DE2012491A1 - Verfahren zur Herstellung von Formkörpern mit Zellstruktur - Google Patents

Description

Dp Dr. V.^!--

IuF. 985

SK/sp/W

L O N E₁A AG

ÖaölpslAäilis (Schweiz)

(Göschäftsleitühgl Basel)

Verfahren zur Herstellung von Formkörpern mit Zellstruktur

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von wöichen" Formkörpern mit Zellstruktur aus thermoplastischen Kunststoffen, ausgehend von kaltverformbaren Piastigelen, die übliche Treibmittel enthalten, durch Verformen dieser Plastigele zu Rohformkörpern, Einbringen der Rohformkörper in gegenüber den Ausmassen der Rohformkörper grössere und von der Gestalt der herzustellenden Formkörper unabhängige Druckbehälter, Füllen der Druckbehälter mit Druckgas, Erhitzen der unter Druck.stehenden Rohfprmkörper auf Temperaturen, bei welchen eine GelierungyuricT Zersetzung der Treibmittel stattfindet, Abkühlen der gelierten Körper auf Temperaturen unterhalb der Gelierungstemperatur und oberhalb der Temperaturdes plastisch-elastischen Bereichs, Erniedrigen des Drucks auf Ätmosphärendruck und Herausnehmen der Formkörper aus dem Druckbehälter.

Es ist aus dem schweizerischen Patent 381 419 bekannt, Formstücke aus Zellmaterial aus Plastigelen herzustellen. Die Plastigele werden, nachdem sie gegebenenfalls entlüftet worden sind, verformt und diese Rohkörper in die Zellkörper übergeführt. Der Nachteil dieses Verfahrens

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ORIGINAL INSPECTED

besteht darin, dass die aus Plastigelen hergestellten Rohformkörper, die meist eine kittartige Struktur besitzen, leicht deformierbar sind und leicht brechen. Das.heisst, bei der Handhabung dieser Formkörper entstehen Fehlstellen. So wird z.B. die Oberfläche durch Berühren mit der Hand leicht eingedrückt.

Ziel der Erfindung ist, diesen Nachteil zu beseitigen. Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, das3 man Rohformkörper einsetzt, die durch Erhitzen auf eine Temperatur bis höchstens 5 - 1O⁰C unterhalb der Zersetzungstemperatur des Treibmittels soweit vorgeliert wurden, dass sie ohne Bruch und unerwünschte Deformation gehandhabt werden können.

Das Vorgelieren (teilweise Gelierung) kann vor, während oder nach der Formgebung durchgeführt werden. Im ersteren Fall wird das das Treibmittel enthaltende Plastigel in Form von Granalien vorgeliert^ und aus diesen vorgelierten Plastigelgranalien werden dann die Rohformkörper hergestellt. Dabei geht man beispielsweise so vor, dass man das Plastigel mittels Extruder in Bänder oder Felle'überführt, diese zur Vorgelierung auf Temperaturen, die höchstens 5 - 1O°C unterhalb der Zersetzungstemperatur des Treibmittels liegen, zweckmässig z.B. 90 - 130⁰C, bringt, die vorgelierten Bänder oder Felle in Granalien überführt und diese durch Extrudieren in die Rohformkörper überführt.

Im zweiten Fall kann beispielsweise so vorgegangen werden, dass man das Plastigel während des Verformens, z. B. ' Extrudierens, auf die zur Vorgelierung nötige Temperatur bringt. In manchen Fällen ist es auch möglich, von den Komponenten auszugehen und das während des Vermischens in der Formgebungsmaschine primär entstehende Plastigel

