SE448466B - Forfarande for framstellning av propencellplast - Google Patents

Description

15 20 25 30 3st 40 2 44s¿4eey Det visade sig sålunda att LD polyeten har hög smältspänning och ett smalt område inom vilket denna kan variera medan polypropen i allmänhet har låg smältspänning och ett stort område för sin variation. Under beaktande av detta smältspän- 'ningsförhâllande studerades förhållandet mellan smältspän- ningsvärdet och svârigheten.att lyckas vid polypropenexpan- sionsprocessen, varvid man fann att cellbrott vid expansionen inträdde 1 fall med lågt smältspänningsvärde och förekomst av ojämn yta genom ojämn ekpansion förekom när vidden i varia- tionen pâ smältspänningen var stor.

Med hänsyn till ovansagda framställdes polypropen med olika värden på smältspänningen och experiment utfördes för att undersöka förmågan att expandera dem. Resultatet blev att en likformig expansion kunde åstadkommas utan att cellen brast och en expanderad produkt fri från ojämnheter i ytan kunde erhållas när en polypropen med en minimismältspänning som ej svar lägre än ett bestämt värde och med ett smalt variations- _omrâde för smältspänningen användes.

Uppfinningen hänför sig till sålunda till ett förfarande för framställning av propencellplast, som kännetecknas av att man i en strängsprutmaskin matar in ett propenharts med ett mini- mivärde pâ smältspänningen av 3 g eller mera vid 190°C och ett maximi/minimiförhâllande för smältspänningen av 2,5 eller mindre tillsammans med ett kärn-ekpanderande-medel, smälter och plasticerar dem och därefter tillför ett flyktigt jäsme- del genom strängsprutmaskinens cylinder, likformigt blandar materialen och därefter strängsprutar blandningen till låg- tryckszonen under kylning. . V i 'De propenhartser som är lämpliga i samband med uppfinningen 'är hartser som huvudsakligen är sammansatta av polypropen med ett minimivärde på.smältspänningen av'3 g eller mera, före- trädesvis 5 g eller mera; vid 190°C och med ett maximi/minimi- förhållande för smältspänningen av 2,5 eller lägre och före- trädesvis 2;O eller lägre. Sådana hartser inkluderar iso- taktisk polypropen; eten-propensegmentpolymerisat; statis- tiska eten-propensampolymerísat och blandningar av tvâ eller flera av.dessa propenhartstyper. #5 10 15 20 25 30 35 40 448 466 à '3 Förutom ovannämnda kan_en polymer substans blandbar med nämnda propenhartstyper, såsom HD och LD polyetener, poly- buten-1, eten-vinylacetatsampolymerer, eten-propengummi, styrenbutadiengummi, eten-etylakrylatsampolymerer, jonomer och liknande blandas in i ovannämnda propenhartstyper an- tingen ensamma eller i form av en blandning av två eller flera polymerer så länge som polypropen är huvudkomponenten i den resulterande blandningen. _ Det är ookså möjligt att tillsätta olika tillsatser såsom oorganiskt fyllmedel, pigment, antioxidant, UV-absorptions- medel, bearbetningshjälpmedel och liknande.

Anledningen till varför ett propenharts med sådan specifice- rad smältspänning föredras i samband med uppfinningen är att ett sådant harts har ringa ojämnhet i sin viskositet och ger en strängsprutad produkt med en smälthållfasthet lämplig för att bilda skum så att vid tidpunkten för strängsprutningen- -expansionen likformíga celler kan bildas utan att de spricker goch som ger en högexpanderad produkt fri från ojämnheter i ytan.

