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Diese Erfindung betrifft expandierfähige
Olefinpolymerzusammensetzungen und insbesondere expandierfähige modifizierte
Olefinpolymerzusammensetzungen mit Dimensionsstabilität und
Verfahren unter Verwendung von preiswertem Isobutan als primäres
Blähmittel.
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Es ist wohlbekannt, Olefinpolymerschäume durch
Hitzeplastifizieren eines normalerweise festen
Olefinpolymerharzes, Zusammenmischen eines solchen hitzeplastifizierten
Harzes mit einem flüchtigen Blähmittel unter Wärme und Druck
zur Bildung eines fließfähigen Gels und danach Extrudieren
des Gels in eine Zone von niedrigerem Druck und niedrigerer
Temperatur zur Aktivierung des Blähmittels und zum
Expandieren und Abkühlen des Gels zur Bildung des gewünschten festen
Olefinschaumproduktes herzustellen.
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Die GB-A-1 059 426 (im Beispiel 4) beschreibt die
Herstellung eines weichen gummiartigen geschäumten Produktes,
bei welcher eine 1:1 Mischung von 1,2-Dichlortetrafluorethan
und Isobutan als Blähmittel verwendet wurde. Das erhaltene
Produkt ist ein offenzelliger Schaum.
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Die DE-B-1 282 918 beschreibt die Verwendung von
verzweigten C&sub4;-&sub6;-Kohlenwasserstoffen, zu denen Isobutan gehört,
als Blähmittel zum Schäumen von olefinischen
(Co)Polymerharzen. In Beispiel 2 wird angegeben, daß Isobutan zu einem
weniger geschrumpften EVA-Schaum als n-Butan führt. Die
Ergebnisse dieses Beispiels 2 zeigen an, daß der in Frage
stehende Schaum höchstwahrscheinlich ein im wesentlichen
offenzelliger Schaum war.
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Die US-A-4 368 276 und die US-A-4 528 300 beschreiben
ein konventionelles Polyolefinextrusionsschäumungsverfahren,
worin ein Stabilitätsregler (z.B. ein Fettsäureamid) und ein
bestimmtes flüchtiges organisches Blähmittel verwendet wird.
Das Blähmittel ist eine halogenierte
Kohlenwasserstoffverbindung.
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Die US-A-3 808 300 bezieht sich auf eine
Verfahrensverbesserung bei der Extrusion von Kunststoffschaum, basierend
auf der Anwendung von Temperaturen schwach unterhalb des
Schmelzpunktes des zu extrudierenden kristallinen Polymeren,
um Schäume niedriger Dichte zu erhalten, d.h. Schäume mit
einem hohen Expansionsgrad. Sie beschreibt eine breite
Klasse von Polymeren, welche in dem patentierten Verfahren
eingesetzt werden können, und weiterhin eine breite Klasse von
mit diesen Polymeren zu verwendenden Blähmitteln. Es gibt
keinen Hinweis in der Druckschrift, abgesehen von den
Beispielen, welche Blähmittel oder Kombination von Blähmitteln
mit irgendeinem der beschriebenen Olefinpolymere geeignet
ist, wobei diese aus einem oder mehreren einer großen
Vielzahl von Monomeren gebildete Polymere einschließen.
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Die US-A-4 217 319 bezieht sich auf eine beschränkte
Verbesserung bei der Extrusion von Sahäumen. Insbesondere
bezieht sie sich auf einen besonderen Weg der Zugabe eines
Esters einer langkettigen Fettsäure und eines mehrwertigen
Alkohols wie GMS. Eine breite Auflistung von geeigneten
Polymeren und Blähmitteln wird angegeben ohne irgendeinen
Hinweis darauf, welches Polymere mit welchem Blähmittel
kombiniert werden soll.
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Ein häufig auf tretendes Problem ist das der Vermeidung
eines unannehmbaren Ausmaßes der Schrumpfung von partiell
ausgehärtetem Schaum während der auf die Herstellung
folgenden Alterungs- oder Aushärtperiode. Während der
Alterungsoder Aushärtperiode diffundiert das verwendete Blähmittel
allmählich aus den Zellen in dem Schaumprodukt und Luft
diffundiert allmählich in die Zellen anstelle hiervon ein.
