DE69508418T2

DE69508418T2 - Schaumstoff hergestellt durch stromabwärtige wassereinspritzung

Info

Publication number: DE69508418T2
Application number: DE69508418T
Authority: DE
Inventors: Gerald A. Newark Oh 43055 Garcia; Chung P. D-76532 Baden-Baden Park
Original assignee: Dow Chemical Co
Current assignee: Dow Chemical Co
Priority date: 1994-10-11
Filing date: 1995-08-10
Publication date: 1999-07-15
Anticipated expiration: 2015-08-11
Also published as: KR100350337B1; KR970706113A; GR3030012T3; ATE177674T1; ES2159908T3; NO971646D0; DE69522480D1; JPH10506858A; EP0785857B1; EP0887167B1; DE69508418D1; HUT77638A; EP0887167B9; FI971504A0; NO971646L; DE69522480T2; FI971504A; ATE204803T1; MX9702617A; EP0785857A1

Description

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer extrudierten thermoplastischen Schaumstruktur mit einem ersten Blähmittel und einem zweiten Blähmittel, welches Wasser umfaßt.
Im Hinblick auf Umweltanforderungen ist es erwünscht, anorganische Blähmittel wie Kohlendioxid, Stickstoff und Wasser bei der Herstellung von Schaumstrukturen aus thermoplastischem Polymerem zu verwenden. Wasser ist wegen seiner relativ hohen Blähkraft und Kühlfähigkeit nützlich.
Ein Problem bei der Verwendung von Wasser als Blähmittel liegt darin, daß es die Korrosion bei der Verarbeitungsausrüstung verstärken kann. Das Problem ist besonders akut, wenn ein bromiertes aliphatisches feuerhemmendes Mittel verwendet wird. Wasser kann mit Bromwasserstoff (HBr) oder anderen Zersetzungsprodukten aus bromierten aliphatischen feuerhemmenden Stoffen kombinieren, was Polymerschmelzen und Gele von Polymerschmelzen und Blähmitteln mit relativ hohem Säuregehalt ergibt. Das Problem ist besonders bei Prozeßtemperaturen von 160ºC oder darüber akut, dem Bereich, in welchem potentiell schädliche Werte der Zersetzung typischerweise bei üblicherweise verwendeten bromierten feuerhemmenden Mitteln auftreten.
Eine Möglichkeit zur Vermeidung des Säureproblems ist die Verwendung von Prozeßoberflächen und -ausrüstungen, welche aus säurefesten Legierungen oder Materialien bestehen. Die Verwendung einer solchen Ausrüstung ist wegen ihrer beträchtlichen Kosten nicht erwünscht, wobei diese typischerweise sehr viel höher sind als nicht säurebeständige Legierungen und Materialien.
Ein anderes Mittel zur Behebung des Säureproblems ist die Verwendung von Säurefängern, d. h. Verbindungen mit einer basischen Einheit, um den Säuregehalt der Polymerschmelze zu neutralisieren. Säurefänger werden üblicherweise bei der Herstellung von Schäumen verwendet, es gibt jedoch praktische Grenzen hinsichtlich ihrer Effektivität und der maximalen Menge, welche verwendet werden kann. Hohe Gehalte an Säurefängern können die Leistungsfähigkeit der Feuerhemmung des Flammhemmittels wie auch die physikalischen Eigenschaften des Endproduktes Schaumstruktur beeinträchtigen.
Es wäre erwünscht, die Korrosion von Prozeßoberflächen und -ausrüstung bei der Herstellung von Schäumen mit Wasser als eine Komponente des Blähmittels und mit einem bromierten aliphatischen feuerhemmenden Mittel zu minimieren. Weiterhin wäre es erwünscht, dies bei Minimierung der Kosten der Ausrüstung oder schädlicher Einflüsse auf die physikalischen und flammhemmenden Eigenschaften des Endproduktes Schaumstruktur zu erreichen.
Dementsprechend stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Schaumstruktur aus thermoplastischem Polymerem bereit.
Das Verfahren gemäß der Erfindung umfaßt die Stufen von:
a) Schmelzen eines thermoplastischen Polymermaterials zur Bildung einer Polymerschmelze;
b) Eingabe eines bromierten aliphatischen feuerhemmenden Mittels in die Polymerschmelze;
c) Eingabe und Einmischen eines ersten Blähmittels in die Polymerschmelze zur Bildung eines ersten schäumbaren Gels;
d) Abkühlen des ersten schäumbaren Gels auf eine Temperatur von 160ºC oder weniger;
e) Eingabe und Einmischen eine Wasser enthaltenden zweiten Blähmittels in das abgekühlte erste schäumbare Gel zur Bildung eines zweiten schäumbaren Gels;
f) wahlweise weiteres Abkühlen des zweiten schäumbaren Gels auf eine geeignete Schäumungstemperatur; und
g) Extrudieren des zweiten schäumbaren Gels durch eine Düse zur Bildung der Schaumstruktur.
Das erste Blähmittel ist ein Blähmittel, das praktisch frei von Wasser ist. Der Einbau des Wassers strömungsabwärts von dem ersten Blähmittel, nachdem das erste schäumbare Gel abgekühlt wurde, erlaubt die Minimierung der Korrosion bei der Prozeßausrüstung.
Das zuvorgenannte Verfahren kann auf konventionelle Extruder/Mischer/Kühlerverfahren oder konventionelle Tandemextrusionsverfahren angewandt werden.
Die Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich besser verständlich aus der Betrachtung der Zeichnung zusammen mit dem restlichen Teil der Beschreibung.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Extruder/Mischerapparatur zur Durchführung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 zeigt eine schematische Wiedergabe einer Ausführungsform einer Tandemextrusionsapparatur zur Durchführung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform einer Tandemextrusionsapparatur zur Durchführung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung.
Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform einer Tandemextrusionsapparatur zur Durchführung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung.
Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Einzelextruderapparatur zur Durchführung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung.
Bei der vorliegenden Erfindung wird das Korrosionsproblem durch Abkühlen der Polymerschmelze oder des Gels vor Einführung von Wasser in die Schmelze oder das Gel gelöst.