Om ett propenharts används med en minsta smältspänning mindre än 3 g, som ligger utanför ramen för uppfinningen, spricker 'skummet vid expansionen så att man inte får någon expanderad produkt med högt expansionförhållande. Om ett propenharts an- vänds med ett maximi/minimiförhållande för smältspänningen som är större än 2,5 uppträder ojämnheter på grund av ojämn expansion så att man inte erhåller någon expanderad produkt med slät yta. ' Z De flyktiga jäsmedel lämpliga att använda i_samband med upp- finningen inkluderar alifatiska kolväten såsom pentan, butan, propan och liknande, fluoro-klorerade kolväten såsom diklor- tetrafluoretan, triklortrifluoretan, triklormonofluormetan, diklordifluormetan, diklormonofluormetan, dibromtetrafluor- etan och liknande osv. Bland dessa föredras fluorklorerade kolväten när det gäller att åstadkomma bearbetbarhet, ogif- tighet och flambeständighet, bland vilka en blandning be- stående av 90 - 30 viktprocent triklortrifluoretan och 10 - 10 15 20 25 30 35 40 448 466 a .f 70 viktprocent diklortetrafluoretan föredras speciellt efter- som den är utmärkt beträfifande impregneringsegenskaper gent- emot polypropen och uppšisar stabilitet vid strängsprutnings- expansionen och kan ge en propencellplast med fina celler och högt expansionsförhållande.

Vid beaktande av expanderingsformbarheten och kvaliteten hos den expanderade produkten ligger mängden jäsmedel som sättes till propenhartset företrädesüis inom omrâdet 5 - 50 viktdelar per 100 viktdelar propenharts. Om mängden jäsmedel understiger 5 viktdelar blir den mjukningsmedelliknande effekten av jäs- medlet liten, den strängsprutade produkten blir ej lätt att kontrollera vid den temperatur som är lämplig för expansionen och expansionsförhållandet (termen "expansionsförhållande" av- ser här att beteckna förhållandet mellan hartsets densitet och' den expanderade produktens densitet) kan inte bli högt. Med ökande mängd jäsmedel temperaturkontrollen lättare och expan- sionsförhållandet ökar så att en expanderad produkt med högt expansionsförhållande kan_uppnâs. Om emellertid mängden över- stiger 50 viktdelar äger en separation rum mellan harts och jâsmedel i strängsprutmaskinen och “expansion i munstycke" inträffar så att ytan på den expanderade produkten blir ojämn, och någon bra expanderad produkt ej uppnås.

Som kärnbildande medel som används i samband med uppfinningen för att reglera dispersionen och storleken på cellerna må näm- nas oorganiska ämnen såsom kalciumkarbonat, talk,lera, titan- oxid, kiseldioxid, bariumsulfat, diatomacêjord och liknande, koldioxidalstrade genom kombination av ett bikarbonat eller ett karbonat av natrium, kalium, ammonium eller liknande och, en oorganisk eller organisk syra såsom borsyra, citronsyra,, vinsyra eller liknande, termiskt sönderdelbara kemiska jäs- medeldsâsom'azodikarbonamid,,bensensulfonylhydrazid,Itoluenf sulfonylhydrazid och liknande. Bland dessa föredras fin- pulvriserade produkter av oorganiska substanser_såsom kalcium- karbonat, talk och liknande på grund av att de ihte.har någon inskränkning i strängsprutningstemperaturen.

Mängden kärnbildande medel kan välias inom omrâdet 0,01 -,5 _.í_._..__...- lå hf 10» 15 20 25 30 35 40 448 466 à sviktdelar per 100 viktdelar propenharts. Inom detta omrâde' föredras en mängd av mellan 0,1 - 3 viktdelar. I allmänhet ger en ökad mängd kärnhildande medel en mindre celldiameter.

Om emellertid mängden överstiger 5 viktdelar inträffar agglo- merering eller otillräcklig dispersion av kärnbildande sub- stans, varigenom diametern på cellen tvärtom blir större. Om mängden är mindre än 0,01 viktdel är den kärnbildande effek- ten för svag för att minska celldiametern.

