DE1569257A1

DE1569257A1 - Verfahren zur Herstellung von Schaumstoffgebilden

Info

Publication number: DE1569257A1
Application number: DE19631569257
Authority: DE
Inventors: Boyer Nolan Davidson; Trehu Yves Michel; Otto Kenneth Wayne
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1963-11-05
Filing date: 1963-11-05
Publication date: 1969-04-10
Also published as: BE639972A; GB1048999A; NL300591A; DE1569257B2

Description

■ins-

Die Erfindung betrifft ®ίη neues ferfaliren ssur Herstellung von geschäumten Stoffen aus thermoplastische besondere von verbessertem Schaumstoffen Zellen).

Man-kennt heute viele aur

aus thermoplaatisohen Harzen führende ferfahren? all©·diese Verfahren basieren auf der Anwendung eines Treibmittels-» Nach einem Verfahren wiri <äas thermoplastische Hara-mit einem fasten treibmittel vermisclit und daa aufgeni'sohte (kompoun» dierte) Harz auf eine über seinem Schmelzpunkt liegende Temperatur solcher Höhe erhitzt, dass Bin rascher Zerfall das Treibiaittele zu gasförmigen Produkten eintritt, welche zur •Ausdehnung des Harzes unter Ausbildung einer geschäumten Struktur führen₀ Während der ßa.sausdehnung wird daa Harz unter seinen Schmelzpunkt'abgekühlt, wodurch daa geschäumte

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Gebilde erharrt und seine Form beibehält ο Nach einem anderen Verfahren wird das thermoplastische Harz mit einem flüchtigen Lösungsmittel rusaramengebracht, da?* sich in dem Harz zu lösen vermag ο Das Kars; mit dem in Löaung gegangenen Löoungamittel wird bei gsnügendem Druck, um dae Lösungsmittel in dem Harz gelöst .7.U halten, auf eine Temperatur über dem Schmelzpunkt dea aufgemischten Harzes und dem atmosphärischen Siedepunkt dea Lösungsmittels erhitzt, worauf man den Druck entlastet, wodurch das Lösungsmittel verdampft wird und wiederum die Ausdehnung des thermoplastischen Harzes zu einem geocHiumten Gebilde erfolgte Bei der bevorzugten Arbeitsweise, die sich im Übrigen am besten für die kontinuierliche Herstellung von geschäumten Gebilden eignet, wird ein gasförmiges Treibmittelt wie Kohlendioxyd oder Stickstoff, in die Schmelze eines thermoplastischen Polymerisates injiziert, während dieselbe einen Extruder durchwandert. Auf due treibmittel wie auch das Polymerisat wird ein genügender Druck ausgeübt, damit sich die gewünschte Menge an Gas in der Polymerisatschmelze ICate Die Druckdifferenz beim Austreten de;3 thermoplastischen Harzes aus der Spritzform führt zur Verminderung der Löslichkeit des Gase8o Das freigesetzte Gas dehnt das sich abkühlende, ausgepresste thermoplastische Harz zu einem geschäumten Gebilde aus.

Diese Verfahren werden bei der Herstellung von Schaumstoffen aus thermoplastischen Harzen angewandt, erweisen sich aber allgemein in einer oder mehreren wichtigen Besiehungen «la

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mangelhaft» So eignen al© eich nicht zur Hers geschäumten Produkten aus thermoplastischen eine geringe Diente mit einer geringen Zelle ngr Ss ae* varbin» den_e Versuche^ mit dienen Arbeits-techniken geschäumt© Produk te geringer Diclite her&ustellen, führen stats'zu ein@a ge» schäumtan Material geringer Dichte, das grosse Zellen aufweist ο Geeohäumt® Stoff© mit groseen Zellen sind unerwünscht da ein Bruch schon bei beträchtlich'4eringerere Druck- ^r :·>.· deformation eintritt und da kein homogeaes 1?rodukt @rhalt©a wird. Qroeoe Zellen, sind naturgemäse auch füj? g@achäuiit® Stoffe in Form τοη Teilen geringen Querschnittes ungeeignet· Wenn man die Treibmittel-Konzentration herabsetzt» wird die Zellengröeae nicht wesentlich verkleinert und kann sogar eine Vergrößerung der Zellen eintreten, aber hauptsächlich nimmt die Ansahl der Zellen ab, wodurch das ausgepresste Produkt nicht homogen geschäumt ist, sondern gröeaerc j, regellos verteilte Abschnitte aus Vollmaterial aufweist ο