Die Abkühlung reduziert praktisch die Korrosionsgeschwindigkeit von empfänglichen Metalloberflächen im Verfahren durch Säureverbindungen, welche in der Polymerschmelze oder dem Gel durch die Kombination von Wasser und den sauren Zersetzungsprodukten des bromierten aliphatischen feuerhemmenden Mittels gebildet werden. Wünschenswerterweise wird die Polymerschmelze oder das Polymergel auf 160ºC oder weniger und bevorzugt 150ºC oder weniger abgekühlt. Bei diesen Temperaturbereichen sind die Korrosionsgeschwindigkeiten wesentlich niedriger als bei hohen Temperaturen. Vor dem Abkühlen betragen typische Verarbeitungstemperaturen 180ºC bis 240ºC. Bevorzugt werden von Wasser verschiedene Blähmittel in die Polymerschmelze in diesen Bereich erhöhter Temperatur eingeführt oder eingebaut wegen besserer Mischbedingungen in diesem Temperaturbereich.
Die Korrosion kann weiterhin durch Begrenzen der Exposition der Prozeßoberflächen und -ausrüstung gegenüber Polymerschmelzen oder -gelen mit Gehalt an sauren Verbindungen minimiert oder beschränkt werden. Dies kann dadurch erreicht werden, daß das Wasser in die Polymerschmelzen oder -gele so nahe wie möglich an der Düse eingeführt wird.
Die Schaumstrukturen aus thermoplastischem Polymerem werden allgemein dadurch hergestellt, daß ein thermoplastisches Polymermaterial zur Bildung eines plastifizierten oder geschmolzenen Polymermaterials erhitzt wird, hierin ein erstes Blähmittel und ein zweites, Wasser umfassendes Blähmittel zur Bildung eines schäumbaren Gels eingegeben wird und das Gel durch eine Düse zur Bildung des Schaumproduktes extrudiert wird. Vor dem Mischen mit dem Blähmittel wird das Polymermaterial auf eine Temperatur bei seinem Einfrierbereich oder Schmelzpunkt oder oberhalb seines Einfrierbereiches oder Schmelzpunktes erhitzt, und ein bromiertes aliphatisches feuerhemmendes Mittel wird in die Schmelze eingebaut. Das Blähmittel kann in das geschmolzene Polymermaterial zur Bildung eines ersten schäumbaren Gels mittels einer auf dem Fachgebiet bekannten beliebigen Einrichtung eingegeben oder eingemischt werden, beispielsweise mit einem Extruder, Mischer oder Blender. Das Blähmittel wird mit dem geschmolzenen Polymermaterial bei einem erhöhten Druck gemischt, der zur Verhinderung einer wesentlichen Expansion des geschmolzenen Polymermaterials und zur allgemeinen homogenen Dispersion des Blähmittels hierin ausreicht. Zusätze wie ein Keimbildner können in die Polymerschmelze eingemischt werden, oder mit dem Polymermaterial vor dem Plastifizieren oder Schmelzen trockengemischt werden. Das erste schäumbare Gel wird auf eine niedrigere Temperatur, d. h. 160ºC oder weniger oder bevorzugt 150º oder weniger in einem Extruder oder einer anderen Mischvorrichtung oder in getrennten Kühlern abgekühlt. Das erste schäumbare Gel wird dann zu einer zweiten Mischeinrichtung wie einem Extruder oder Mischer gefördert oder geführt, um hierin ein zweites, Wasser umfassendes Blähmittel zur Bildung eines zweiten schäumbaren Gels einzubauen. Das zweite schäumbare Gel kann dann, falls erforderlich, weiter auf eine geeignete oder optimale Schäumungstemperatur gleichzeitig mit der oder anschließend an die Eingabe des zweiten Blähmittels abgekühlt werden. Die geeignete Schäumungstemperatur hängt von Polymereigenschaften ab. Geeignete Schäumungstemperaturen reichen typischerweise von 100ºC bis 160ºC für Schaumstrukturen aus alkenylaromatischem Polymerem und von 60ºC bis 160ºC für Schaumstrukturen aus Polyolefin. Das zweite schäumbare Gel wird dann durch eine Düse der gewünschten Gestalt zu einer Zone von vermindertem Druck extrudiert oder gefördert, um die Schaumstruktur zu bilden. Die Zone von niedrigerem Druck ist ein Druck niedriger als derjenige, bei welchem das schäumbare Gel vor der Extrusion durch die Düse gehalten wird. Der niedrigere Druck kann superatmosphärisch oder subatmosphärisch (evakuiert oder Vakuum) sein, bevorzugt ist es jedoch ein atmosphärischer Wert.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein konventionelles Extruder/Mischerverfahren, wie in Fig. 1 dargestellt. Die Apparatur zur Durchführung des Verfahrens umfaßt in Reihe einen Extruder 10, einen ersten Mischer 16, einen Kühler 22, einen zweiten Mischer 26 und eine Extrusionsdüse 32. Polymermaterial 11 und beliebige Zusatzstoffe werden in den Extruder 10 über den Zuführungstrichter 12 eingespeist. Das Polymermaterial wird im Extruder 10 geschmolzen und extrudiert und durch eine Leitung 14 zum ersten Mischer 16 gefördert. Ein erstes Blähmittel 19 wird im Mischer 16 durch die Injektionsöffnung 18 injiziert oder zugesetzt. Im Mischer 16 wird das erste Blähmittel in die Polymerschmelze eingebaut und eingemischt, um ein erstes schäumbares Gel zu bilden. Das erste schäumbare Gel tritt über die Leitung 20 aus dem Mischer 16 in den Kühler 22 ein oder wird hierhin gefördert. Der Kühler 22 erniedrigt die Temperatur des schäumbaren Gels auf eine Temperatur von 160ºC oder weniger und bevorzugt auf 150ºC oder weniger. Das erste schäumbare Gel tritt über die Leitung 24 in den zweiten Mischer 26 über oder wird hierhin befördert. Ein zweites Blähmittel 29 wird in den Mischer 26 über die Injektionsöffnung 28 injiziert oder zugesetzt. Im Mischer 26 wird das zweite Blähmittel 29 in das erste schäumbare Gel eingebaut und eingemischt, um ein zweites schäumbares Gel zu bilden. Das zweite schäumbare Gel tritt dann über die Leitung 30 zur Düse 32 oder wird hier hin gefördert. Das zweite schäumbare Gel tritt durch die Extrusionsdüse 32 in eine Zone von reduziertem Druck zur Bildung der Produktschaumstruktur. Die ersten und zweiten Mischer 16 und 26 können die Form eines beliebigen auf dem Fachgebiet bekannten dynamischen Mischers annehmen. Bevorzugt hat der zweite Mischer 26 die Form eines Hohlraum-Transfermischers.
Die Leitungen 14, 20, 24 und 30 können eine auf dem Fachgebiet zur Förderung von Polymerschmelzen oder Flüssigkeiten bekannte, beliebige Form von Leitungen annehmen, wie Rohrleitungen.
