DE1569151B2 - Verfahren zum herstellen von verschaeumten oberflaechen von formkoerpern aus styrolhomopolymerisaten und kaut schukmodifizierten mischpolymerisaten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von verschäumten Oberflächen von Formkörpern aus Styrolhomopolymerisaten und kautschukmodifizierten Mischpolymerisaten durch Imprägnieren der gewählten Oberfläche des Formkörpers während einer vorbestimmten Zeitdauer mit einem Schaum erzeugenden flüssigen Medium, Trocknen bei Raumtemperatur während einer vorbestimmten Zeitdauer und Erhitzen zur Bildung der verschäumten Oberfläche. in

Es ist in der Technik bekannt, Schaumstoffe aus Kunststoffen dadurch herzustellen, daß einem thermoplastischen Harz ein Treibmittel oder ein gasfreisetzendes Material einverleibt wird und anschließend die Temperatur des Gases erhöht wird. Durch das Erhitzen bildet das Treibmittel Gas, wobei das Harz unter Ausbildung einer porigen Struktur ausgedehnt wird. Das so gebildete verschäumte Harz besitzt eine wesentlich geringere Dichte oder ein leichteres spezifisches Gewicht als das Ausgangsharz und weist im allgemeinen sehr erhöhte Schalldämpfungsund Wärmeisolierungseigenschaften auf.

Auf Grund der verhältnismäßig schlechten Strukturfestigkeit der aus solchen verschäumten Materialien hergestellten Fertigprodukte war daher die Verwendung derartiger Schaumstoffe beschränkt. Zur Beseitigung dieses Problems waren verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden, um das verschäumte Harz zu stützen, wobei die meisten ein Kleben oder Verbinden von festen und/oder starren Gliedern mit dem Schaumstoff umfassen. Die Herstellung derartiger Gebilde ist jedoch im allgemeinen schwierig und kostspielig und deren Anwendung unterliegt bisweilen Beschränkungen in Abhängigkeit von der Wirksamkeit des Bindungsvorganges.

Es ist ferner aus der deutschen Patentschrift 916 116 ein Verfahren zur Erzeugung poröser Oberflächen an Formkörpern aus thermoplastischen Kunststoffen mit Hilfe eines Gemisches aus einer oder mehreren den Kunststoff lösenden Flüssigkeiten und einer oder mehreren den Kunststoff nicht lösenden bzw. nur quellenden Flüssigkeiten bekannt, wobei die Formkörper nur so lange mit diesem Flüssigkeitsgemisch behandelt werden, daß nur ihre Oberflächen angequollen werden, und hierauf auf Temperaturen oberhalb des Erweichungspunktes des Kunststoffes erwärmt werden. Nach dieser bekannten Arbeitsweise können jedoch noch nicht Produkte mit Schaumporen, die eine erwünschte optimale Isolierwirkung ergeben, erhalten werden.

Es wurde nunmehr gefunden, daß verschäumte Oberflächen von Formkörpern aus Styrolhomopolymerisaten und kautschukmodifizierten Mischpolymerisaten mit Isoliereigenschaften entsprechend denjenigen von verschäümtem Harz und'gleichzeitig mit '55 einer Strukturbeständigkeit und -festigkeit von unverschäumtem Kunststoff nach einem einfachen und verhältnismäßig billigen Verfahren hergestellt werden können.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines Verfahrens zum Herstellen von Formkörpern mit verschäumten Oberflächen, die eine verbesserte Kombination von Isolier- und Struktureigenschaften besitzen.

Das Verfahren zum Herstellen von verschäumten Oberflächen von Formkörpern aus Styrolhomopolymerisaten und kautschukmodifizierten Mischpolymerisaten gemäß der Erfindung durch Imprägnieren der gewählten Oberfläche des Formkörpers während einer vorbestimmten Zeitdauer mit einem Schaum erzeugenden flüssigen Medium, Trocknen bei Raumtemperatur während einer vorbestimmten Zeitdauer und Erhitzen zur Bildung der verschäumten Oberfläche geschaffen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man als Schaum erzeugendes Medium Trichlormonofluormethan verwendet und den imprägnierten Gegenstand während einer Dauer von etwa 10 bis 30 Sekunden vor dem Erhitzen trocknet.

Die bei der Ausführung des Verfahren gemäß der Erfindung verwendeten Formkörper können aus Styrolhomopolymerisaten oder kautschukmodifizierten Styrolmischpolymerisaten, beispielsweise Styrolpfropfmischpolymerisaten oder Mischungen hiervon, bestehen.