Vor krraem wurde gefunden, dass sich durch Zusatz eines feinteiligen, inerten Feststoffs zur Polymerisutschmelze eine wesentliche Erhöhung der Anzahl der Zellen bei gegebener Treibmittel-Konzentration und dementsprechend eine geringere Zellengrösse bei gegebener Dichte des geschäumten Gutes erzielen lässt=, Dieser Feststoff soll bei der Bildung der Zollen als sogenannter Kernbildner wirken. Zur Erzielung der bestmöglichen Ergebnisse mit dem Kernbildner

muss ein solcher feinteiliger, inerter Feststoff homogen in dem Polymerisat verteilt werden» Obwohl mit der Auffin-

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dung des Kernbildners die Gleichraässigkeit und Beschaffenheit des geschäumten Stoffs stark verbessert und hierdurch eine Verbesserung seiner Eigenschaften gegenüber Druck erhalten werden konnte, unterliegt die Herstellung von geschäumten Produkten hinsichtlich Dichte und Zellengrösse immer noch Beschränkungen. Geringe Zellengrössen_:, im Bereich von 1/8 bis 1/2 ram (5 bis 20 nils), oei geringer Dichte waren mit der" Auffindung des Kernbildners noch nicht erreichbar ρ '

Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung von Schaumstoffen aus thermoplasticeheη Harzen zur Verfügung, das die Erzielung eines breiteren Bereiche von Zellengrösse-Dichte-Kombinationen ermöglicht» Sie gestattet die Bildung gleiehmässiger Schaumstoffe mit kleinen Zellen, und sie erlaubt die Schäumung der Harze bei schwachen Querschnitten. Weitere Vorteile und Zweckangaben der Erfindung ergeben sich aus der folgenden* Beschreibung.

Geniäss de! Erfindung kann eine verbesserte Herstellung geschäumter Gebilde erfolgen, indem man inertes Gas in geschmolzenem, thermoplastischen Harz lust und die erhaltene Lösung aus einer überdruokione in eine Atmosphärendruck aufweisende Zone auspresst, wobei die Auspreesung mindcstene mit der Geschwindigkeit durchgeführt wird, bei welcher das' Harz ohne in ihm gelöstes Gas einem Bruch unterliegt. Eine solche Auspressung führt zur Erzeugung einer puleitjrenden, mechanischen Energie in der Schmelze und

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bewirkt, dass das bei der Druckverminderung freigesetzte Gas eine grosso Zahl sehr kleiner Bläschen bildet, die. gleichmäsaig in der Schmelze verteilt sind und beim Festwerden des Harases eingeschlossen werden.

Speziell kann man zur Durchführung des Verfahrens gemüse der Erfindung unter kontinuierlicher Auspressung des thermoplastischen Harzes das Harz einem Extruder zuführen und auf über, seinen Schmelzpunkt«erhitzen, bis eine glelchmäseige Schmelze vorliegt, in die dann das !Treibmittel, eine inerte, bei der Auspr'esstemperatur gasförmige Verbindung Injiziert wird. Man kann der Polymerisat aber auch vor dem Auspressen ein festes Treibmittel beimischen, d. h. eine Verbindung, die sich bei den Auapresstemperaturen in gasförmige Komponenten zersetzt» Der durch die Extruderschnecke auf die Schmelze einwirkende Druck wird so aufrechterhalten, dass die Auflösung des Treibmittels in dem Polymerisat erfolgt» Zur Sicherung einer homogenen Mischung wird die das Treibmittel enthaltende Polymerisatschneize dann in dem Extruder durch einen Mischabschnitt geführte Dann wird die Schmelzet die man unter einem genügenden Druck, um das Treibmittel in Lösung zu halten, und auf einer Temperatur über dem Schmelzpunkt des Polymerieat-Treibraittel-Gemischea hält, durch eine Austrittsöf-fnung in ei» Medium suHgepreset, das im wesentlichen auf Atmosphärendruck gehalten wird« Die '■■ Temperatur der gemischten Polymerisateohmelee let ia allgemeinen geringer ale diejenige einer nicht modifizierten lymerieateohmelse, da der Zusatz des Treibmittels