Vad beträffar metoden att tillsätta det kärnbildande medlet till propenhartset kan man tillämpa torrblandningsmetod, för- rådsblandningsmetod och liknande.

Eftersom förfarandet enligt uppfinningen är en icke tvärbin- - dande strängsprutning-expansionsprocess, har det följande för- delar: (1) genom att ansluta olika former av munstycken till änden av strängsprutmaskinen kan ett polypropenskum med for- mer av ett rör, ark, stav etc; erhållas som en produkt med kontinuerlig längd.

Kl(2) Polypropenskum kan integralbeläggas på kopparrör eller liknande kontinuerligt genom strängsprutning. (3) Produktionsmetoden är relativt enkel. (4) I jämförelse med tvärbunden produkt kan produkten från denna metod ha kraftiga dimensioner. (5) Produktionskostnaden är låg.

Eftersom vidare propencellplasten framställd genom förfa- randet enligt uppfinningen har högt expansionsförhâllande och fina celler och har utmärkta värmeisolerande egenskaper Och värmebestänaignet är aen_pä ett tillfredsställande sätt användbar som värmeisolerande material, dämpningsmaterial och liknande., l Uppfinningen belyses närmare nedan under hänvisning till ut- S: 10 15 20 25 30 35 40 448 4660 föringsexempel, vilka kan modifieras utan att man går utan- för uppfinningens ram. p I ' I exemplen uppmättes smältspänningen enligt följande metod.

Mätning av smältspänning: p med användning av smältspänningsmätare tillverkad av Toyo Seiki strängsprutades en smält polymer upphettad till 190°C genom ett munstycke med en borediameter av 2,095 mm, en längd av 8 mm och en inmatningsvinkel av 45° vid en hastighet av 0,72 cm3/min. 0en strängsprntade produkten matades-genom en spänningsdetekterande rulle och lindades upp med en hastighet av 3 m/min. Spänningen vid denna tidpunkt detekterades med hjälp av en differentialomformare och noterades på en skriva- *re för bestämning av minimivärdet på spänningen (M.T.min) och maximivärdet på spänningen (M.T,max). Vidare framräknades förhållandet M.T,max/M.T.min som ett mätt på vidden av Varia-0 tionen hos smältspänningen.

Exempel 1_d p p p 0 Till 100 viktdelar av en polypropen (smältindex 0,7 g/10 min, specifik vikt 0,91) med ett minimivärde på smältspänningen (M.T.min) av 5,8 g, ett maximivärde pâ smältspänningen (M.T.max) av 10 g vid 190°C och ett förhållande M.T.max/ Maumin av 1,72 sattes 0,5 'viktaei talk Hnicro-wnite " áfi 50005) som kärnbildande medel och blandningen torrblanda- des med en Henschel-omrörare för erhållande av ett material för expansionshearbetning.p 0 0 0 En strängsprutnings-expansionsmetod tillämpades med använd- ning av en strängsprutnings-expansionsapparat, i vilken den första strängsprutan (borediameter 50 mm, L/D = 23) med ett injektionshâl för jäsmedel pâ cylindern var kopplad i serie med den andra strängsprutmaskinen (borediameter 40 mm, L/D =d 20) med en mantel för kylolja på cylindern och i spetsen an- sluten till en statisk omrörare (borediameter 2,54 cm, ele- mentantal 9).

Först matades ovannämnda material i en mängd av 6,4 kg/h till den första strängsprutmaskinen, vars temperatur var inställd __: 10 15 20 25 30 35' '40 _ . -.-J 448 466 7 på 200°C. Till ett område 1 strängsprutmaskinen, där materia- let var smält och knådat injicerades en blandning bestående a av 80 viktprocent triklortrifluoretan och 20 viktprocent die klortetrafluoretan som jäsmedel i en mängd av 1,3 kg/h genom applicering av ett tryck av 120 kg/cmz. Den knådade bland- ningen matades till den andra strängsprutmaskinen via ett an- slutningsrör medan dess tryck.hö1ls vid 30 kg/cmz, varefter det kyldes till en temperatur av 158°C och därefter sprutades in.i atmosfärstryck via ett rörformande munstycke med en inner- diameter av 2-mm och en ytterdiameter av 5 mmloch expanderade däri för erhållande av en rörformad expanderad produkt med slät yta och med en innerdiameter av 12 mm och en ytterdiame- ter av 20 mm. Den sålunda erhållna expanderade produkten hade en densitet av 0,029 g/cm3, en celldiameter av 0,4 mm och god elasticitet.