Bis in die letzte Zeit wurde angenommen, daß nur ein
flüchtiges Kohlenwasserstoffblähmittel, nämlich
1,2-Dichlortetrafluorethan, fähig war, eine ausreichende
Dimensionsstabilität während der Aushärtperiode zu liefern, um die
kommerziell mögliche Herstellung von Schäumen aus Harzen
ethylenartiger Polymerer, z.B. 1 bis 6 pounds per cubic foot (16
bis 96 kg/m³) zu ermöglichen. Dies bedeutet, daß nur von
Dichlortetrafluorethan angenommen wurde, daß es aus den
Schaumzellen ausreichend langsam diffundiert, um ein
Zusammenfallen
der Zellwand zu vermeiden, während Luft langsam in
die Zellen eindiffundierte.
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In neuerer Zeit wurden Permeabilitätsmodifikatoren oder
Stabilitätsregler für den Einbau in das Polyolefin mit dem
Ziel entwickelt, die Diffusion von flüchtigen
Kohlenwasserstoffblähmitteln aus den Polyolefinschaumzellen heraus zu
verlangsamen. Die Aufgabe dieser Permeabilitätsmodifikatoren
besteht darin, die Schäume stärker dimensionsstabil
gegenüber einer breiteren Vielzahl von flüchtigen
Kohlenwasserstoffblähmitteln zu machen. Für die Zwecke dieser Erfindung
werden die Ausdrücke "Permeabilitätsmodifikatoren" und
"Stabilitätsregler" austauschbar verwendet und sie beziehen
sich auf Zusammensetzungen, welche in das Polyolefin
eingegeben werden, um die Diffusion von flüchtigen
Kohlenwasserstoffblähmitteln aus den Wänden der Schaumzellen zu
verlangsamen. Beispielsweise lehren Watanabe et al. US-Patent No.
4 214 054 die Herstellung von Polyolefinschäumen unter
Verwendung von flüchtigen Kohlenwasserstoffblähmitteln.
Permeabilitätsmodifikatoren wie gesattigte höhere Fettsäureamide,
gesättigte höhere aliphatische Amine und Ester von
gesattigten höheren Fettsäuren werden in die
Polyolefinzusammensetzung vor der Expansion eingegeben.
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Park, US-Patent No. 4 331 779, lehrt ebenfalls Schäume
aus ethylenartigen Polymeren mit verbesserter
Dimensionsstabilität und gibt die Verwendung eines Copolymeren aus
Ethylen und einer ungesättigten Carbonsäure als
Stabilitätsregler an. Park, US-Patent No. 4 347 329, lehrt die Verwendung
eines Fettsäureamids wie Stearamid zur Verwendung in
Polyolefinschäumen als einen Stabilitätsregler. Park, US-Patent No.
4 395 510, lehrt weiterhin die Verwendung von Fettsäureamid-
Stabilitätsmodifikationsmitteln zur Herstellung von
Polyolefinschäumen mit verbesserter Dimensionsstabilität bei
erhöhter Temperatur.
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Die Verwendung solcher Permeabilitätsmodifikatoren
erlaubt die Verwendung einer breiteren Vielzahl von flüchtigen
Kohlenwasserstoffblähmitteln. Jedoch können in zahlreichen
Fällen die preiswerteren flüchtigen
Kohlenwasserstoffblähmittel wie Butan nur in geringen Mengen in Verbindung mit
anderen
teureren Chlor- oder Fluorkohlenstoffen eingesetzt
werden. Wenn beispielsweise Butan alleine als Blähmittel in
modifizierten Polyolefinschäumen eingesetzt wurde, zeigten
die Schäume maximale prozentuale Schrumpfungen, definiert
als: (1 - das Verhältnis des Volumens des Schaumes an dem
Tag, an dem es sich auf einem Minimum befindet, zu dem
Volumen des Schaumes unmittelbar nach der Expansion) x 100%,
von zwischen 10 und 20%. Siehe beispielsweise die Beispiele
21, 24 und 27 in Tabelle 7 von Watanabe et al., US-Patent
No. 4 214 054.
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Daher besteht noch die Notwendigkeit auf dem Fachgebiet
für preiswerte flüchtige Kohlenwasserstoffblähmitteln,
welche zur Expansion von Olefinpolymeren verwendet werden
können und dennoch ein hohes Ausmaß an Dimensionsstabilität mit
minimaler Schrumpfung während des Alterns oder Aushärtens
der Polymerschäume zeigen.