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gleich während der weiteren Formgebung völlig au gelieren. Itt leteteren Falle wird das Plastigel verformt und als Rohformkörper auf Vörgelierungstemperatur gebracht. Die Zeit, die zur Vorgelierung benötigt wird, hängt von der Grosse der Formstücke und dem Zeitpunkt, an welchem die Vorgelierung durchgeführt - wird, ab. In der Regel genügen Seiten von weniger als eine bis 5 Hinuten. Im Extremfall wird eine Zeit von 20 bis 25 Minuten angewendet. Nach dem Verfahren der Erfindung gedingtes, Rohformkörper herzustellen, die ohne Schädigung gehandhabt werden können. So ist es insbesondere möglich, endlose Schaumstoffprofile, wie Schnüre, Rohre, Bänder herzustellen, indem die entsprechend geformten Rohformkörper vorgeliert werden und somit wickelbar werden. Die treibmittelhaltigen, vorgelierten Rohprofile werden beispielsweise auf Träger, wie Rohre, StMbe, aufgewickelt, in den Druckautoklaven.eingebracht und entsprechend dem Verfahren der Erfindung in Schauekörper übergeführt. Durch die Expansion während der HerstellungsprozesBe hängen die Profile in losen Schlaufen ua tile Träger und können leicht abgenommen werden. Auf diese Weise lassen sich Profile aller Art, wie Rohre, Stäbe etc. einer Dicke bis zu etwa $ cm herstellen.

Als thermoplastische Kunststoffe kommen Homo- und Mischpolymerisate von Vinylchlorid gegebenenfalls in Mischimg alt anderen Thermoplasten in Frage« Als Mischpolymerisate dös Vinyl chlor ids können sowohl Co-Polymeri sate als auch Ter- und interpolymerisate eingesetzt werden, die mehr als 50 Gew.-# Vinylchlorid enthalten« Als mischpolymeri-•ierbare Monomere kommen in Betracht; Vinylester, wie Vinylacetat, Vinylpropionat, Vinittaurati ferner rierte Monomere, wie Vinylidenchlorid,

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Polyvinylchlorid oder seine oben genannten Mischpolymerisate können aber auch im Gemifech mit Polymerisaten der genannten Monomeren zur Anwendung kommen, solange nur der Gesamtgehalt der Mischung an Vinylchlorid mehr als 50 Gew.-% beträgt.

Das thermoplastische Ausgangsiiaterial wird in weichgemachter Form in Plastigele übergeführt, wobei die Weichmachung durch interne Weichnachüng · und/oder durch externe Weichmachung erfolgen kann» Solche Plastigele werden vorteilhäfterweise hergestellt, indem man den Üblichen, leicht in der Wärme zerfliessenden, weichgemachten Kunststoff-Mischungen (Plastisolen) die üblichen versteifenden Zusätze zusetzt, z.B. Aluminiumlaurat, Aluminiumstearat, Magnesiumstearat, Calciumcarbonat, Calciumsilikat, Bleistearat, Zinkstearat, kolloidale Kieselsäure, Kupferphthalocyanin, Montmorillonitprodukte. Diese genannten Stoffe geben den Plastigelen die spezielle Eigenschaft, sich verformen zu lassen, ohne dass sie beim Gelieren bzw. Verschmelzen ihre Gestalt ändern.

Man kann solche Plastigele auch durch einfaches Vermischen und Kneten mit externen Weichmachern _mit speziellen Kunststoffsorten, insbesondere Polyvinylchloridsorten, die die Eigenschaft besitzen, mit Weichmachern direkt kittähnliche Massen zu bilden. ι

Als externe Weichmacher kommen die bekannten, hochsiedenden Verbindungen, wie Phthalsäureester, z.B. Dioctylphthalat? Trikresylphosphat, Alkylsebacate, Ester mehrwertiger Alkohole, in Betracht.