Die Bedingungen, unter welchen die Imprägnierbehandlung ausgeführt wird, werden als kritisch angesehen. Üblicherweise wird der Kunststoffgegenstand praktisch auf seine Fertigform verarbeitet bevor erhitzt oder verschäumt wird, da eine weitere Bearbeitung auf der Oberfläche des Gegenstandes nach dem Verschäumen zu einer Verformung oder Zerstörung des verschäumten Teiles führen würde. Der Erhitzungs- und Verschäumungsvorgang kann jedoch mit einem Preßformungsvorgang verbunden werden. So kann z. B. ein Kunststoffbogen oder eine Kunststoffbahn in dem Schaum erzeugenden Medium gequollen werden, worauf die Kunststoffbahn oder -platte einer Preßformung zu einer Tasse unterworfen wird. Bei dieser Arbeitsweise dient die Wärmezuführung sowohl der Preßformung als auch der Verschäumung. Hierbei besitzen die Temperaturen und Drücke der Preßformungsbehandlung einen Einfluß auf die Porengröße und es muß gewöhnlich darauf geachtet werden, eine Verformung oder Zerstörung der Porenstruktur des geformten Kunststoffes zu vermeiden. Gewöhnlich wird:die Imprägnierung^ ausgeführt, nachdem der Kunststoffgegenstand praktisch auf Raumtemperatur gekühlt worden ist. Die Imprägnierung kann jedoch auch ausgeführt werden, wenn der Kunststoffgegenstand bei erhöhten Temperaturen vorliegt, wobei hierdurch die Geschwindigkeit oder das Ausmaß der Absorption des Mediums durch den Kunststoffgegenstand erhöht wird. Bei Anwendung dieser Arbeitsweise kann gegebenenfalls die Regelung des Verschäumungsvorganges hinsichtlich der Gleichförmigkeit der Oberfläche etwas erschwert sein, wobei jedoch bei sorgfältiger Arbeitsweise gute Ergebnisse erhalten werden können.

Für die Imprägnierung sind gewöhnlich nur einige Sekunden notwendig, wobei die Imprägnierungsdauer hauptsächlich von der gewünschten Schaumtiefe und den jeweiligen Temperaturen des Schaum erzeugenden flüssigen Mediums und des·Kunststoffgegenstandes abhängt. Das Imprägnieren kann ausgeführt werden, indem man den Kunststoffgegenstand in das flüssige Imprägniermittel eintaucht oder indem man den Kunststoffgegenstand den Dämpfen des Imprägniermittels in einem Gefäß unterwirft, das gegebenenfalls unter Druck gesetzt sein kann.

Nach dem Imprägnieren wird der Kunststoffgegenstand vor dem Erhitzen oder Verschäumen eine kurze Zeitdauer trocknen gelassen. Durch dieses Trocknen wird eine tiefere Diffusion ermöglicht und eine Härtung der Außenoberfläche, beispielsweise von der Tasse erreicht, wobei eine Haut in gewissem Ausmaß gebildet wird, die zu der Erzielung der für

gute Isoliereigenschaften erforderlichen geschlossenen Porenstruktur wesentlich beiträgt. Gegegebenenfalls kann die Trocknungszwischenzeit beschleunigt werden, indem man Preßluftgebläse, mäßige Erhitzungsbedingungen od. dgl. anwendet. Nach der Zwischentrocknung wird der Kunststoffgegenstand erhitzt, um die Oberflächen des Kunststoffgegenstandes zu verschäumen. Es können verschiedene Heizmittel zu diesem Zweck angewendet werden, wobei die Endergebnisse von der Gleichförmigkeit des Erhitzens, dem Ausmaß des Erhitzens und der Temperaturhöhe, bei welcher das Erhitzen ausgeführt wird, abhängig sind. Bei biaxial orientierten Kunststoffen ist es bisweilen notwendig, das blatt- oder bahnenförmige Material dimensionsmäßig zu unterstützen oder zu befestigen, um Orientierungsverluste während des Behandlungsvorganges zu vermeiden.