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Die Erfindung trägt dieser Notwendigkeit dadurch
Rechnung, daß eine expandierfähige modifizierte
Olefinpolymerzusammensetzung mit einem hohen Ausmaß an Dimensionsstabilität
und minimaler Schrumpfung und ein Verfahren bereitgestellt
werden, wobei preiswertes Isobutan als primäres Blähmittel
verwendet wird.
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Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
wird ein Verfahren zur Herstellung eines im wesentlichen
geschlossenzelligen Olefinpolymerschaumes mit
Dimensionsstabilität bereitgestellt, das gekennzeichnet ist durch die
Stufen:
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(a) Hitzeplastifizieren eines Olefinpolymerharzes, ausgewählt aus
der aus Homopolymeren von Ethylen bestehenden Gruppe;
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(b) Bildung einer Mischung durch Zusammenmischen dieses
hitzeplastifizierten Harzes mit (1) einem Stabilitätsregler,
ausgewählt aus der aus partiellen Estern von langkettigen
Fettsäuren mit Polyolen, d. h. einer Fettsäure mit 12-18 C-Atomen
und einem Polyol mit 3-6 Hydroxylgruppen, bestehenden Gruppe,
und (2) einem Blähmittel, ausgewählt aus Gruppe bestehend aus
(i) Isobutan, (ii) einer Mischung aus von 5%-95% Isobutan auf
Molbasis mit von 95%-5% eines physikalischen Blähmittels,
ausgewählt aus der aus Chlorfluorkohlenstoffen und
Fluorkohlenstoffen mit von 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, Siedepunkten
zwischen -50º C und 50º C und einer permeationsgeschwindigkeit
durch dieses mit dem Stabilitätsregler modifizierten
Olefinpolymerharz von weniger als dem 1,2-fachen der
Permeationsgeschwindigkeit von Luft bestehenden Gruppe, und (iii) einer
Mischung von wenigstens 70% Isobutan mit einem physikalischen
Blähmittel, ausgewählt aus der aus Kohlenwasserstoffen,
Chlorkohlenstoffen und Chlorfluorkohlenstoffen mit 1 bis 5
Kohlenstoffatomen, Siedepunkten zwischen -50º C und 50º C und einer
permeationsgeschwindigkeit durch dieses mit dem
Stabilitätsregler modifizierte Olefinpolymerharz yon größer als dem
1,2-fachen der permeationsgeschwindigkeit von Luft bestehenden
Gruppe; und
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(c) Aktivieren dieses Blähmittels durch Druckreduzierung zur
Expansion dieser Zusammenmischung zu einem im wesentlichen
geschlossenzelligen Olefinpolymerschaum.
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Es wurde festgestellt, daß es einen dramatischen
Unterschied in den Permeationsgeschwindigkeiten zwischen n-Butan
und seinem Isomeren Isobutan durch mit einem
Stabilitätsregler modifizierte Polyolefinfilme gibt. Während n-Butan eine
Permeationsgeschwindigkeit relativ zu Luft oberhalb von 1,
besitzt, ist die Permeationsgeschwindigkeit relativ zu Luft
von Isobutan nur ein Bruchteil von 1,0. So wurde gefunden,
daß preiswertes Isobutanblähmittel alleine oder in
Kombination mit anderen flüchtigen Kohlenwasserstoffblähmitteln
verwendet werden kann, um einen dimensionsstabilen Schaum mit
einem niedrigen Schrumpfungsgrad während des Aushärtens zu
erzeugen. Die Erfindung hat den weiteren Vorteil, daß die
bislang verwendeten Chlor- und Fluorkohlenstoff-Blähmittel
weggelassen oder in sehr viel geringeren Mengen verwendet
werden können. Die Effekte solcher flächtigen halogenierten
Kohlenwasserstoffe auf die Ozonschicht der Atmosphäre steht
immer noch in Frage und es kann erwünscht sein, ihre
Verwendung auf ein Minimum herabzusetzen.
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Verschiedene Vorteile der Erfindung ergeben sich aus
der folgenden detaillierten Beschreibung und den zugehörigen
Ansprüchen.