Die vorliegende Erfindung kann die Form einer Ausführungsform eines Tandemextrusionsverfahrens annehmen, wie in Fig. 2 dargestellt. Die Apparatur zur Durchführung des Verfahrens umfaßt in Aufeinanderfolge einen ersten Extruder 40, einen zweiten Extruder 46 und eine Extrusionsdüse 52. Polymermaterial 41 und irgendwelche Zusätze können in den Extruder 40 über den Einfülltrichter 42 eingespeist werden. Der Extruder 40 schmilzt das Polymermaterial und vermischt es mit irgendwelchen Zusätzen zur Bildung einer Polymerschmelze. Ein erstes Blähmittel 43 wird in den Mischabschnitt vom Extruder 40 durch die Injektionsöffnung 44 injiziert. Im Extruder 40 wird das erste Blähmittel 43 in die Polymerschmelze eingebaut und eingemischt, um ein erstes schäumbares Gel zu bilden. Das erste schäumbare Gel wird durch die Leitung 45 zu einem zweiten Extruder 46 geführt oder gefördert. Ein zweites Blähmittel 48 wird in den Extruder 46 durch die Injektionsöffnung 49 injiziert oder zugesetzt. Im Extruder 45 wird das erste schäumbare Gel mit dem zweiten Blähmittel 48 zur Bildung eines zweiten schäumbaren Gels vermischt, welches auf eine niedrigere Temperatur, bevorzugt 160ºC oder weniger und mehr bevorzugt 150ºC oder weniger abgekühlt ist. Das zweite schäumbare Gel kann, falls erforderlich, weiter auf eine geeignete oder optimale Schäumungstemperatur gleichzeitig mit dem oder anschließend an das Einmischen des zweiten Blähmittels in das erste schäumbare Gel abgekühlt werden. Das zweite schäumbare Gel wird über die Leitung 50 zur Extrusionsdüse 52 geführt oder gefördert. Das zweite schäumbare Gel wird durch die Extrusionsdüse 52 zu einer Zone von niedrigerem Druck geführt oder gefördert, um die Produktschaumstruktur zu bilden.
Die Leitungen 45 und 50 können eine auf dem Fachgebiet zur Förderung von Polymerschmelzen oder Flüssigkeiten bekannte, beliebige Form von Leitungen annehmen, beispielsweise Rohrleitungen.
Die vorliegende Erfindung kann die Form einer anderen Ausführungsform eines Tandemextrusionsverfahrens annehmen, wie in Fig. 3 dargestellt. Die Apparatur zur Durchführung des Verfahrens umfaßt einen ersten Extruder 60, einen zweiten Extruder 66 und eine Extrusionsdüse 74. Polymermaterial 62 und beliebige Zusätze können in den Extruder 60 über ein Einfülltrichter 61 eingespeist werden. Der Extruder 60 schmilzt das Polymermaterial und vermischt es mit irgendwelchen Zusätzen zur Bildung einer Polymerschmelze, welche über die Leitung 64 zum zweiten Extruder 66 geführt oder gefördert werden. Ein erstes Blähmittel 68 wird in den Mischabschnitt des Extruders 66 durch die Injektionsöffnung 69 injiziert. Das erste Blähmittel 68 wird in die Polymerschmelze zur Bildung eines ersten schäumbaren Gels eingegeben und eingemischt. Das erste schäumbare Gel wird auf eine niedrigere Temperatur, bevorzugt 160ºC oder weniger und mehr bevorzugt 150ºC oder weniger, in dem Kühlabschnitt des Extruders 66 abgekühlt, und dann teilweise durch den Extruder 66 geführt oder gefördert. Das partiell abgekühlte erste schäumbare Gel wird dann mit einem zweiten Blähmittel 70 zur Bildung eines zweiten schäumbaren Gels gemischt, dieses wird weiter gleichzeitig während seines und/oder nach seinem Mischen abgekühlt und dann durch die Leitung 72 zur Düse 74 geführt oder gefördert. Das zweite Blähmittel 70 wird in den Extruder 66 durch die Injektionsöffnung 71 in den Mischabschnitt strömungsabwärts von der Injektionsöffnung 69 injiziert oder zugesetzt. Das zweite schäumbare Gel wird durch die Düse 74 zu einer Zone von niedrigerem Druck zur Bildung der Produktschaumstruktur geführt oder gefördert. Die Leitungen 64 und 72 können eine auf dem Fachgebiet bekannte beliebige Form für Leitungen zum Fördern von Polymerschmelzen oder Flüssigkeiten annehmen, beispielsweise Rohrleitungen.
Die vorliegende Erfindung kann die Form eines Tandemextruder/Mischerverfahrens annehmen, wie in Fig. 4 dargestellt. Die Apparatur zur Durchführung des Verfahrens umfaßt in Folge einen ersten Extruder 80, einen zweiten Extruder 88, einen Mischer 94 und eine Extrusionsdüse 100. Polymermaterial 82 und beliebige Zusätze können in den Extruder 80 über den Einfülltrichter 83 eingespeist werden. Der Extruder 80 schmilzt das Polymermaterial und vermischt es mit irgendwelchen Zusätzen zur Bildung einer Polymerschmelze. Ein erstes Blähmittel 84 wird in den Mischabschnitt des Extruders 80 über die Injektionsöffnung 85 injiziert. Im Extruder 80 wird das erste Blähmittel 84 in die Polymerschmelze zur Bildung eines ersten schäumbaren Gels eingegeben und eingemischt. Das erste schäumbare Gel wird über die Leitung 86 zum zweiten Extruder 88 geführt oder gefördert. Zusätzliches Mischen des ersten schäumbaren Gels erfolgt im zweiten Extruder 88. Das erste schäumbare Gel wird durch die Leitung 90 zu einem Mischer 94 geführt oder gefördert. Der Mischer 94 kann die Form eines beliebigen auf dem Fachgebiet bekannten dynamischen Mischers annehmen. Ein bevorzugter dynamischer Mischer ist ein Hohlraum-Transfermischer. Ein zweites Blähmittel 96 wird in den Mischer 94 über die Injektionsöffnung 97 injiziert oder zugesetzt. Im Mischer 94 wird das erste schäumbare Gel mit dem zweiten Blähmittel 96 zur Bildung eines zweiten schäumbaren Geles gemischt, und es wird auf eine niedrigere Temperatur, 160ºC oder weniger und bevorzugt 150ºC oder weniger abgekühlt. Am meisten bevorzugt wird das zweite schäumbare Gel bis auf eine geeignete oder optimale Schäumungstemperatur abgekühlt. Falls die Temperatur des ersten schäumbaren Geles, das in den Mischer 94 eintritt, zu hoch liegt oder falls eine Erhitzung durch Scherung im Mischer 94 auftritt, ist weitere Kühlung erforderlich. Weitere Kühlung kann durch Abkühlen innerhalb des Mischers oder durch einen anderen Kühler strömungsabwärts vom Mischer durchgeführt werden. Das zweite schäumbare Gel wird über die Leitung 98 zur Düse 100 geführt oder gefördert. Das zweite schäumbare Gel wird durch die Düse 100 zu einer Zone von niedrigerem Druck zur Bildung der Produktschaumstruktur geführt oder gefördert. Die Leitungen 86, 90 und 98 können eine beliebige Form von auf dem Fachgebiet bekannten Leitungen zur Förderung von Polymerschmelzen oder Flüssigkeiten annehmen, beispielsweise Rohrleitungen.