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Als Treibmittel kommen die bei höheren Temperaturen Gas entwickelnden Verbindungen in Frage, z.B. Azoisobuttersäuredinitril, Azodicarbonamid, Benzolsulfhydrazid, Diazoaminobenzol, sowie Kohlendioxyd abspaltende Verbindungen. Selbstverständlich können noch Stoffe ("Regulatoren") zugesetzt werden, die die Zersetzungstemperatur und die Geschwindigkeit der Zersetzung regulieren. Im Falle der Verwendung von Regulatoren ist die tatsächliche Zersetzungstemperatur für die Vorgelierung massgebend, und man muss bei Temperaturen von höchstens 5 - 1O°C unterhalb dieser tatsächlichen Zersetzüngstemperatur arbeiten. Das Treibmittel wird im Hinblick auf das zu verarbeitende Polymerisat ausgewählt, wobei gegebenenfalls zur Einstellung der gewünschten Zersetzungstemperatur des Treibmittels noch ein geeigneter Regulator mitverwendet wird.

Die Temperatur für die Vorgelierung ist .abhängig von der Gelierungstemperatur des verwendeten Polymerisates und der Zersetzungstemperatur des Treibmittels. Die konkrete Vorgelierungstemperatur hängt von der Ausgangsmischung ab. In den meisten Fällen wird bei Temperaturen von 90 - 130⁰C gearbeitet. .'■'-■

Die Temperaturen für die anschliessende Gelierung und Zersetzung der Treibmittel hängen ebenfalls von der Art und Zusammensetzung der" Kunststoffinasse ab und liegen meistens etwa bei 150 - 190⁰C. Für die Expansion liegt . die Temperatur zweckmässig bei 100 - 130⁰C,

Die anzuwendenden Drücke liegen bei 3 - 100 atü, zweckmässig bei 5-30 atü, vorzugsweise bei 5 - 10 atü.

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Je nach angewandtem Druck tritt bereits bei der Zersetzung und Gelierung eine Zellkernbildung auf. Dies vor allem bei Drücken um 5 - 10 atü.

Durch die erfindungsgemässe Arbeitsweise erhält man Formkörper aus Zellmaterial mit geschlossenen Zellen und einem regelmässigen Zellenaufbau. Man kann durch Dosierung des Treibmittels und des Veichma^chergehalts Formkörper mit verschiedenen spezifischen Gewichten von z.B. 0,05 0»5 g/cm in verschiedener Härte und Weichheit herstellen.

Es war einerseits nicht zu erwarten, dass es gelingt, ohne Zersetzung oder Teilzersetzung des Treibmittels eine Vorgelierung (d.h. unter Beibehaltung der ursprünglichen Dimensionen) soweit durchzuführen, dass Rohformkörper entstehen, die mechanisch so stabil sind, dass sie sogar mit kleinstem Radius ohne Bruch gewickelt werden können und eine ausreichende Form- bzw. Dimensionsstabilität besitzen. Andererseits war es nicht zu erwarten, dass diese vor** gelierten, im Gegensatz zu den Piastigelen bereits festen Rohformkörper ohne Schwierigkeiten im weiteren Verlauf noch in Zellkörper mit regelmässiger Zellstruktur übergeführt werden können. Obwohl ein bereits starres Rohprodukt vorliegt, ist eine Zellbildung im gewünschten Ausmasse möglich.

Die Kunststoffplastigele können noch übliche Füllstoffe und Pigmente enthalten.

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Beispiele:

i. Eine Mischung aus

10 kg PolyvinylChloridemulsionspolymerisat

. (Lonza Typ B 3 )· 0,75 kg Azodicarbonamid
0,50 kg neutrales Bleistearat
0,20 kg Pigment
4,00 kg Dioctylphthalat
4,00 kg Dibutylphthalat

wurde in einem Doppelmuldenkneter unter Entlüften zu einem homogenen Plastigel verarbeitet. Auf einer Einschneckenpresse wurde daraus bei etwa 90 - 130⁰C und mittels einer Runddtise von 4 mm Durchmesser eine endlose Rohschnur hergestellt. Diese vorgelierte Rohschnur wurde auf Aluminiumrohre (1.00 mm Durchmesser, 1,25 m Länge) in einer Steigung von ca. 18 mm aufgewickelt. Achtzehn solcher auf Träger (Al-Rohre) aufgebrachte Rohformkörper wurden in einem Autoklaven bei β atU Stickstoffdruck und 160⁰C während 35 Hin. erhitzt. Dann wurde, ohne den Gasdruck zu senken, auf 125°C abgekühlt und während 20 Min. diese Temperatur beibehalten. Anschliessend wurde der Autoklav entspannt.