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Für die Verwendung bei der praktischen Durchführung der
vorliegenden Erfindung geeignete olefinpolymerharze
schliessen Ethylenhomopolymere wie Polyethylen mit niedriger,
mittlerer oder hoher Dichte ein.
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Zur Anwendung in der vorliegenden Erfindung geeignete
Stabilitätsregler schließen die partiellen Ester von
langkettigen Fettsäuren mit Polyolen ein, die im US-Patent
3 644 230 beschrieben sind. Typischerweise werden die
Stabilitätsregler in einer Menge verwendet, welche von 0,1 bis 10
Teile pro 100 Teile, bezogen auf das Gewicht des verwendeten
Olefinpolymeren, reicht.
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Wie angegeben wurde, ist ein wichtiges Merkmal der
vorliegenden Erfindung die Verwendung von preiswertem Isobutan
als primärem Blähmittel in den modifizierten
olefinpolymerschäumen. Isobutan kann alleine als einziges Blähmittel
verwendet werden. Alternativ kann das Isobutanblähmittel eine
Mischung mit einem oder mehreren konventionellen
physikalischen Blähmitteln umfassen. Die konventionellen Blähmittel
können in zwei Untergruppen eingeteilt werden: Gruppe I und
II.
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So kann das Blähmittel eine Mischung von 5 bis 95%
Isobutan auf Molbasis mit von 95 bis 5% eines physikalischen
Blähmittels umfassen, ausgewählt aus Gruppe I, welche aus
Chlorfluorkohlenstoffen und Fluorkohlenstoffen mit 1 bis 4
Kohlenstoffatomen, normalen Siedepunkten zwischen -50º und
50ºC und einer Permeationsgeschwindigkeit durch das
modifizierte (mit Stabilitätsregler) Olefinpolymere von weniger
als dem 1,2-fachen der Permeationsgeschwindigkeit von Luft
durch das modifizierte olefinpolymere besteht. Diese
Permeationsgeschwindigkeit wird unter Anwendung der Methode der
Norm ASTM D-1434 mit dem Testgas bei einem Druck von 1
AtmospHäre oder dem Gleichgewichtsdampfdruck des Gases bei 23ºC,
falls der Siedepunkt größer als 23ºC ist, gemessen.
Beispiele dieser physikalischen Blähmittel der Gruppe I sind
Dichlordifluormethan (FC-12), 1,2-Dichlortetrafluorethan
(FC-114) und 1-Chlor-1,1-difluorethan (FC-142b). FC-12,
FC-114 und FC-142b sind Handelsbezeichnungen der
angegebenen, von Dupont verkauften Produkte.
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Falls ein Blähmittel der Gruppe II ausgewählt wird,
kann das Blähmittel eine Mischung von wenigstens 70%
Isobutan mit einem physikalischen Blähmittel von Gruppe II
umfassen, ausgewählt aus der aus Kohlenwasserstoffen,
Ohlorkohlenstoffen und Chlorfluorkohlenstoffen mit 1 bis 5
Kohlenstoffatomen, normalen Siedepunkten zwischen -50ºC und 50ºC und
einer Permeationsgeschwindigkeit durch das modifizierte (mit
Stabilitätsregler) Olefinpolymere von größer als dem
1,2-fachen der Permeationsgeschwindigkeit von Luft durch das
modifizierte Olefinpolymere bestehenden Gruppe. Diese
Permeationsgeschwindigkeit wird ebenfalls unter Anwendung der
Methode der Norm ASTM D-1434 mit dem Testgas bei einem Druck
von 1 Atmosphäre oder dem Gleichgewichtsdampfdruck des Gases
bei 23ºC, falls sein Siedepunkt größer als 23ºC ist,
gemessen. Beispiele dieser physikalischen Blähmittel der Gruppe
II sind n-Butan, Isopentan, Ethylchlorid, Methylenchiond,
Trichlormonofluormethan (FC-11) und 1,1,
2-Trichlortrifluorethan (FC-113). FC-11 und FC-113 sind Handelsnamen für die
angegebenen, von Dupont verkauften Produkte.