Die vorliegende Erfindung kann die Form eines Einzelextruderverfahrens annehmen, wie in Fig. 5 dargestellt. Die Apparatur zur Durchführung des Verfahrens umfaßt in Folge einen Extruder 110 und eine Extrusionsdüse 120. Polymermaterial 112 und irgendwelche Zusätze können in den Extruder 110 über den Einfülltrichter 113 eingespeist werden. Der Extruder 110 schmilzt das Polymermaterial und vermischt es mit irgendwelchen Zusätzen zur Bildung einer Polymerschmelze. Ein erstes Blähmittel 114 wird in den Mischabschnitt vom Extruder 110 über die Injektionsöffnung 115 injiziert. Das erste Blähmittel 114 wird in die Polymerschmelze zur Bildung eines ersten schäumbaren Gels eingegeben und eingemischt. Das erste schäumbare Gel wird dann teilweise durch den Extruder 110 geführt oder gefördert. Ein zweites Blähmittel 116 wird in dem späteren oder strömungsabwärts liegenden Abschnitt des Mischabschnittes von Extruder 110 durch die Injektionsöffnung 117 injiziert oder zugesetzt, wobei diese dort angeordnet ist, wo das Gel auf eine niedrigere Temperatur, bevorzugt 160ºC oder weniger und mehr bevorzugt 150ºC oder weniger, abgekühlt ist. Im restlichen Abschnitt von Extruder 110 wird das erste schäumbare Gel mit dem zweiten Blähmittel 116 zur Bildung eines zweiten schäumbaren Gels gemischt und dann wei ter, falls erforderlich, auf eine geeignete oder optimale Schäumungstemperatur abgekühlt. Das zweite schäumbare Gel wird durch die Leitungen 118 zur Düse 120 geführt oder gefördert. Das zweite schäumbare Gel wird durch die Extrusionsdüse 112 zu einer Zone von niedrigerem Druck zur Bildung der Produktschaumstruktur geführt oder gefördert. Die Leitung 118 kann eine beliebige Form der auf dem Fachgebiet bekannten Leitungen zur Förderung von Polymerschmelzen oder Flüssigkeiten annehmen, beispielsweise Rohrleitungen.
Als Blähmittel in Kombination mit Wasser brauchbare Blähmittel schließen anorganische Blähmittel, organische Blähmittel und chemische Blähmittel ein. Geeignete anorganische Blähmittel schließen Kohlendioxid, Stickstoff, Argon, Luft, Stickstoff und Helium ein. Organische Blähmittel schließen aliphatische Kohlenwasserstoffe mit 1-9 Kohlenstoffatomen, aliphatische Alkohole mit 1-3 Kohlenstoffatomen und vollständig oder partiell halogenierte aliphatische Kohlenwasserstoffe mit 1-4 Kohlenstoffatomen ein. Aliphatische Kohlenwasserstoffe schließen Methan, Ethan, Propan, n-Butan, Isobutan, n-Pentan, Isopentan, Neopentan und dergl. ein. Aliphatische Alkohole schließen Methanol, Ethanol, n-Propanol und Isopropanol ein. Vollständig und partiell halogenierte aliphatische Kohlenwasserstoffe schließen Fluorkohlenstoffe, Chlorkohlenstoffe und Chlorfluorkohlenstoffe ein. Beispiele von Fluorkohlenstoffen schließen ein: Methylfluorid, Perfluormethan, Ethylfluorid, 1,1-Difluorethan (HFC-152a), 1,1,1- Trifluorethan (HFC-143a), 1,1,1,2-Tetrafluorethan (HFC-134a), Pentafluorethan, Difluormethan, Perfluorethan, Difluorpropan, z. B. 2,2-Difluorpropan, 1,1,1-Trifluorpropan, Perfluorpropan, Perfluorbutan, Perfluorcyclobutan. Partiell chlorierte und chlorfluorierte Kohlenwasserstoffe zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung schließen ein: Methylchlorid, Methylenchlorid, Ethylchlorid, 1,1,1-Trichlorethan, Dichlorpropan, 1,1-Dichlor-1-fluorethan (HCFC-141b), 1-Chlor-1,1- difluorethan (HCFC-142b), Chlordifluormethan (HCFC-22), 1,1- Dichlor-2,2,2-trifluorethan (HCFC-123) und 1-Chlor-1,2,2,2- tetrafluorethan (HCFC-124). Vollständig halogenierte Chlorfluorkohlenstoffe schließen ein: Trichlormonofluormethan (CFC-11), Dichlordifluormethan (CFC-12), Trichlortrifluorethan (CFC-113), Dichlortetrafluorethan (CFC-114), Chlorheptafluorpropan und Dichlorhexafluorpropan. Chemische Blähmittel schließen ein: Azodicarbonamid, Azodiisobutyronitril, Benzolsulfonhydrazid, 4,4-Oxybenzolsulfonylsemicarbazid, p- Toluolsulfonylsemicarbazid, Bariumazodicarboxylat, N,N'- Dimethyl-N,N'-dinitrosoterephthalamid und Trihydrazinotriazin. Die Ausdrücke "erstes Blähmittel" und "zweites Blähmittel" unterscheiden die strömungsaufwärts injizierten Blähmittel von denjenigen, welche strömungsabwärts injiziert werden.
Die Mengen von in das Polymerschmelzmaterial zur Bildung eines schaumbildenden Polymergels eingebautem Blähmittel beträgt von 0,2 bis 5,0 Mol-Gramm pro Kilogramm von Polymerem, bevorzugt von 0,5 bis 3,0 Mol-Gramm pro Kilogramm von Polymerem, und am meisten bevorzugt von 1,0 bis 2,50 Mol-Gramm pro Kilogramm an Polymerem.
Geeignete thermoplastische Polymermaterialien, welche bei der Herstellung von Schaumstrukturen nach den Verfahren der vorliegenden Erfindung brauchbar sind, können aus solchen ausgewählt werden, welche zu einem Schaum gebläht werden können. Geeignete Polymermaterialien schließen Polyolefine und alkenylaromatische Polymere ein. Geeignete Polyolefine schließen Polyethylen, Polypropylen und Ethylen- und Propylencopolymere ein. Geeignete Polyethylene schließen solche von hoher Dichte, mittlerer Dichte, niedriger Dichte, lineare Polyethylene von niedriger Dichte und von ultraniedriger Dichte ein. Geeignete alkenylaromatische Polymere schließen Polystyrol und Copolymere von Styrol und anderen Monomeren ein.
