NL9201054A

NL9201054A - Werkwijze ter vervaardiging van een structuurschuim.

Info

Publication number: NL9201054A
Application number: NL9201054A
Authority: NL
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 1992-06-15
Filing date: 1992-06-15
Publication date: 1994-01-03
Also published as: JPH0673219A; CA2097649A1; EP0574676A1

Description

Werkwijze ter vervaardiging van een structuurschuim.

Voor het verkrijgen van structuurschuimen van kunststoffen wordt de kunststof met een opblaasmiddel gemengd en daarna onderworpen aan een vormgevingsstap bij een temperatuur die hoger is dan de ontledingstem-peratuur van het opblaasmiddel. Hierbij ontstaat gas dat een celstructuur in het materiaal bewerkstelligt en daardoor de dichtheid verlaagt. Over het algemeen geldt daarbij hoe fijner de celstructuur des te beter de mechanische eigenschappen.

Normaliter wordt het opblaasmiddel in een concentraat . verwerkt door droog mengen van de kunststof en het opblaasmiddel en vervolgens extruderen onder zeer gecontroleerde temperatuur waarbij onder de ontledings-temperatuur van het opblaasmiddel dient te worden gewerkt. Bij sommige kunststoffen moet bij betrekkelijk hoge temperaturen van bij voorbeeld 250°C worden geëxtrudeerd. Dit brengt produktieproblemen met zich mee.

Gevonden is dat het opblaasmiddel in een tweede kunststof kan worden opgenomen bij temperaturen die niet boven 50°C behoeven te liggen. Het verkregen concentraat kan worden toegevoegd aan de kunststof en bij ontleding van het opblaasmiddel verkrijgt men het gewenste structuurschuim.

Volgens de uitvinding worden de bovengenoemde produktieproblemen bij de verwerking van het opblaasmiddel overwonnen en wordt een in de praktijk belangrijke verlaging van het soortgelijk gewicht van het structuurschuim verkregen hetgeen tot een aanzienlijke kostenbesparing leidt. Bovendien wordt met de werkwijze volgens de uitvinding een fijnere celstructuur verkregen.

De werkwijze volgens de uitvinding wordt gekenmerkt doordat men een concentraat van het opblaasmiddel in een tweede kunststof als drager bereidt door een emulsie van de tweede kunststof te vermengen met het opblaasmiddel, door vervolgens uit de emulsie een innig mengsel (concentraat) van de tweede kunststof en het opblaasmiddel op gebruikelijke wijze te isoleren, men het concentraat vervolgens aan de eerste kunststof toevoegt en het geheel onderwerpt aan een vormbewerking bij een temperatuur boven de ontledingstemperatuur van het opblaasmiddel onder opschuiming van het mengsel.

Bij de werkwijze volgens de uitvinding kunnen de eerste kunststof (dat wil zeggen de kunststof waaruit het structuurschuim wordt vervaardigd) en de tweede kunststof (dat wil zeggen de kunststof die in het concentraat als drager wordt gebruikt) gelijk of verschillend zijn.

De werkwijze volgens de uitvinding is geschikt voor het bereiden van een structuurschuim van alle mogelijke soorten kunststoffen. De werkwijze is in het bijzonder geschikt voor kunststoffen die bij relatief hoge temperaturen geëtrudeerd moeten worden zoals aromatische polycarbonaten, polyfenyleenether, polyalkyleenftalaten, ABS harsen of polymeermengsels die een of meer van de zojuist genoemde polymeren bevatten. In combinatie met de zojuist genoemde kunststoffen verdient het in het bijzonder de voorkeur als drager (tweede kunststof) een polymeer of copolymeer toe te passen dat eenheden afgeleid van een vinylaromatisch polymeer zoals styreen bevat. Bijzonder geschikt zijn als drager poly(styreen-methacrylaat) copolymeren.

Een voordeel van poly(styreen-methylacrylaat) copolymeren is dat deze over het algemeen een lagere viscositeit bezitten dan bijv. polycarbonaten. Door deze eigenschap en door het gemakkelijk oplossen van poly(styreen-methylacrylaat) in vele kunststoffen is dit materiaal een voortreffelijke drager voor het verkrijgen van een homogene dispersie van het opblaasmiddel in de smelt. Hierdoor verkrijgt men een fijnere celstructuur en een geringere dichtheid.

Als opblaasmiddel kan men bijvoorbeeld 5-fenyltetrazool of azobiscarbonamide toepassen.

De concentratie van het opblaasmiddel in de drager, bijvoorbeeld in het poly(styreen-methylacrylaat), varieert binnen een ruim trajekt en kan bijvoorbeeld circa 15-35 gewichts % bedragen; bij voorkeur is deze concentratie circa 20-30 % en nog meer bij voorkeur circa 25 %.

Voorbeeld 1

Men mengde bij omgevingstemperatuur een opblaasmiddel (5-fenyltetrazool) met een emulsie van poly(styreen-methylacrylaat) in een dusdanige meng-verhouding dat na isoleren van de vaste stof een concentraat met 25 gewichts-procent van het opblaasmiddel werd verkregen. Het verkregen concentraat werd toegevoegd aan een polycarbonaat met 6 % glas als vulstof.