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Bei der Durchführung dieser Erfindung wird das
Blähmittel in die Ausgangsmischung des ethylenartigen Polymerharzes
in Anteilen einkompoundiert, um den gewünschten
Expansionsgrad in dem resultierenden geschäumten zeilförmigen Produkt
zu erreichen, üblicherweise bis zur 60-fachen
Volumenexpansion zur Herstellung von Produkten mit Schaumdichten im
gealterten Zustand bis herab zu 9,6 kg/m³ (etwa 0,6 pount per
cubic foot). In Abhängigkeit von dem Ausgangsanteil des
Blähmittels haben die resultierenden Schaumprodukte dieser
Erfindung relativ niedrige Schaumdichten, beispielsweise haben
sie eine Dichte von 9,6 bis 240 kg/m³ [0,6 bis etwa 15
pounds per cubic foot (pcf)]. Die brauchbaren Anteile
solcher Blähmittel in Zusammensetzungen von fließfähigem
schäumbarem Gel liegt in der Größenordnung von 0,013 bis 0,50
Gramm-Mol pro 100 Gramm des Ausgangsharzes. Der maximale
brauchbare Anteil von Blähmittel in dem schäumbaren Gel wird
ebenfalls durch den Druck beeinflußt, welcher auf das Gel in
dem Durchtritt durch die Extrusionsdüse aufrechterhalten
wird, wobei er größer ist, wenn der Düsendruck relativ höher
unter solchen Bedingungen ist, als wenn die Düsenöffnung
relativ kleiner ist und/oder die Durchsatzgeschwindigkeit
relativ größer ist.
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Das Blähmittel wird in die Ausgangsharzmischung in
konventioneller Weise einkompoundiert, um ein fließfähiges Gel
herzustellen, bevorzugt in kontinuierlicher Weise, z.B. in
einen Mischextruder unter Anwendung von Hitze zum
Plastifizieren der Harzmischung, von Druck zum Halten des
Blähmittels in nicht-gasförmigem Zustand und mechanischer
Bearbeitung zur Erzielung eines gründlichen Vermischens der
Harzmischung und des Blähmittels. Das resultierende Gel wird
dann, falls erforderlich, abgekühlt und durch eine geeignete
Düsenöffnung in eine Zone von niedrigerem Druck, z.B.
normale Umgebungslufttemperatur, geführt, wo es zu einer
zellförmigen Masse mit niedrigerer Dichte expandiert. Wenn sich
das geschäumte Extrudat bildet, wird es von dem Extruder
abgenommen, zum Aushärten der Harzmischung abkühlen gelassen
und für die weitere Verarbeitung, Lagerung und nachfolgende
Verwendung aufgenommen.
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Zusätzlich zu den hier beschriebenen Inhaltsstoffen
können ebenfalls bei der praktischen Durchführung der
vorliegenden Erfindung andere Inhaltsstoffe oder Zusatzstoffe
verwendet werden, welche normalerweise Anwendung in bekannten
Extrusionsschäumungsverfahren finden wie beispielsweise
bekannte keimbildende (oder die Zellgröße kontrollierende)
Mittel (z.B. Talkum, Ton, Glimmer, Kieselerde, Titaniumoxid,
Zinkoxid, Calciumsilikat, metallische Salze von Fettsäuren
wie Banumstearat, Zinkstearat, Aluminiumstearat, Netzmittel
und dergl.).
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Die folgenden Beispiele, in denen alle Angaben in
Teilen und Prozentsätzen auf Gewichtsbasis, falls nichts
anderes angegeben ist, gemacht sind, werden zur Erläuterung der
vorliegenden Erfindung gegeben und sollen deren Umfang nicht
einschränken.
Beispiel 1
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Die relativen Permeationsgeschwindigkeiten von
verschiedenen physikaliichen Blähmitteln durch Polyethylenfilm und
einen mit 2 pph (Teile pro 100 Teile) Kemamide
(Markenbezeichnung) S-180 Stearylstearamid-Stabilitätsregler
modifizierter Polyethylenfolie wurden gemessen. Kemamide S-180 ist
im Handel von Humko Chemical Division von Witco Chemical
Corp. erhältlich. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
Die Permeabilitätsdaten wurden unter Anwendung einer
modifizierten Testmethode der Norm ASTM D-1434 bestimmt. Wie in
Tabelle 1 gezeigt, beträgt in modifiziertem Polyethylen die
Permeationsgeschwindigkeit von Isobutan relativ zu Luft
0,31, während diejenige von n-Butan 1,58 beträgt. Um einen
dimensionsstabilen Polyolefinschaum herzustellen, muß die
Permeabilität des Polymeren gegenüber Blähmittel annähernd
gleich oder niedriger als diejenige gegenüber Luft sein.