Eine bevorzugte derzeitige Schaumstruktur, hergestellt nach den Verfahren der vorliegenden Erfindung, umfaßt ein alkenylaromatisches Polymermaterial. Geeignete alkenylaromatische Polymermaterialien schließen alkenylaromatische Homopolymere und Copolymere von alkenylaromatischen Verbindungen und copolymerisierbaren ethylenartig ungesättigten Comonomeren ein. Das alkenylaromatische Polymermaterial kann weiterhin kleinere Anteile von nicht-alkenylaromatischen Polymeren einschließen. Das alkenylaromatische Polymermaterial kann nur aus einem oder mehreren alkenylaromatischen Homopolymeren, aus einem oder mehreren alkenylaromatischen Copolymeren, einer Mischung von einem oder mehreren jeweils von alkenylaromatischen Homopolymeren und Copolymeren oder Mischungen von beliebigen der zuvorgenannten Stoffe mit einem nicht-alkenylaromatischen Polymeren bestehen. Unabhängig von der Zusammensetzung umfaßt das alkenylaromatische Polymermaterial mehr als 50 und bevorzugt mehr als 70 Gew.-% alkenylaromatische monomere Einheiten, welche von alkenylaromatischen Verbindungen abstammen. Am meisten bevorzugt besteht das alkenylaromatische Polymermaterial vollständig aus alkenylaromatischen monomeren Einheiten.
Geeignete alkenylaromatische Polymere schließen solche ein, welche von alkenylaromatischen Verbindungen wie Styrol, alpha-Methylstyrol, Ethylstyrol, Vinyltoluol, Chlorstyrol und Bromstyrol abstammen. Ein bevorzugtes alkenylaromatisches Polymeres ist Polystyrol.
Kleinere Mengen voh monoethylenartig ungesättigten Verbindungen wie C&sub2;&submin;&sub6;-Alkylsäuren und -ester, ionomere Derivate und C&sub4;&submin;&sub6;-Diene können mit den alkenylaromatischen Verbindungen oder den Olefinverbindungen Ethylen und Propylen copolymerisiert werden. Beispiele von copolymerisierbaren Verbindungen schließen ein: Acrylsäure, Methacrylsäure, Ethacrylsäure, Maleinsäure, Itaconsäure, Acrylnitril, Maleinsäureanhydrid, Methylacrylat, Ethylacrylat, Isobutylacrylat, n-Butylacrylat, Methylmethacrylat, Vinylacetat und 1,3-Butadien.
Brauchbare bromierte feuerhemmende Mittel schließen beliebige bromierte aliphatische Verbindungen, welche bislang als flammhemmendes Mittel in geschäumten und nicht- geschäumten thermoplastischen Harzen verwendet wurden, ein, vorausgesetzt, daß solche Verbindungen wenigstens ein Wasserstoffatom besitzen, das an ein Kohlenstoffatom gebunden ist, welches benachbart zu einem wenigstens ein Bromatom enthaltenden Kohlenstoffatom liegt. Repräsentative bromierte aliphatische Verbindungen schließen ein, sind jedoch nicht beschränkt auf: Hexabromcyclododecan, Tris-(2,3-dibrompropyl)- phosphat, Tetrabromvinylcyclohexan, Tetrabromcyclooctan, Pentabromchlorcyclohexan, 1,2-Dibrommethylcyclohexan, Hexabrom- 2-buten und 1,1,1,3-Tetrabromnonan. Besonders bevorzugte bromierte aliphatische flammhemmende Verbindungen schließen Hexabromcyclododecan und seine Isomeren und Pentabromcyclohexan und seine Isomeren ein. Andere geeignete bromierte feuerhemmende Verbindungen schließen ein: Tribromdiphenylether, Tetrabromdiphenylether, Pentabromdiphenylether, Hexabromdiphenylether, Tribromchlordiphenylether, Tribromdichlordiphenylether, Tetrabromdichlordiphenylether, Octabromdiphenylether, Decabromdiphenylether, die 2-Ethylhexyl-, n-Octyl-, Nonyl-, Butyl-, Dodecyl- und 2,3-Dioxypropylether von Tribromphenyl, Tribromchlorphenyl, Tribromdichlorphenyl, Tetrabrombisphenol-A und Dioctylester von Tetrabromphthalsäure. Das feuerhemmende Mittel kann eine Mischung von einem oder mehreren bromierten feuerhemmenden Stoffen umfassen.
Thermoplastische Schaumstrukturen können ein oder mehrere bromierte aliphatische feuerhemmende Mittel mit bevorzugt zwischen 0,2 und 10,0 Gew.-% elementarem Brom und mehr bevor zugt zwischen 0,6 und 2,5 Gew.-% elementarem Brom, bezogen auf das Gesamtgewicht von thermoplastischem Polymermaterial in der Schaumstruktur, umfassen. Das bromierte aliphatische feuerhemmende Mittel kann mit dem thermoplastischen Polymermaterial vor dem Schmelzen und Vermischen trockengemischt werden, oder es kann mit dem Polymermaterial während oder nach dem Schmelzen vermischt werden.
Die Schaumstruktur kann vernetzt oder nicht-vernetzt sein. Der Ausdruck nicht-vernetzt schließt ein geringes Ausmaß an Vernetzung ein, welches natürlichweise ohne Verwendung von Vernetzungsmitteln oder Strahlung auftreten kann. Die Schaumstruktur ist bevorzugt nicht vernetzt.
Die Schaumstruktur hat die Dichte von 10 bis 150 Kilogramm pro Kubikmeter und am meisten bevorzugt von 10 bis 70 Kilogramm pro Kubikmeter entsprechend Norm ASTM D-1622-88. Der Schaum hat eine Durchschnittszellengröße von 0,01 bis 5,0 und bevorzugt von 0,1 bis 1,5 Millimeter entsprechend Norm ASTM D-3576-77.
Die Schaumstruktur kann geschlossenzellig oder offenzellig sein. Bevorzugt ist der vorliegende Schaum zu mehr als 80% geschlossenzellig entsprechend Norm ASTM D2856-A.
Verschiedene Zusatzstoffe können in die vorliegende Schaumstruktur eingegeben werden wie anorganische Füllstoffe, Pigmente, Antioxidantien, Säurefänger, UV-Absorber, Verarbeitungshilfsstoffe und Extrusionshilfsstoffe.
Ein keimbildendes Mittel kann verwendet werden, um die Zellengröße zu steuern. Bevorzugte keimbildende Mittel schließen anorganische Substanzen wie Calciumcarbonat, Talkum, Ton, Titanoxid, Kieselerde, Bariumsulfat, Diatomeenerde und Mischungen von Zitronensäure und Natriumbicarbonat ein. Die verwendete Menge an keimbildendem Mittel kann von 0,01 bis 5 Gew.-Teile pro 100 Gew.-Teile eines Polymerharzes rei chen. Der bevorzugte Bereich beträgt von 0,1 bis 3 Gew.- Teile.
Die thermoplastischen Schaumstrukturen, welche nach den Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt werden, haben eine Vielzahl von Verwendungen wie als Isolierschäume und Polsterschäume. Schäume aus alkenylaromatischem Polymerem sind besonders brauchbar bei Isolieranwendungen, und Polyolefinschäume sind besonders brauchbar bei Polsteranwendungen.
Im folgenden werden Beispiele der vorliegenden Erfindung angegeben, diese sollen keine Beschränkung darstellen. Falls nichts anderes angegeben ist, beziehen sich alle Angaben in Prozentsätzen, Teilen oder Anteilen auf Gewicht.