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den Schmelzpunkt des Polymerisate« herabsetzt und da es im allgemeinen erwünscht ist, das geschäumte Material bei einer möglichst schmelzpunktsnahen Temperatur auszupressen, damit die Erstarrung des ausgepressten Gutes so rasch wie möglich erfolgen kanne Das Medium, in das die Schmelze auegepresst wird, ist im allgemeinen Luft, kann aber auch eine Kühlflüssigkeit, wie Wasser, sein* Die an- und abschwellende (pulsierende) mechanische Energie kommt direkt an der Austrittsöffnung oder unmittelbar nach dem Austreten des ausge-

pressten Gutes aus der Auetrittsöffnung, bevor irgendeine wesentliche Abkühlung oder Sohäumung eingetreten ist, zur Einwirkung» Nach der Einwirkung der mechanischen Energie wird das geschäumte Gut sich auf Raumtemperatur abkühlen gelassen. Man kann die Abkühlung allmählich erfolgen lassen oder das geschäumte Gut abschrecken. Wie oben erwähnt, unterstützt der Zusatz eines feinteiligen Feststoffs zum Polymerisat vor dem Auspressen die Gleichmässigkoit der Zellengruase» Nach einer bevorzugten Aueführungsform der Erfindung wird dementsprechend ein solcher Feststoff «ugeeetst*

Bas kritische Merkmal der Schaumstoff-Auapreeaung geaäas der Erfindung besteht in der Einwirkung einer pulsierenden mechanischen Energie auf das Eχtrudat «a flor Auotritteöffnung oder kurz nach dieser, bevor eine Erstarrung des ausgepressten Gutes eingetreten ist. Das Ergabnie der in Form von Stoßwellen durch das ausgepresste Gut verteilten mechanik sehen Energie besteht in dar Ausbildung einer überfeinen Zellenstruktur« Die Ausbildung einer gleiohmaseigen überf#inen.

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Zellenstruktur wird, wie oh©n erwähnt, durch <ä@n eines feinteiligen, inerten Feststoffs» der eis Kernbildner für die Schäumung wirkt, unterstützte Ein® Berechnung 4er Mindestenergi©₉ die zur Hervorrufung der Bildung Ser überfeinen Zellenatruktur benötigt wird, let äusserst rig, da dieser Energiebetrag von der Dauer d®r Energieeinwirkung und von der Methode der Energlebeaufsehlogtmg abhängt, wobei Faktoren in Art am BMmpfungefaktore b@t@iligt sind, und*da nur eine sehr klein® EE®rgi.®m®i%g@ notw ist, um die gewünschte Zellenstruktur zu toreicheito ehe-haben gezeigt, da.es die notwendige Miaä®@tsEergl© Polyäthylen ungefähr 0,05 biä* 0,5 cal/g beträfet· ^ller ändert sieh hatufgeatsa auch mit &®m Polymerisat_p au® g@~ schäumt ausgepresst wird« Mq Bauer der Einwirkung See einzelnen Bnergieimpuleea soll ^©rsmgeweis© mom®Etartig sein und andererseits 10 Millibetenden ni@ht überschreiten» Diesee Merkmal wird bei BerückßichtigtMg 4er Tatsache veretänälieh, dass die überfeine SchaunzeIlstruktur au® der Fortpflanzung der Energie-StosBwelle durch das ausgepresste Gut resultiert« .

Zur Übertragung der benötigten mechanischen Energie auf das austretend·, ausgepresste Gut können verschieden® Methoden Anwendung finden» In bevorzugter Weiee wird die pulsierende Energie an der Formaustrittsöffnung in Scherkraftform zur Einwirkung gebracht» Bas Flieseverhalten von Polymerisatichaelzen beim Hindurchtreten durch Auatrittsöffnungen

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1st Gegenstand ausgedehnter Untersuchungen gewesen und

allgemein als Polyiaerisatrheologie bekannt. Man hat festgestellt, dass mit Erhöhung der Geschwindigkeit, mit der eine Schmelze eines thermoplastischen Polymerisates durch eine gegebene Auatritteöffnung bei einer gegebenen Temperatur ausgepresst wird, eine entsprechende Erhöhung der Scherstörke eintritt, und in ähnlicher Weise kann bei zunehmenden AuapreBsgesohwiudlgkeiten eine entsprechende Zunahme der Scherbeanspruchung an der Austrittsöffnung beobachtet werdenο Die Auspressung glatter Formlinge, deren Form derjenigen der Formaustritteöffnung entspricht, wird bei zunehmenden Auspressgeschwindlgkeiten jedoch durch die allgemein als Schmelzenbruch bekannte Erscheinung begrenzt« So erreicht man bei Erhöhung der Auapreasgeschwindigkeit unter Konstanthaltung aller sonstigen Bedingungen eine kritische Scherbeanspruchung, bei deren. Überschreitung der ausgepresste Körper nicht mehr glatt ist und nicht mehr der Form der Spritzform entspricht, sondern zerrissen wirkt und rauh und unregelmässig ist, d. h» die laminare Strömung der Schmelze durch die Austrittsöffnung wird unterbrochene Es wird angenommen, dass der Schmelzonbruch zur pulsierenden Energiefreisetzung an der Formaustrittsöffnung führt. Erfindungsgenäss hat sich gezeigt·, dass die bei und über der kritischen Scherbeanspruchung an das ausgepresste Gut abgegebene Energie genügt, um die Bildung der feinzelligen Sohauastoffe genäse der Erfindung hervorzurufenβ Die Auspressung eines thermoplastischen Harzes, das alt einem