Sonst ergibt die rasche Diffusion von Blähmittel aus den
Schaumzellen während des Aushärtens oder Alterns eine
Schrumpfung und einen Verlust von Dimensionsstabilität.
Beispiel 2
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Die in diesem Beispiel verwendete Apparatur ist ein
1 1/2 Zoll (3,8 cm) Schneckentypextruder mit zwei
zusätzlichen Zonen zum Mischen und Kühlen am Ende der üblichen
aufeinanderfolgenden Zonen für das Einspeisen, Schmelzen und
Dosieren. Eine Öffnung für die Blähmittelinjektion ist
zwischen Dosier- und Mischzonen vorgesehen. Am Ende der
Kühlzone ist eine Düsenöffnung mit einer Öffnung von
rechteckiger Gestalt befestigt. Die Höhe der Öffnung ist einstellbar,
während ihre Breite auf 0,25 Zoll (0,635 cm) fest
eingestellt ist.
Tabelle I
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Anmerkungen:
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1. In diesem Test verwendetes Polyethylen hatte einen
Schmelzindex von 2,3 und eine Dichte von 0,92 g/cm³.
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2. Der Film wurde in einem Ofen von 180ºF (82,2ºC) für 1
Stunde gealtert.
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3. Permeabilität in cm³ mil 100 Zoll² Tag atm.
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4. Permeabilität relativ zu Luft.
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Ein granulatförmiges Polyethylen mit einem Schmelzindex
von 2,3 und einer Dichte von 0,923 g/cm³ wurde mit einer
kleinen Menge (0,7 - 1,5 pph) Talkumpulver unter Verwendung
einer geringen Menge eines Netzmittels vermischt. Mit
Ausnahme für die Kontroliformulierung (Tabelle II, Test No. 1)
wurde ein 25%iges Konzentrat von Kemamide (Markenbezeichnung)
S-180 Stearylstearamid, hergestellt von Humko Chemical
Division von Witco Chemical Corp., ebenfalls in das Polymere
in einer ausreichenden Menge eingemischt, um seinen Gehalt
in der fertigen Polymerzusammensetzung auf 1,5 pph zu
bringen. Die Mischung wurde in den Extruder mit einer praktisch
gleichförmigen Geschwindigkeit von annähernd 10 pounds per
hour (4,5 kg pro Stunde) leicht flussig eingespeist. Die
Schneckenrotationsgeschwindigkeit wurde auf annähernd etwa
45 Upm während der Tests gehalten. Ein Blähmittel,
ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus Isobutan und seinen
Mischungen mit Dichlordifluormethan (FC-12) wurde in den
Extruder mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit
eingespeist. Die Temperatur der Extruderzonen wurden auf etwa
115ºC bei der Einspeisungszone, 130º und 150ºC bei den
Schmelz- und Dosierzonen und 165ºC bei der Mischzone
eingestellt. Die Temperatur der Kühlzone wurde so eingestellt,
daß die Temperatur der Mischung aus Polymerem und Blähmittel
auf eine gleichförmige Schäumungstemperatur von etwa 108ºC
abgesenkt wurde. Der Spalt der Düsenöffnung wurde so
eingestellt, daß ein Schaum guter Qualität ohne ein Vorschäumen
erhalten wurde. Die Grenzöffnungen der Düse reichten von
0,185 bis 0,220 Zoll (0,47 bis 0,56 cm). Der Schaumkörper
mit einer annähernd rechteckigen Gestalt mit abgerundeten
Ecken wurde von der Düsenöffnung weggeführt. Die Dicken und
die Breiten reichten von 0,65 bis 0,83 Zoll (1,65 bis 2,11
cm) bzw. von 1,1 bis 1,2 Zoll (2,8 bis 3,0 cm). Schaumproben
von einer annähernden Länge von 4 bis 5 Zoll (10 bis 12,7
cm) wurden aus dem Strang herausgeschnitten und Tests auf
Dimensionsstabilität sowohl bei Umgebungstemperatur als auch
einer erhöhten Temperatur unterzogen.
