also occurring approximately at the same time.

Auf solche Weise werden entweder schwammartige Stoffe verhältnismässig grobporiger und vor allem stets unregelmässiger Struktur erhalten, d.h. es finden sich feine Poren neben weiten Kanälen. Auch lassen sich zellige Stoffe herstellen, die aus zahllosen von einander abgeschlossenen Gasbläschen bestehen und daher eine hohe Druckelastizität aufweisen.In this way, either sponge-like substances are obtained with relatively large pores and, above all, always with an irregular structure, i.e. there are fine pores next to wide channels. Cellular substances can also be produced, which consist of countless mutually sealed gas bubbles and therefore have a high level of pressure elasticity.

Derartige Schaumstoffe haben als Wärme- und Kältedämmstoff besondere Vorteile. Hierbei ist die Abgeschlossenheit der Zellen durchaus erwünscht. Für Schalldämmstoffe dagegen sucht man nach einem Stoff, der möglichst feine und zahlreiche Poren etwa gleicher Weite aufweist, die das Material vollkommen durchsetzen, also nicht die Form von Zellen oder Bläschen, sondern von Kanälen aufweisen.Such foams have particular advantages as heat and cold insulation. Here, the cells should be closed off. For soundproofing materials, on the other hand, one looks for a material that has as fine and numerous pores as possible of roughly the same size that penetrate the material completely, i.e. not in the form of cells or bubbles, but rather of channels.

Dies konnte bisher nicht erreicht werden, weil entweder abgeschlossene Zellen oder viel zu grosse und unregelmässige Kanäle entstanden.So far this could not be achieved because either closed cells or much too large and irregular canals were created.

Ein gemeinsames Charakteristikum der bisher bekannten Verfahren ist ferner, dass die Masse zuerst zu zusammenhängenden Blöcken geformt und dann aufgeschäumt wird. Es ist klar, dass hierbei zumindest in einer Dimension keine Masshaltigkeit gewährleistet werden kann, weil nicht ganz genau vorhergesehen werden kann, bis zu welchem Punkt sich die Masse ausdehnen wird.A common characteristic of the previously known methods is also that the mass is first formed into coherent blocks and then foamed. It is clear that in this case, at least in one dimension, no dimensional accuracy can be guaranteed because it cannot be foreseen exactly up to which point the mass will expand.

Es wurde nun gefunden, dass man poröse Körper mit, falls gewünscht, sehr feinen, vor allem aber gleichmässigen Poren in Form durchgehender Kanäle erhalten kann, wenn man die Reihenfolge der Arbeitsverfahren umkehrt, indem man zunächst in poröses Gebilde herstellt und dann unter Erhaltung der äusseren Form die Verfestigung vornimmt. Dies geschieht in der Weise, dass man dauernd oder zeitweilig thermoplastische organische Kunststoff in loser Schüttung oder in mehr oder weniger stark gepresstem Zustand dem Einfluss eines hochfrequenten elektrischen Feldes aussetzt, wobei die Teilchen in gewünschtem und vorherbestimmtem Ausmass miteinander verschmelzen bzw. verfritten. Dabei ist es möglich, vorher noch Weichmacher, Streckmittel, Füll- und Farbstoffe zuzusetzen und hierdurch die mechanischen, chemischen, physikalischen und elektrischen Eigenschaften des porösen Materials sowie sein äusseres Aussehen zu beeinflussen. Unter dauernd thermoplastischen Kunststoffen sollen dabei diejenigen verstanden werden, welche üblicherweise als "Thermoplaste" bezeichnet werden, während zeitweilig thermoplastisch z.B. die sog. wärmehärtbaren Harze vor ihrer endgültigen Aushärtung sind. Es ist also möglich, den Erfindungsgedanken ebenso beispielsweise auf Polyvinylchlorid wie auf Phenolharze im Resol- oder Resitol-Zustand anzuwenden; im ersteren Fall bleibt die Thermoplastizität nach der Hitzeeinwirkung des hochfrequenten elektrischen Feldes erhalten, im zweiten verschwindet sie durch die eintretende Härtung des Phenolharzes zum Resit.It has now been found that porous bodies with, if desired, very fine, but above all uniform pores in the form of continuous channels, can be obtained if the sequence of the working processes is reversed by first producing a porous structure and then preserving the outer structure Form which solidifies. This is done by exposing thermoplastic organic plastic in bulk or in a more or less strongly pressed state to the influence of a high-frequency electric field, with the particles fusing or fritting with one another to the desired and predetermined extent. It is possible to add plasticizers, extenders, fillers and dyes beforehand and thereby influence the mechanical, chemical, physical and electrical properties of the porous material and its external appearance. Permanent thermoplastics should be understood to mean those which are usually referred to as "thermoplastics", while temporarily thermoplastic, e.g. the so-called thermosetting resins, are prior to their final hardening. It is therefore possible to apply the idea of the invention as well, for example, to polyvinyl chloride as to phenolic resins in the resole or resitol state; in the first case the thermoplasticity is retained after the action of heat from the high-frequency electric field, in the second it disappears due to the hardening of the phenolic resin to form resit.