*Exempel 2 - 4: Genom att använda olika polypropener, vars smältspänning vid 190°C låg inom det angivna området för uppfinningen utfördes strängsprutningsexpansion under samma betingelser som i exempel 1 för erhållande av rörformade expanderade produkter.

Dimensionerna, yttillstânden, densiteterna och skumdiametrar- na hos de expanderade produkterna framgår av efterföljande tabell 1. 0 7 ' Exempel 5 Till 100 viktdelar polypropen (smältindex 0,2 g/10 min., spe- cifik vikt 0,91) med ett värde M.T.min av 7,3 g, ett värde M.T.max av 9,3 g vid 190°C och ett förhållande M.T.max/M.T.min av 1,27 sattes 0,5 vixçtdel talk Cfnicro-white 7% sooos") som kärnbildande medel. Blandningen torrblandades i en Henscheljomrörare för erhållande av ett material lämpligt för expansionsbearbetning; Med användning av samma strängsprutnings-expansionsapparat som i exempel 1 matades materialet med en hastighet av 5,8 kg/h till den första strängsprutmaskinen inställd på 200°C.

I ett område av strängsprutmaskinen, där materialet var smält och knådat injicerades diklortetrafluoretan som jäsmedel i en 10 15 20- 25 30 35 . _ gg.. '8 mängd av 1,4 kg/h genom applicering av ett tryck av 100 kg/cmz. Den knådade blandningen matades till den andra sträng- v21 sprutmaskinen via anslutningsröret medan den knådade bland- ningen hölls vid ett tryck av 25 kg/cmz, varefter den knâda- o å de blandningen kyldes till en temperatur av 156°C0och där-0 efter strängsprutades i atmosfärstryck genom ett rörformande munstycke med en innerdiameter av 2 mm och en ytterdiameter av 5 mm och fick expandera däri för erhållande av en rörfor- mad expanderad produkt med slät vta.uppvisande en innerdia- meter av 11 mm och en_ytterdiameter av 21 mm.

Den sålunda erhållna expanderade produkten uppvisade en den- sitet av 0,026 g/cm3, en celldiameter av 0,6 mm och god elasticitet.