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gasförmigen !reibmittel aufgemischt ist» bei ©der über lcritisohen- Seherbeanspruehiiiig 'führt nicht "nor zu dieser Bil dung der überfeinen Zellenstruktur» sondern durch die E gieabsqrption bei übt Schaumbildung wirä auch die Strömung des Piastee durch -öle Auetrittsöffnung wiectes? hergestellt ,· so class ein glatter fos»mlißg anfällt, desseä Form derjenigen der Auetrittsöffauag ©ai^prieJat <> Die terltiseto Scherbeansprmcfeiitg hängt v@z& ä&m dei³ Aus pres sung unterlieg©® den, thermoplaatiüchtsn SOlyme^isat _f dar Gestalt ier Sprita- form und äer iEesapsrattas? ds's auegeprsssten Crutes ab= Bi'© Be» 'dingungen ■ fOr die Aiisgs?@@a«aig des?' Sehauastoffe gemäss öer Erfindung unter Aiwenäuag <3ot pulsierenden EaergiSs» di© ©ich bei und iiiei? der feitiselida Seh©3?b©aHLspruchung ergibt ₉ sind jeäoch leieht" ■feestiimsfeiis'p lad©® ®®m am Polymerisat ote®. das Schiiuiausägssäittel boi-ies? B@iiEgUE"g-ausp?@sstp die beim Aua~ pr©aaea d®s Sohauastofis im^siiiMESg findaa ®©1X_P .die Auspress« gescshwizidiglsoit ©fliohts? bis der Soteelsenteucii eintritt, nnä bei cl©j? is£gsii."tlicl3.@a liisprasisiiEg i©§ Schaumstoffs dies®

di© kritisch© SeliQ^beaEsprraeliajaig ®in.®s Polymerisates <&&m@r gegeben®a f(sw®@T

gea erre@to©Ei waä ü&w al® H&g®hm.±®®® mit di© Beiiagaiigea "bei i@a©a ο®!= Seliarastoff ausgepresst- w©ri©n. soll» PoIyItltjl®n lisgdffi al© feit

.bei EOriaea isit @iE®a gml@ituKjgswiiik©l "w@n etwa 20° im 33© 3?@ioh toe 1 Ms 3_ s 10^

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Dem Verfahren genasβ der Erfindung sind alle thermoplastischen Harze zugänglich, die eich durch Auspressen aus der Schneise verarbeiten lassen» Zu geeigneten Harzen gehören Polyolefine, wie Polyäthylen, Polypropylen, Polybuten, Polystyrol, Xthylenmischpolymerieate und Styrolmie~chpolymerisate, Polyamide, wie Polyhexametiiylenadiparaid und Polycaproi.actam, Acrylharze, wie Folymethylmethacrylat und Methylmethacrylatiaischpolymeriäate, Polyäther, wie Polyox ymethylen, halogenierte Polymerisate, wie Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polyohlortrifluoräthylen» Hiochpolymerisate von Tetrafluoräthylen und Hexafluorpropylen, Poly carbonatharze und Celluloreharseo Besonders hervorragend haben sich bei den Verfahren gemäse der Erfindung die Polyolefinhurze, insbesondere Polyäthylen und Polypropylen, erwiesen»

Für das Auspressen von Schaumstoffen geeignete Schiiumungsmittel sind bekannt. Abgesehen von der Eigenschaft, bei den Auepressbedingungen gasförmig zu sein, muss das Mittel in dem Sinne inert sein, dass es ait dem Poljaarioo.t bei den Auspresebedingungen nicht reagiert« Wie oben erwähnt, können Feststoffe, die sich bei den Auspresstemperaturen zu gasförmigen Produkten zersetzen, wie auch fluchtige Flüssigkeiten Verwendung finden₀ Zu fur das Verfahren gemäsa der Erfindung geeigneten Feststoffen gehören Azoisobuttersäuredinitril, «,oc-'-Azobisieobutyronitril, Diazoaoinobenaol, t,3-Biö-(pxenyl)-trlaein und ähnliohe Azoverbindungen, die sich bei Temperaturen unter der Auopreesteiaperatur ^φτ der Schaumbildung unterliegenden Hasse zersetzen» Zu gewöhnlich .verwendeten*