Die nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellten Formkörper mit verschäumten Oberflächen sind insbesondere für Anwendungszwecke brauchbar, bei welchen 'hohe Isoliereigenschaften und gute Struktureigenschaften verlangt werden. Außerdem werden die Formkörper gemäß der Erfindung auf solchen Anwendungsgebieten angewendet, bei welchen das Schwitzen (atmosphärische Kondensation) von Flüssigkeit oder Gas enthältenden oder tragenden Formkörpern eine Schwierigkeit darstellt. Besondere Anwendungsgebiete umfassen die Herstellung von Tassen und anderen Behältern, die zur Aufnahme von heißen oder kalten Substanzen vorgesehen sind, Leitungen, Schalttafeln oder Füllungen, Drähtüberzüge und zahlreiche andere Gebilde, bei welchen diese besondere Kombination von Eigenschaften notwendig und erwünscht ist.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand von Beispielen näher erläutert, in welchen die angegebenen Mengen auf Gewicht bezogen sind, wenn nichts anderes angegeben ist.

Beispiel 1

Ein Styrolhomopolymerisat mit einem Molekulargewicht nach Staudinger von etwa 55 000 wurde im Spritzgußverfahren in die Form einer glatten konischen Tasse verarbeitet, die eine Höhe von etwa 10,2 cm und einen Tasseninnendurchmesser von durchschnittlich etwa 5,7 cm besaß. Die so geformte Tasse wird mittels Eintauchen des unteren oder Bodenteils der Tasse in Trichlorfluormethan bis zu etwa 12,7 mm von ihrem oberen Umfangsrand und Halten der Tasse in diesem eingetauchten Zustand während einer Dauer von 10 Sekunden imprägniert und gequollen, worauf die Tasse aus dem Imprägnierungsmittel entfernt wird. Nach einer Zwischendauer von 20 Sekunden unter trockenen Raumtemperaturbedingungen wird die Tasse in ein heißes Wasserbad bei 80° C während einer Dauer von 10 Sekunden eingetaucht.

Die so erhaltene Tasse besitzt eine verschäumte Außenoberfiäche auf der Lösungsmitteleintauchfläche, die sich auf etwa einen Drittel der Gesamtdicke in den Körper der Tasse erstreckt. Eine Prüfung der Tasse zeigt, daß keine ernsthafte Veränderung bei sämtlichen strukturellen Eigenschaften der Tasse durch den Imprägniervorgang nicht erhalten wurde, wobei gleichzeitig die isolierenden Eigenschaften der Tasse um ein Mehrfaches erhöht werden.

Beispiel 2

Die Arbeitsweise von Beispiel 1 wird mit der Abänderung wiederholt, daß (1) eine kautschukmodifizierte Styrolpolymerisatmischung mit einem Molekulargewicht nach Staudinger von etwa 50000, d. h. eine physikalische Mischung aus 7,5 Teilen Styrol-Butadien-Pfropfmischpolymerisat mit 92,5 Teilen Styrolpolymerisat, wobei das Pfropfmischpolymerisat

ίο 28 Gewichtsprozent Styrol, bezogen auf das Gewicht des Mischpolymerisat, enthält, an Stelle des Styrolhomopolymerisats verwendet wird und (2) die Tasse in Trichlorfluormethan während einer Dauer von 5 Sekunden anstatt von 10 Sekunden eingetaucht wird. Wie im Beispiel 1 sind die Isoliereigenschaften der Tasse um ein Mehrfaches erhöht.

B eispiel 3

Eine kautschukmodifizierte Styrolpolymerisatmischung, wie im Beispiel 2 beschrieben, wird in Form eines Blattes oder einer Bahn mit einer Dicke von 660 μ extrudiert.

Ein Teil dieses blatt- oder bahnenförmigen Materials wird dann auf etwa 132° C erhitzt und im Vakuumpreßverfahren in die Form einer Tasse mit entsprechenden Abmessungen, wie im Beispiel 1 angegeben, gebracht.

Die so gebildete Tasse wird durch Eintauchen des unteren oder Bodenteils der Tasse in Trichlorfluormethan bis zu innerhalb etwa 12,7 mm von ihrem oberen Randumfang und Halten der Tasse in diesem eingetauchten Zustand während einer Dauer von 5 Sekunden imprägniert und gequollen, worauf die Tasse aus dem Lösungsmittel entfernt wird. Nach einer Zeitdauer von 20 Sekunden bei trockenen Raumtemperaturbedingungen wird die Tasse in ein heißes, bei 80° C gehaltenes Wasserbad während einer Dauer von 10 Sekunden eingetaucht.

Die so erhaltene Tasse besitzt eine verschäumte Außenoberfläche über den Bereich der Eintauchung in das Imprägniermittel, wobei die Verschäumung sich in den Tassenkörper bis zu etwa einem Drittel ihrer gesamten Dicke erstreckt. Die Prüfung der Tasse zeigt, daß sämtliche strukturellen Eigenschaften der Tasse durch die Imprägnierbehandlung nicht ernsthaft verändert wurden, während gleichzeitig die Isoliereigenschaften der Tasse um ein Mehrfaches erhöht wurden.