Med användning av en polypropen (smältindex 0,3 g/10 min., specif1k.vikt 0,91) med ett värde M.T,min av 4,5 g, ett värde M.T.max av 16,1.g vid 190°C och ett förhållande M.T.max/ 7 1 M.T.min av 3,58 genomfördes en strängsprutningsrexpansions- 0 process under samma betingelser som i exempel 01. Resultatet blev att en ojämn expansion ägde rum och ingenting annat erhölls än en produkt med ojämn yta. r"0 0 0 _ z Den expanderade produkten hade en innerdiameter av08 - 12 mm,0 en ytterdiameter av 19 - 25 mm, en densitet av 0,028 g/cm3 0och_en celldiameter av 0,4 mm. 0 0 0 Jämförelseexempel02 , 7 , Med användning av en polypropen (smältindex 3,0 g/10 min., specifik vikt 0,91) med ett värde M.T.min av 1,6 g, ett vär- de m.T.max av 3,5 g vid 19o°c och ett förhållande M.T.max/ M.T.min av 2,19 genomfördes en strängsprutningsexpansion under samma betingelser som i exempel 1. Resultatet blev att o 0 f ytan var ojämn på grund av att celler spruckit vid tidpunkten för expansionen och att hålrum bildades på grund av de grova och Stora cellerna, varför-någon bra expanderad produkt ej erhölls. 0 0 S: LD n! 9 r 448 466 __- Jämförelseexempel 3 Med användning av en polypropen (smältindex 0,7 g/10 min.L ' specifik vikt 0,91) med ett värde M.T.min av 1,8 g, ett vär- denmmax av 8,2 g vid 19o°c can ett förhållande Mulxmax/ aM.T.min av 4,56 genomfördes en strängsprutningsexpansion under samma betingelser som i exempel 1. Resultatet blev att ytan var ojämn på grund av att celler hade spruckit, häl- rum bildades på grund av närvaron av grova och stora celler och ojämnheter uppträdde på ytan på grund av ojämn expansion, varför man ej erhöll någon bra expanderad produkt. 10 ' 448 466 å» H cëwfio 1 .maa wNH>ouxw _°N1>. Nfnß @m.w N.w w\~ N.° N = mv» mfiN>oHxw N. OF Nf.N1 m_N @._ _°.N 1N = cswfio 1 mN|N_ NF|w Nm.N __wF m.N 1~_° _ Nmmawxw 1 1 1 lwwawummëwä = 1 11 PN 11NH FF NN.. 1 NNN NN.N NNNQ m 11=1 = 1 1 NN OP> m@_N1 _.N.N_ 1@.N mN~o N11 1: =.1 1 NP PP ,m.F1_ N.@ 1 m.N Og. N 11= »wHw1111 _ ON 1 NF NN.F of w.m N.o _ Nwmewxm _Es. 1 Asa. _. _ .1 1 wcwvm Hwumëmfifl Hwvwñnflw mw%.H.% Am.1 Am. A cflë oP\mv1 Iflflflßuæ luwuum .|Hmnnfl_ 1 B xmE.e.z1 cHE.a.2 .H.2 uxøøoum ømuwucmmxw 1ummHm:mm0Hm H N m Q N B 448 466 ï1 esufiwz >«4w=H=wHfln .Hwfifiwo m>oum »mo _ o. enufimn >~ wnfiøwfifln .umflmu m>oum SES 4.0 4 w~O~0 @.o «~Q~o _mm.o 4 _ m~o_Q. 44.0 m~o_o m«_o 4 @no_o @_0 4 4 m~o.ø ¿EE. U 4 ^~E0\m. umßflmawo Hw»wam«øA~@u ..m»uo«. F Hfiwnwa

Claims (3)

10 15 20 443 456m Patentkrav ___-fm)

1. Förfarande för framställning av en propencellplast, k ä n n e t e-c k n a t' avhatt ett propenharts, som vid 190°C uppvisar ett minimivärde på smältspänningen av 3 g eller dâröver och ett förhållande mellan maximivärdelmini- mivärde för smältspänningen av 2,5 eller därunäer matas in vf' t i en strängsprutmaskin tillsammans med ett kärnbildande me- del, smältning och plasticering därav företas, varefter ett flyktigt jäšmedel matas in från strängsprutmaskinens cylin- der, materialen blanaas likformigt och blandningen därefter strängsprutas i riktning mot lâgtryckszonen ünder kylning av blandningen. I ' ' 'rr I

2. Förfarande~enligt krav_1, k ä n n e t e c k n a t att propenhartset vid 19000 har ett minimiväråe på smält- spänningen av 5-Q eller_däröver och ett förhållande mellan maximivärde/minimivärde på smältspänningen av 2,0 eller där- under. "' âV .k ä¶n n eit e c kfn a tf av att det flyktiga jäsmedlet-är en blandning bestående av 90 - 30 viktprocentftriklortrifluóretan ech 10 - 70 viktprocent

3. Förfarande enligt krav f, diklortetrafluoretanß N23*