Beispiel 1 und entsprechende Vergleichs/Kontrollbeispiele

Eine Schaumstruktur aus alkenylaromatischem Polymerem, hergestellt entsprechend dem Verfahren der vorliegenden Erfindung, wurde mit einem ersten Blähmittel aus Kohlendioxid und einem zweiten Blähmittel aus Wasser hergestellt, wobei das Wasser separat und strömungsabwärts von dem Kohlendioxid injiziert wurde. Eine Vergleichs-Schaumstruktur wurde durch Injizieren von sowohl Kohlendioxid als auch Wasser strömungsaufwärts hergestellt.
Die verwendete Apparatur umfaßte in Reihe einen 38 Millimeter (mm) (1-1/2 Zoll) Extruder vom Schneckentyp, einen ersten Mischer, einen Kühler, einen zweiten Mischer und eine Düse, welche einen einstellbaren Düsenspalt hatte. Die ersten und zweiten Mischer hatten Öffnungen, um Blähmittel hierin zu injizieren. Der Extruder hatte aufeinanderfolgende Zonen für das Einspeisen, das Schmelzen und das Dosieren. Der erste Mischer war ein dynamischer Mischer. Der zweite Mischer war ein selbstangetriebener Hohlraum-Transfermischer (CTM) mit Innenabmessungen von annähernd 6,35 Zentimeter (cm) Durchmesser und 30 cm Länge.
Ein granulatförmiges Polystyrol mit einem Gewichtsdurchschnittsmolekulargewicht von etwa 180.000, gemäß Größenausschlußchromatographie (SEC), wurde gleichförmig mit 0,1 Teilen auf 100 (pph) Hexabromcyclododecan (HBCD)-Flammhemmittel und 0,05 pph Calciumstearat zur Bildung einer Trockenmischung gemischt.
Die Trockenmischung wurde in den Extruder eingespeist, wo sie geschmolzen und mit einer Rate von 4,54 Kilogramm pro Stunde (kg/h) (10 pounds per hour (lbs/hr)) im Test 1.2 sowie 3,63 kg/h (8 lbs/hr) in allen anderen Tests gepumpt wurde. Kohlendioxid wurde in den ersten Mischer mit einer vorbestimmten Rate zum Vermischen mit der Polymerschmelze zur Bildung eines schäumbaren Gels bei einer Rotorgeschwindigkeit von 45 Umdrehungen pro Minute (Upm) injiziert. Das schäumbare Gel wurde auf unter 140ºC in dem Kühler abgekühlt und in den CTM überführt. Die Rotationsgeschwindigkeit des CTM betrug bei allen Tests 15 Upm.
Im Test 1.1 wurde Wasser in den CTM mit einer vorbestimmten Rate injiziert. Ein Schaum guter Qualität wurde bei einer CTM-Öltemperatur von 137ºC und einem Düsenspalt von 0,71 mm hergestellt. Der Druckabfall im CTM betrug etwa 5,0 MPa, dies war mäßig. Wie in Tabelle 1 gezeigt, war die Schaumstruktur von niedriger Dichte, homogener kleiner Zellengröße, niedrigem Gehalt an offenen Zellen und sie war praktisch frei von hohlen Stellen.
Test 1.2 wurde als Kontrollbeispiel zu Test 1.1 durchgeführt. Dieser Test wurde praktisch unter derselben Arbeitsweise wie Test 1.1 durchgeführt.
Im Kontrolltest 1.2 wurde Wasser in den ersten Mischer zusammen mit Kohlendioxid injiziert. Bei einer CTM-Öltemperatur von 137ºC wurde eine gute Schaumstruktur gebildet, welche im wesentlichen dieselbe Qualität besaß, wie die im Test 1.1 hergestellte. So wurde die Qualität der Schaumstruk tur durch Anwendung der Injektion von Wasser strömungsabwärts zum Test 1.1 nicht verschlechtert.
Dieses Beispiel zeigt den Nutzen der Verwendung von Wasser als zweites Blähmittel, und daß Wasser homogen in ein Gel aus Polymerem/Kohlendioxid von relativ niedriger Temperatur in einem strömungsabwärts angeordneten Mischer homogen eingemischt werden kann. Die durch das schäumbare Gel in dem CTM erzeugte Scherung war mäßig bei einer Aufenthaltszeit von etwa 7 Minuten. Tabelle 1
* Kein Beispiel dieser Erfindung
¹ Mol-Gramm von Kohlendioxid, eingemischt in 1 Kilogramm Polymeres
² Mol-Gramm Wasser, eingemischt in 1 Kilogramm Polymeres
³ Dichte des Schaumkörpers in Kilogramm pro Kubikmeter
&sup4; Zellengröße in Millimeter, bestimmt nach ASTM D3576
&sup5; Gehalt an offenen Zellen in Prozentsatz, bestimmt nach ASTM D2856-A
&sup6; Aussehen des Schaumkörpers: G = gute Qualität mit homogener Verteilung der Zellengröße.