Werden die Rohstoffe ohne Pressung zwischen die Elektroden gegeben, so hat der entstehende Porenkörper ein spez. Gewicht, welches sich aus dem Schüttgewicht der Rohstoffe ergibt. Durch mehr oder weniger starke Pressung kann man das Porenvolumen verkleinern, bis man zum absoluten spez. Gewicht gelangt. Eine Erniedrigung des spez. Gewichts ist durch Zusatz entsprechender leichter Füllstoffe möglich; sind diese beispielsweise wasserlöslich, so können sie aus dem fertigen Porenkörper in bekannter Weise herausgewaschen werden, wobei Porenzahl und -Grösse sich vermehren.If the raw materials are placed between the electrodes without being pressed, the resulting porous body has a specific Weight, which results from the bulk weight of the raw materials. By more or less strong pressure you can reduce the pore volume until you get to the absolute spec. Weight gets. A degradation of the spec. Weight is possible by adding appropriate light fillers; if these are, for example, water-soluble, they can be washed out of the finished pore body in a known manner, the number and size of pores increasing.

Die Gestalt des Ausgangsrohstoffes ist insofern von Bedeutung, als kugelrunde Teilchen sich zu einer dichten Kugelpackung zusammenlagern, also ein verhältnismässig dichtes Material ergeben, während hohle, unregelmässig geformte und vor allem vieleckige Teilchen ein grösseres Porenvolumen zwischen sich frei lassen. Dabei ist man in der absoluten Grösse der Teilchen innerhalb sehr weiter Grenzen unabhängig.The shape of the starting raw material is important as spherical particles combine to form a dense packing of spheres, i.e. a relatively dense material, while hollow, irregularly shaped and, above all, polygonal particles leave a larger pore volume free between them. You are independent within very wide limits in terms of the absolute size of the particles.

Die erhaltenen Fertigteile besitzen, wenn die Elektroden zueinander parallel standen, die Form von Platten; durch entsprechende Ausbildung der Elektroden können jedoch auch andere Formen hergestellt werden, wobei jedoch stets zunächst durch Schüttung des losen Rohmaterials die Endform ausgebildet und dann erst unter Erhaltung der Gestalt die Verfestigung vorgenommen wird.When the electrodes were parallel to one another, the finished parts obtained have the shape of plates; However, other shapes can also be produced by appropriately designing the electrodes, although the final shape is always first formed by pouring the loose raw material and only then is the solidification carried out while maintaining the shape.

Die Messgenauigkeit wird also in allen Fällen gewahrt.The measurement accuracy is therefore guaranteed in all cases.

Die so hergestellten Porenkörper können beispielsweise aus Schallschluckstoffe, als Leichtbaustoffe oder zum Immobilisieren von Flüssigkeitsmengen verwendet werden, wobei man sich durch Auswahl des Rohmaterials der Art der Flüssigkeit anpassen kann.The porous bodies produced in this way can be used, for example, from sound-absorbing materials, as lightweight construction materials or to immobilize quantities of liquid, it being possible to adapt to the type of liquid by selecting the raw material.

Ausführungsbeispiel: 400 g eines Polyvinylchlorids, welches einen Chlorgehalt von etwa 55,5% aufweist und durch Emulsionspolymerisation mit anschliessender Zerstäubungstrocknung hergestellt ist, wird in Form eines feinen weissen Pulvers auf eine Unterelektrode von 100 x 200 mm Abmessungen in 50 mm Schichthöhe aufgeschüttet. Randbegrenzungen aus nicht leitendem Material sorgen für das Zusammenhalten des Materials. Auf das Material wird ohne merklichen Druck eine Oberelektrode der gleichen Abmessungen gesenkt. Dann lässt man einen elektrischen Strom von 20 - 50 Millionen Schwingungen je Sekunde 15 - 60 Sekunden lang einwirken. Nach dem Abschalten des Stromes ist das Pulver zu einer zusammenhängenden porigen Platte von etwa 200% Wasseraufnahmevermögen verfrittet, welche beispielsweise als Schallschluckplatte verwendet werden kann. Die Druckfestigkeit der Platte nimmt dabei ohne Veränderung des Porenvolumens proportional zur Einwirkungszeit des Stromes zu.Exemplary embodiment: 400 g of a polyvinyl chloride, which has a chlorine content of about 55.5% and is produced by emulsion polymerization with subsequent spray drying, is poured in the form of a fine white powder onto a lower electrode measuring 100 x 200 mm in a layer height of 50 mm. Edge boundaries made of non-conductive material ensure that the material is held together. An upper electrode of the same dimensions is lowered onto the material without noticeable pressure. Then an electric current of 20-50 million oscillations per second is allowed to act for 15-60 seconds. After switching off the current, the powder is fritted to form a coherent porous plate with a water absorption capacity of around 200%, which can be used, for example, as a sound-absorbing plate. The compressive strength of the plate increases in proportion to the time the current is applied, without changing the pore volume.

Claims

Process for the production of porous bodies from organic plastics, characterized in that thermoplastic organic plastics in the form of polygonal or approximately round particles in loose or pressed bulk are exposed to a high-frequency electrical field until they are fritted.