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Alle in diesem Beispiel verwendeten Blähmittel ergaben
Schäume guter Qualität mit geringer Dichte und im
wesentlichen geschlossenzelliger Struktur. Die Zellgrößen reichten
von 0,8 bis 0,9 mm. Wie Tabelle II zeigt, ist die
Dimensionsstabilität aller Schäume, welche Stearylstearamid enthalten,
bei Umgebungstemperatur ausgezeichnet und bei 74ºC (165ºF)
zufriedenstellend. Die Dimensionsstabilität des kein
Permeabilitätsmodifikationsmittel enthaltenden Schaums (Test
No. 1) ist nicht zufriedenstellend. Die Ergebnisse zeigen,
daß ein dimensionsstabiler Schaum aus mit Stearylstearamid
modifiziertem Polyethylen unter Verwendung von Isobutan oder
seinen Mischungen mit Dichlordifluormethan (FC-12) als
Blähmittel hergestellt werden kann.
Tabelle II
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Anmerkungen:
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(1) FC-12: Dichlordifluormethan
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(2) Gewichtverhältnis von zwei Blähmitteln
-
(3) Teile Blähmittel, gemischt in 100 Teile Polymeres
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(4) Teile Kemamide s-180 Stearylsteraramid, hergestellt von Humko Chemical Division von Witco Chemical
Corp., gemischt in 100 Teile Polymeres
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(5) Dichte des Schaumkörpers in Kilogramm pro Kubikmeter, gemessen innerhalb von fünf Minuten nacvh
Extrusion
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(6) Annähernde Zeit in Tagen zum Erreichen des Minimalvolumens, ausgedrückt als Prozentsatz des
Anfangsvolumens
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(7) Minimalvolumen des Schaumkörpers während des Alterns bei Umgebungstemperatur als Prozentzahl des
Anfangsvolumens, wobei das Anfangsvolumen innerhalb etwa 5 Minuten nach der Extrusion gemessen wird
-
(8) Volumen des Schaumkörpers als Prozentsatz des Anfangsvolumens nach Alterung bei Umgebungstemperatur
für die angegebene Zeitspanne
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(9) Minimalvolumen des Schaumkörpers als Prozentsatz des Anfangsvolumens während Alterung bei 74ºC
(165ºF)
Beispiel 3
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Die in diesem Beispiel verwendete Apparatur ist ein
1 Zoll (2,54 cm) Schneckentypextruder mit im wesentlichen
derselben Konfiguration wie derjenige, der in Beispiel 2
verwendet wurde. Seine Betriebsweise ist im wesentlichen
dieselbe. Die Breite der im Spalt eingestellten Düsenöffnung,
welche an diesen Schäumungsextruder angesetzt ist, beträgt 0,15
Zoll (0,38 cm).
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Dasselbe Polyethylen, wie es in Beispiel 2 verwendet
wurde, wurde mit 0,7 pph Talkum und Konzentrat Kemamide
S-180 gemischt. Der Gehalt von Kemamide S-180
Stearylstearamid wurde wiederum auf 1,5 pph für alle Test in diesem
Beispiel gehalten. Die feste Mischung wurde in den Extruder
mit einer gleichförmigen Geschwindigkeit von 5 pounds per
hour (2,27 kg/h) unter Verwendung einer geeichten
Gewichtseinspeiseinrichtung eingespeist. Isöbutan oder seine
Mischung mit Dichlordifluormethan (FC-12) wurde als
Blähmittel verwendet. Die Temperaturen der Extruderzonen wurden auf
etwa 130ºC in der Einspeiszone, 160º und 190ºC in den
Schmelz- und Dosierzonen und 180ºC in der Mischzone
eingestellt. Die Temperatur der Kühlzone wurde eingeregelt, um
das Gel auf eine gleichförmige Temperatur von etwa 111ºC zu
kühlen. Bei einer Düsenöffnung nahe dem Grenzwert zum
Vorschäumen wurden Schaumproben genommen. Die Grenzwerte der
Düsenspalte reichten von 0,065 bis 0,080 Zoll (0,16 bis 0,20
cm). Die Dicken und Breiten der Schaumquerschnitte reichten
von 0,46 bis 0,57 Zoll (1,17 bis 1,44 cm) bzw. von 0,58 bis
0,65 Zoll (1,47 bis 1,65 cm). Schaumproben mit einer Länge
von annähernd 4 Zoll (10 cm) wurden aus dem Strang
herausgeschnitten und den Tests auf Dimensionsstabilität
unterworfen.