Verder werd een extrudaat bereid door 8,5 gewichtsprocent van hetzelfde opblaasmiddel te extru-deren met een mengsel van eenzelfde polycarbonaat met 6% glas als vulstof.

Dit laatste concentraat werd verkregen door droog mengen en extruderen met een Werner-Pfleiderer extru-deerinrichting met dubbele schroef waarbij de smelttem-peratuur beneden 250°C werd gehouden; de verkregen strengen werden tot granulaat gehakt.

Het concentraat volgens de uitvinding werd aan het polycarbonaat (met 6% glas) toegevoegd in een hoeveelheid van l volume %, het tweede, door extrusie verkregen, concentraat werd in een hoeveelheid van 3 volume % toegevoegd.

De toevoeging van het eerste en het tweede concentraten aan het polycarbonaat vond plaats door in het voedingssysteem van een spuitgietmachine het met glas gevulde polycarbonaat te brengen. Daarna werden het 25 % opblaasmiddel-bevattende mengsel volgens de uitvinding respectievelijk het 8,5 % opblaasmiddel bevattende concentraat aan het polycarbonaat toegevoegd en vond spuitgieten plaats onder vorming van een deksel van een zekeringenkast. De cilindertemperatuur bedroeg 285°C.

Men verkreeg met de werkwijze volgens de uitvinding een gevormd deksel met een gewicht van 2,56 kg. Het onder vergelijkbare omstandigheden, maar uitgaande van het tweede concentraat, verkregen deksel met hetzelfde volume bezat een gewicht van 2,82 kg. Het eerstgenoemde deksel vertoonde een fijnere celstructuur. In alle andere opzichten waren de beide deksels geheel vergelijkbaar.

Voorbeeld 2

Concentraat A: 8,5 gew.% 5-fenyltetrazool in polycar-bonaat (ter vergelijking)

Men mengde 5-fenyltetrazool met een polycarbonaat-poeder (met een gemiddeld molecuulgewicht van 18.000) en extrudeerde het mengsel vervolgens op een Werner-Pfleiderer extrudeerinrichting met dubbele schroef, waarbij de smelttemperatuur beneden 250°C werd gehouden. De verkregen strengen werden tot granulaat gehakt.

Concentraat B: 25 gew.% 5-fenyltetrazool in poly-(styreen-methacrylaat).

Bij omgevingstemperatuur mengde men 5-fenyltetrazool met een poly(styreen-methylacrylaat) emulsie. Daaruit werd op gebruikelijke wijze de vaste stof in de vorm van een concentraat geïsoleerd. Het verkregen poedervormige concentraat bevatte 50 gew.% 5-fenyltetrazool; dit mengsel werd om praktische redenen (het laagste doseringsvolume op de spuitgietmachine bedraagt 1 volume %) in een verhouding van 1:1 gemengd met eenzelfde polycarbonaatpoeder als gebruikt bij de bereiding van concentraat A. Het resulterende concentraat B bevatte dus 25 gew.% 5-fenyl-tetrazool.

Het spuitgieten vond op dezelfde wijze en onder dezelfde omstandigheden als in voorbeeld 1 plaats en ook in dit voorbeeld vervaardigde men een deksel voor een zekeringenkast. Men voerde 3 verschillende experimenten uit als aangegeven in de onderstaande tabel

Celstructuur en oppervlak onregelmatig regelmatig onregelmatig

Bij experiment nr. 2 (volgens de uitvinding) werd een beter eindproduct verkregen met een betere celstructuur en een lager soortgelijk gewicht. Ook bij toepassing van hogere concentraties opblaasmiddel (experiment 3) lukte het niet met de bekende werkwijze de resultaten van de werkwijze volgens de uitvinding te evenaren.

Claims

3. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de eerste en de tweede kunststof verschillend zijn.
4. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk dat de tweede kunststof een poly(styreen-methacrylaat) copo-lymeer is.
5. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk dat de eerste kunststof een aromatisch polycarbonaat is.
6. Werkwijze volgens conclusiï 1, met het kenmerk dat de eerste kunststof een polyfenyleenetherhars is.
7. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk dat de eeste kunststof een ABS-hars is.
8. Werkwijze, volgens conclusie 1, met het kenmerk dat men als opblaasmiddel 5-fenyltetrazool toepast.
9. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk dat men als vormbewerking spuitgieten toepast.
10. Werkwijze volgens conclusie 4, met het kenmerk dat men een concentratie van circa 15-35 % opblaasmiddel in het styreen-methylmethacrylaat copolymeer toepast. II. werkwijze volgens conclusie 4, met het kenmerk dat men een concentratie van circa 20-30 % opblaasmiddel in het styreen-methylmethacrylaat copolymeer toepast.
12. Werkwijze voor het bereiden van een concentraat van een opblaasmiddel en een kunststof, met het kenmerk, dat men het opblaasmiddel met een emulsie van de kunststof vermengt en uit de verkregen emulsie een innig mengsel (=concentraat) van de kunststof en het opblaasmiddel op gebruikelijke wijze isoleert.
13. Werkwijze volgens conclusie 12, met het kenmerk, dat men een emulsie van een poly(styreen-methacrylaat toepast.