Beispiel 2

Schaumstrukturen aus alkenylaromatischem Polymerem, hergestellt nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung, wurden bei unterschiedlichen Rotationsgeschwindigkeiten im CTM hergestellt. Der Effekt der Rotationsgeschwindigkeit im CTM auf die Qualität der Schaumstruktur wurde unter Verwendung im wesentlichen derselben Apparatur und Arbeitsweise von Beispiel 1, ausgenommen die folgenden Angaben, bestätigt.
Kohlendioxid wurde in den SPM mit einer gleichförmigen Rate von 0,89 mpk oder 3,92 pph injiziert. Wasser wurde in den CTM mit einer Rate von 0,29 mpk (0,52 pph) injiziert. Das Gel wurde im Kühler auf etwa 148ºC abgekühlt. Die optimale Öltemperatur des CTM-Mantels für Schaumstrukturen guter Qualität wurde zu 143ºC bestimmt. Die Rotationsgeschwindigkeit des CTM-Rotors wurde von 10 bis 25 Upm variiert, und die Düsenöffnung wurde geringfügig eingestellt, um eine Schaumstruktur guter Qualität bei jeder Mischergeschwindigkeit zu erzeugen.
Wie in Tabelle 2 gezeigt, wurden Schaumstrukturen guter Qualität bei Rotationsgeschwindigkeiten des CTM von 15 Upm oder höher hergestellt. Eine Schaumstruktur von zufriedenstellender Qualität wurde ebenfalls bei einer CTM-Geschwindigkeit von 10 Upm erzeugt. Diese Schaumstruktur hatte schwach höhere Dichte als Schaumstrukturen, welche bei höheren Upm des CTM hergestellt wurden. Die Tests zeigen, daß Wasser in die Polymerschmelze bei so niedrigen Geschwindigkeiten des CTM wie 10 Upm gleichförmig eingemischt werden kann. Tabelle 2
¹ Rotationsgeschwindigkeit des CTM in Umdrehungen pro Minute
² Druckabfall über den CTM in Megapascal
³ Dichte des Schaumkörpers in Kilogramm pro Kubikmeter
&sup4; Zellengröße in Millimeter, bestimmt nach ASTM D3576
&sup5; Gehalt an offenen Zellen in Prozentsatz, bestimmt nach ASTM D2856-A
&sup6; Aussehen des Schaumkörpers: G = gute Qualität mit homogener Verteilung der Zellengröße A = annehmbare oder zufriedenstellende Qualität

Beispiel 3

Schaumstrukturen aus alkenylaromatischem Polymerem wurden wie in Beispiel 2 mit der Ausnahme hergestellt, daß eine unterschiedliche Blähmittelzusammensetzung, bestehend aus 0,86 mpk Kohlendioxid und 0,79 mpk Wasser, verwendet wurde.
Das von dem Kühler herausfließende und in den CTM eintretende schäumbare Gel hatte etwa 150ºC, und das Öl im CTM- Mantel wurde auf etwa 144ºC gehalten. Die Rotationsgeschwindigkeit des CTM wurde von 5 bis 35 Upm variiert. Die Düsenöffnung wurde eingestellt, um einen guten Schaum bei jeder CTM-Geschwindigkeit zu liefern. Um den Düsendruck oberhalb von 8,1 MPa zur Verhütung eines vorzeitigen Schäumens zu halten, wurde die Düsenöffnung fortschreitend von etwa 1, 1 auf 0,76 mm erniedrigt, sowie die CTM-Geschwindigkeit erhöht wurde.
Wie in Tabelle 3 gezeigt, wurden Schaumstrukturen von guter und zufriedenstellender Qualität erhalten, wenn die Rotationsgeschwindigkeiten des CTM 5 Upm überstiegen. Die Schaumstrukturen hatten niedrige Dichten, angemessene Zellengröße und eine Struktur von praktisch geschlossenen Zellen.
Die bei der CTM-Geschwindigkeit von 5 Upm hergestellte Schaumstruktur war nicht zufriedenstellend als Folge der Anwesenheit von großen hohlen Stellen (Blaslöchern), was aus nichtgemischten Taschen von Blähmittel herrührte.
Die bei 35 Upm hergestellte Schaumstruktur zeigte einen relativ großen Gehalt an offenen Zellen, was anzeigt, daß das Erhitzen durch Scherung eine Toleranzschwelle erreicht hatte.
Es kann eine optimale Scherrate für das Mischen geben. Die optimale Rotationsgeschwindigkeit des CTM für die vorliegende Apparatur und die Formulierung scheint 25 Upm zu sein, bei welcher die beste Schaumstruktur mit der niedrigsten Dichte erreicht wurde. Tabelle 3
* Kein Beispiel dieser Erfindung
¹ Rotationsgeschwindigkeit des CTM in Umdrehungen pro Minute
² Druckabfall über den CTM in Megapascal
³ Dichte des Schaumkörpers in Kilogramm pro Kubikmeter
&sup4; Zellengröße in Millimeter, bestimmt nach ASTM D3576
&sup5; Gehalt an offenen Zellen in Prozentsatz, bestimmt nach A5TM D2856-A
&sup6; Aussehen des Schaumkörpers: G = gute Qualität mit homogener Verteilung der Zellengröße P = schlechte Qualität mit Gehalt an hohlen Stellen A = annehmbare oder zufriedenstellende Qualität

Beispiel 4

Schaumstrukturen aus alkenylaromatischem Polymerem wurde wie in Beispiel 1 mit der Ausnahme hergestellt, daß Blähmittelzusammensetzungen mit einer festen Menge von Wasser und variierenden Mengen von Kohlendioxid verwendet wurden. Der Wassergehalt betrug 1,0 mpk (oder 1,8 pph), und der Kohlendioxidgehalt variierte von 0,45 bis 0,85 mpk.
Ein Zweck bestand im Nachweis, daß ein Polystyrolschaum mit großen Zellen, welcher für Garten- und Handwerksanwendungen geeignet ist, mit einem relativ hohen Wasserpegel und einem relativ niedrigen Kohlendioxidpegel hergestellt werden konnte.
Schäumbares Gel, das von dem Kühler und in den CTM strömt, hatte etwa 150ºC, und das Öl des CTM-Mantels wurde auf etwa 148ºC gehalten. Die CTM-Rotationsgeschwindigkeit betrug 15 Upm. Die Düsenöffnung wurde eingestellt, um eine Schaumstruktur von guter Qualität für jede Blähmittelzusammensetzung zu liefern. Der Düsendruck wurde oberhalb von 7,1 MPa gehalten.
Wie in Tabelle 4 gezeigt, kann ein hoher Gehalt von Wasser in dem Polymerem durch den CTM gleichförmig eingemischt werden, wodurch Schäume guter Qualität mit so niedrigen Dichten wie 29 kg/m³ und so großen Zellengrößen wie 2,0 mm geliefert werden können. Die Schäume sind praktisch frei von offenen Zellen. Tabelle 4
¹ Mol-Gramm von Kohlendioxid, eingemischt in 1 Kilogramm Polymeres
² Mol-Gramm Wasser, eingemischt in 1 Kilogramm Polymeres
³ Spalt der Düsenöffnung in Millimeter
&sup4; Dichte des Schaumkörpers in Kilogramm pro Kubikmeter
&sup5; Zellengröße in Millimeter, bestimmt nach ASTM D3576
&sup6; Gehalt an offenen Zellen in Prozentsatz, bestimmt nach ASTM D2856-A
&sup7; Aussehen des Schaumkörpers: G = gute Qualität mit homogener Verteilung der Zellengröße