Beispiel 4

Eine kautschukmodifizierte Polystyrolmischung, wie sie im vorstehenden Beispiel 3 verwendet wurde, wird in Form eines blatt- oder bahnenförmigen Materials mit einer Dicke von 660 μ extrudiert.

Während dieses blatt- oder bahnenförmige Material noch warm ist, wird die Oberfläche, die die Außenseite des herzustellenden Gegenstandes oder Formkörpers bildet, an Trichlormonofluormethan ausgesetzt, indem man entweder die genannte Außenoberfläche des blatt- oder bahnenförmigen Materials auf die Oberfläche von Trichlormonofluormethan aufbringt, oder indem man die genannte Außenoberfläche mit Dämpfen von Trichlormonofluormethan behandelt. Die Behandlung mit Trichlorfluormethan wird während etwa 5 Sekunden ausgeführt. Das blatt- oder bahnenförmige Material wird dann an Raumtemperatur und -feuchtigkeit während etwa 20 Sekunden ausgesetzt. Anschließend wird das Blatt in

eine Preßform der Vakuumart eingebracht, rasch auf eine Temperatur von etwa 132° C erhitzt und dann im wesentlichen gleichzeitig einem Vakuum unterworfen, um aus dem erhitzten Blatt eine Tasse zu formen. Die Tasse wird dann auf Raumtemperatur abkühlen gelassen. Die Tasse besitzt eine verschäumte Außenoberfläche, die sich in den Tassenkörper um mehr als ein Drittel der Gesamtdicke erstreckt. Die Dicke des verschäumten Teils ist in den Seitenwänden und am Boden größer als an deren Verbindung auf Grund der Preßformung. Die Größe der Poren ist gewöhnlich etwas größer als diejenige der Poren, die gemäß der Arbeitsweisen von Beispiel 2 und 3 erhalten wurden, was wahrscheinlich darauf zurückzuführen ist, daß das Blatt bei der Aussetzung an Trichlormonofluormethan warm war, wodurch die Aufnahme an Imprägnierungsmittel erhöht war, und gegebenenfalls auch darauf zurückzuführen, daß die Temperatur während des Formpreßvorgangs höher als die Wassertemperatur in den Beispielen 1 und 3 war. Bei Anwendung der in diesem Beispiel beschriebenen Arbeitsweise muß eine schärfere Qualitätsregelung ausgeübt werden.

Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung ist die Zwischentrocknung der Formkörper nach dem Aussetzen an Trichlormonofluormethan wesentlich, um das gewünschte Aussehen des Schaums und die gewünschten Isoliereigenschaften zu erhalten. Eine ungenügende Zwischentrocknung führt zu blasigen rauhen Oberflächen, die voraussichtlich ohne Gebrauchszweck in den beispielsweise isolierten Tassen sowohl hinsichtlich der Isolierung als auch des Aussehens sind. Wenn jedoch das Verfahren gemäß der

vorliegenden Erfindung ausgeführt wird, wird ein Schaum mit feinen geschlossenen Poren erhalten, wie er für gute Isolierwirkungen erforderlich ist.

Wenn andererseits eine Arbeitsweise angewendet wird, wie sie z. B. in der deutschen Patentschrift 116 beschrieben ist, werden lediglich rauhe geborstene Poren erhalten, die die gewünschte optimale Isolierwirkung nicht ergeben können.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von verschäumten Oberflächen von Formkörpern aus Styrolhomopolymerisaten und kautschukmodifizierten Mischpolymerisaten durch Imprägnieren der gewählten Oberfläche des Formkörpers während einer vorbestimmten Zeitdauer mit einem Schaum erzeugenden flüssigen Medium, Trocknen bei Raumtemperatur während einer vorbestimmten Zeitdauer und Erhitzen zur Bildung der verschäumten Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß man als Schaum erzeugendes Medium Trichlormonofluormethan verwendet und den imprägnierten Gegenstand während einer Dauer von etwa 10 bis 30 Sekunden vor dem Erhitzen trocknet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man nach dem Imprägnieren der gewählten Oberfläche des Formkörpers mit Trichlormonofluormethan und Trocknen des Materials bei Raumtemperatur während der vorbestimmten Zeitdauer das imprägnierte Material zu einem anderen Formkörper umformt und gleichzeitig die imprägnierte Oberfläche verschäumt.