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Isobutan und seine Mischungen mit Dichlordifluormethan
(FC-12) für einen breiten Bereich von Mischverhältnissen
wiederholten ihre Leistungsfähigkeit bei den Tests dieses
Beispiels. Schäume mit ausgezeichneter Qualität und
niedriger Dichte, niedrigem Gehalt an offenen Zellen und feiner
gleichförmiger Zellgröße wurden hergestellt. Die Zellgrößen
reichten von 0,8 bis 1,6 mm. Wie in Tabelle III gezeigt,
ergeben alle Blähmittel Schäume mit guter Stabilität bei
Umgebungstemperatur und zufriedenstellender Stabilität bei 41ºC
(105ºF), was die Bedingungen im Sommer simuliert.
Beispiel 4
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In den Tests dieses Beispiels wurde dieselbe Apparatur
und dieselbe Feststoffzusammensetzung und dieselbe
Betriebsarbeitsweise wie in Beispiel 2 angewandt. Mischungen von
1,2-Dichlortetrafluorethan (FC-114) mit Isobutan wurden als
Blähmittel verwendet. Wie Tabelle IV zeigt, ergeben die
Blähmittel Schäume hoher Qualität mit ausgezeichneter
Dimensionsstabilität sowohl bei Umgebungstemperatur als auch bei hohen
Temperaturen.
Tabelle III
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Anmerkungen: Alle Formulierung enthielten 1,5 pph Kemamide S-180 Stearylstearamid
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(1) FC-12: Dichlordifluormethan
-
(2) Gewichtverhältnis von zwei Blähmitteln
-
(3) Teile Blähmittel, gemischt in 100 Teile Polymeres
-
(5) Dichte des Schaumkörpers in Kilogramm pro Kubikmeter, gemessen innerhalb von fünf Minuten nacvh
Extrusion
-
(6) Annähernde Zeit in Tagen zum Erreichen des Minimalvolumens, ausgedrückt als Prozentsatz des
Anfangsvolumens
-
(7) Minimalvolumen des Schaumkörpers während des Alterns bei Umgebungstemperatur als Prozentzahl des
Anfangsvolumens, wobei das Anfangsvolumen innerhalb etwa 5 Minuten nach der Extrusion gemessen wird
-
(8) Volumen des Schaumkörpers als Prozentsatz des Anfangsvolumens nach Alterung bei Umgebungstemperatur
für die angegebene Zeitspanne
-
(9) Minimalvolumen des Schaumkörpers als Prozentsatz des Anfangsvolumens während Alterung bei 41ºC
(105ºF)
Tabelle IV
-
Anmerkungen: Alle Formulierung enthielten 1,5 pph Kemamide S-180 Stearylstearamid
-
(1) FC-12: Dichlordifluormethan
-
(2) Gewichtverhältnis von zwei Blähmitteln
-
(3) Teile Blähmittel, gemischt in 100 Teile Polymeres
-
(5) Dichte des Schaumkörpers in Kilogramm pro Kubikmeter, gemessen innerhalb von fünf Minuten nacvh
Extrusion
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(6) Annähernde Zeit in Tagen zum Erreichen des Minimalvolumens, ausgedrückt als Prozentsatz des
Anfangsvolumens
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(7) Minimalvolumen des Schaumkörpers während des Alterns bei Umgebungstemperatur als Prozentzahl des
Anfangsvolumens, wobei das Anfangsvolumen innerhalb etwa 5 Minuten nach der Extrusion gemessen wird
-
(8) Volumen des Schaumkörpers als Prozentsatz des Anfangsvolumens nach Alterung bei Umgebungstemperatur
für die angegebene Zeitspanne
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(9) Minimalvolumen des Schaumkörpers als Prozentsatz des Anfangsvolumens während Alterung bei 41ºC
(105ºF)
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Nach Beschreibung der Erfindung im Detail und unter
Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen hiervon ist es
offensichtlich, daß Modifikationen und Abweichungen möglich
sind, ohne vom Umfang der Erfindung, wie sie in den
Ansprüchen definiert ist, abzuweichen.