Beispiel 5

Es wurden thermoplastische Schaumstrukturen mittels konventioneller Extrusion und einer pseudo-akkumulierenden Extrusion unter Einsatz eines Ethylen/Propylencopolymeren hergestellt.
Die verwendete Apparatur umfaßte einen 25 mm (1 Zoll) Extruder vom Schneckentyp, einen ersten Mischer, einen Kühler, einen zweiten Mischer und eine Düse mit einstellbarem Spalt. Der erste Mischer war ein dynamischer Mischer. Der zweite Mischer war ein CTM. Die Einheiten hatten im wesentlichen dieselben Konfigurationen wie die in Beispiel 1 eingesetzten Einheiten, ausgenommen für den Extruder.
Ein granulatförmiges Harz aus statistischem Copolymerem 3/97 (Gew.-%) Ethylen/Propylen mit einer Schmelzfließrate von 1,5 (gemäß ASTM D1238, Bedingung L) wurde gleichförmig mit Antioxidantien, 0,1 pph, jeweils mit Irganox 1010 von Ciba- Geigy Corp. und Ultranox 626 von General Electric Co., gemischt.
Die Mischung wurde in den Extruder mit einer gleichförmigen Rate von 1,8 kg/h (4 lbs/hr) eingespeist. Die Temperaturen der Extruderzonen betrugen 155ºC, 195ºC und 220ºC bei der Einspeiszone, Schmelzzone bzw. Dosierungszone.
Kohlendioxid wurde mit einer Rate von 1,5 mpk in den ersten Mischer injiziert, dieser wurde auf 235ºC gehalten und mit 38 Upm gerührt. Das Gel aus Polymerem/Kohlendioxid wurde auf etwa 141ºC in dem Kühler abgekühlt, und dann in den CTM eingespeist. Wasser wurde mit 0,63 mpk (1,1 pph) in den CTM injiziert, dieser wurde auf 140ºC gehalten und mit 15 Upm in Rotation gehalten.
Ein Schaumstruktur guter Qualität mit einer Dichte von 43 kg/m³, 0,1 mm Zellengröße und 29% offenen Zellen wurde bei einem Düsenspalt von 0,3 mm erhalten. Der Schaum war dimensionsstabil, jedoch von relativ kleiner Querschnittsgröße (0,17 cm²). Eine Schaumstruktur von größerer Querschnittsgröße kann üblicherweise bei höherer Extrusionsrate erzielt werden. Um dies zu demonstrieren, wurde ein pseudo-akkumulierendes Schema zusätzlich verwendet.
Das pseudo-akkumulierende Schema war wie folgt. Nachdem eine Probe einen im Gleichgewicht befindlichen Extrusionszustand in der zuvor beschriebenen Apparatur angenommen hatte, wurde die Düsenöffnung geschlossen, um das schäumbare Gel in der Extrusionslinie anzusammeln, bis der Düsendruck um etwa 3,5 MPa (500 psi) angestiegen war. Die Düse wurde dann rasch auf etwa 0,5 mm geöffnet, so daß das akkumulierte Gel aus der Düsenöffnung austrat und expandierte. Tatsächlich wurde eine Schaumstruktur mit guter Qualität von 0,36 cm² Querschnittsgröße, 34 kg/m³ Dichte, 0,1 mm Zellengröße und 56% offenen Zellen erzeugt. Die kurzzeitige Extrusionsrate wurde zu etwa 5,6 kg/h bestimmt.
Während Ausführungsformen des Verfahrens der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf spezifische Details gezeigt wurden, ist zu erwähnen, daß in Abhängigkeit von dem Herstellungsverfahren und den Anforderungen des Herstellers die vorliegende Erfindung durch zahlreiche Änderungen modifiziert werden kann, ohne daß vom Umfang der anliegenden Ansprüche abgewichen wird.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Schaumstruktur aus thermoplastischem Polymerem, umfassend die Stufen von:

a) Schmelzen eines thermoplastischen Polymermaterials zur Bildung einer Polymerschmelze;

b) Eingabe eines bromierten aliphatischen feuerhemmenden Mittels in die Polymerschmelze;

c) Eingabe und Einmischen eines ersten Blähmittels in die Polymerschmelze zur Bildung eines ersten schäumbaren Gels;

d) Abkühlen des ersten schäumbaren Gels auf eine Temperatur von 160ºC oder weniger;

e) Eingabe und Einmischen eines Wasser enthaltenden zweiten Blähmittels in das abgekühlte erste schäumbare Gel zur Bildung eines zweiten schäumbaren Gels;

f) wahlweise weiteres Abkühlen des zweiten schäumbaren Gels auf eine geeignete Schäumungstemperatur; und

g) Extrudieren des zweiten schäumbaren Gels durch eine Düse zur Bildung der Schaumstruktur.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem das thermoplastische Polymere Polystyrol ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem das bromierte aliphatische feuerhemmende Mittel Hexabromcyclododecan ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welchem das erste Blähmittel Kohlendioxid ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem das erste schäumbare Gel auf eine Temperatur von 150ºC oder weniger abgekühlt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welchem das erste Blähmittel in die Polymerschmelze durch Durchführen der Polymerschmelze durch einen ersten Mischer eingegeben und eingemischt wird, während das erste Blähmittel in den ersten Mischer injiziert wird, das zweite Blähmittel in das erste schäumbare Gel durch Durchführen des ersten schäumbaren Gels durch einen zweiten Mischer eingegeben und eingemischt wird, während das zweite Blähmittel in den zweiten Mischer injiziert wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 3 bis 6, bei welchem das thermoplastische Polymere Polypropylen ist.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welchem das Polymermaterial durch Durchführen hiervon durch einen ersten Extruder geschmolzen wird, wobei das erste Blähmittel in die Polymerschmelze durch Durchführen der Polymerschmelze durch den ersten Extruder eingegeben und eingemischt wird, während das erste Blähmittel in den ersten Extruder injiziert wird, das zweite Blähmittel in das erste schäumbare Gel durch Durchführen des ersten schäumbaren Gels durch einen zweiten Extruder eingegeben und eingemischt wird, während das zweite Blähmittel in den zweiten Extruder injiziert wird, wobei das thermoplastische Polymermaterial Polystyrol umfaßt.