Die resultierende Schaumstoffrundschnur hatte einen Durchmesser von 11 mm und ein spez. Gewicht von 0,14 g/cm⁵.

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- 8 2. Eine Mischung bestehend aus

70 kg Mischpolymerisat aus 90# Vinylchlorid und

10% Vinylacetat

4 kg Calciumsilikat

5 kg Diazoaminobenzol
30 kg Trikresylphosphat

wurde auf einem Walzwerk bei 8O⁰C zu einem homogenen Plastigelfell verarbeitet. Aus diesem wurden dann Roh-P formkörper von 50 χ 50 mm und einer Dicke von 5 mm geformt. Diese wurden dann in einem Ofen bei Temperaturen von etwa 10O⁰C vorgeliert. Die vorgelierten Formkörper sind ohne Beschädigung derselben handhabbar. Sie wurden in einem Druckluftbehälter bei 30 atü und 170⁰C während 10 Minuten erhitzt, danach wurde der Druck auf 25 atü gesenkt (Vorexpansion) und abgekühlt auf 110⁰C. Nach 20 weiteren Minuten wurde entspannt und abgekühlt.

Der nun erhaltene Schaumkörper hatte ein spez. Gewicht von 0,25 g/cm⁵. Die Dimensionen betrugen 90 χ 90 χ 9 mm.

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Claims (5)

1. L.P. 985

   Patentansprüche

   Verfahren zur Herstellung von weichen Formkörpern aus mit Zellstruktur aus thermoplastischen Kunststoffen, ausgehend von kalt verformten Piastigelen, die übliche Treibmittel enthalten, durch Verformen dieser Plastigele zu Rohformkörpern, Einbringen der Rohformkörper in gegenüber den Ausmassen sowohl der Rohformkörper als auch der expandierten Formkörper grössere und von deren Gestalt unabhängige Drückbehälter, Füllen der Druckbehälter mit Druckgas, Erhitzen der unter Druck stehenden Rohfprmkörper auf Temperaturen, bei welchen eine Gelierung]und Zersetzung der Treibmittel einsetzt, Abkühlen der gelierten Körper auf Temperaturen unterhalb der Gelierungstemperaturen und oberhalb der Temperatur des plastisch-elastisOheii Bereiches, Erniedrigen des Druckes auf Atmosphärendruck und Herausnehmen der Formkörper aus dem Druck- < behälter, dadurch gekennzeichnet, dass man Rohformkörper einsetzt, die durch Erhitzen auf eine Temperatur bis höchstens 5 - 1O⁰C unterhalb der Zersetzungstemperatur des Treibmittels bis zur Handhabbarkeit vorgeliert sind.
2. 2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorgelieren vor der Formgebung durchgeführt wird.

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   - ίο -
3. 3. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorgelieren während der Formgebung durchgeführt wirdi
4. 4. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorgelieren nach der Formgebung durchgeführt wird.
5. 5. Verfahren nach Patentanspruch 1 und 2, dadurch gekennfc zeichnet, dass das Plastigel vorgeliert wird, das vorgelierte Produkt zerkleinert und die Rohformkörper aus dem zerkleinerten, vorgelierten Produkt hergestellt werden.

   6+ Verfahren nach Patentanspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass nach Gelierung und Treibmittelzersetzung die Erniedrigung des Druckes gleichzeitig mit dem Beginn des Abkühlens eingeleitet wird.

   7» Verfahren nach Patentanspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass als Rohformkörper endlose Profile eingesetzt werden.

   8_# Formkörper, hergestellt nach dem Verfahren gemäss Patentanspruch 1-7, insbesondere in Form endloser Profile.

   V/. Schalk, KpUm-]P-W"¹

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