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Die Menge des Treibmittels ändert sich nit der gewünschten Dichte dee Schaumstoffe (wobei eine geringere Dichte eine grOesere Menge Treibmittel erfordert), der Natur des der Schäumung unterliegenden, thermoplastischen Hareee und dem eingeseteten treibmittel ns^lbnt» Im allgemeinen beträgt die Konzentration des Treibttittuls 0,001 bis 5 kg.Mol/1OO kg de· thermoplastischen Harzes,,

Nach einer bevorzugten AusfUhrungsform der Erfindung wird das thermoplastische Harz homogen mit einem Kernbildner vermischt ₀ Die chemische Zusammensetzung des Kernbildners ist, soweit dieser dem Kriterium der Inertheit gegenüber dem Polymerisat und Treibmittel bei Aon Auspressbedingungen und dem Kriterium der Unlöslichkeit in dem Polymerisat entspricht, wenig von Bedeutung« Metalloxyde, wie Siliciumdioxyd,< Titandioxyd, Aluminiumoxyd, Zirkoniumoxyd_f Bariumoxyd, Magnesiumoxyd _f und Metallsalze, «vif; Natriumchlorid, Kaliumbromid, Magnesiumphosphat _f Ba^iumauliat_f Aluminiumsulfat, Bornitrid usWo, si.nd sehr gut geeignete Der Kernbildner muss jedoch, wie oben erwähnt; feinteilig und gleichmässig in den Polymerisat diepergiert sein» Seine Korngrösse soll im allgemeinen unter 0,025 mm (1 mil) liegen und liegt vorzugsweise im Bereich von 0,000025 bis 0,0127 mm (0,001 bis 0,5 mils)ο Die Konzentration, die sur Erzielung einer gleichmäseigen Kernbildung benötigt wird, ändert sich mit dem Dispersionsgrad _o ?/enn der erziel bare Dispersionsgrad hoch ist, wird nur eine geringe Konzentration dee Kernbildnere benötigt; bei einem schlechten I) isp er ο ionsgrad ist eine höhere Konzentration erforderliche Bei Anwendung

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bekannter Aufmischtechniken zur Verteilung feintelliger Festetoffe in thermoplastischen Harzen liegt die Konzentration des Kernbildners im allgemeinen im Bereich von 0,1 bia 5 i> vom Gewicht dea Polyäthylens«

Die Erfindung ist nachfolgend an Hand der Zeichnung erläutert, in der schematisch das Auspressen einer Schaumstoffplatte gemäsa der Erfindung dargestellt istο

Nach der Figur wird ein thermoplastisches Harz 10 in Form von Würfeln oder Pulper, wenn gewünscht, im Gemisch mit einem Kernbildner, durch usü Trichter 11 in den beheizten Massezylinder 12 des Extruders 30 eingeführt, in welchem das Polymerisat erhitzt, geschmolzen und von der Schnecke 13, die von einer bei 51 angeordneten Antriebsquelle angetrieben wird β durch den Masaezylinder vorwärtsbewegt wird₀ An einem Punkte in dem Masaezylinder 12, an welchem,das Harz 10 gleichmäasig geschmolzen ist, wird durch die Leitung 15 mittels, einer Sonde ein normalerweise gasförmiges Treibmittel H unter Druck in die Polymerisatschmelze injiziert. Unter der Wirkung des auf die Schmelze ausgeübten Druckes löst sich das gasförmige Treibmittel in dem Polymerisat, während dieses zu der Spritzform 16 hin geschoben wird. Beim Austreten der Polymerisatschmelze aus der Schlitzöffnung der Spritzform dehnt siph das Treibmittel ' unter dem den Austritt begleitenden Druckabfall aus, wodurch eine geschäumte Platte 19 erhalten wird ο

Die Dichte und Zellengrösse des erzeugten Schaumstoffes lassen sich an Hand des Betrages der zur Anwendung kommendtn,

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mechani8chen Energie, der zugesetzten Menge an Treibmittel und der Temperatur, bei welcher der Schaumstoff ausgepresst · wird, lenken« So beetinnt die Menge an Treibmittel zum groestn Teil die Diohte des Schaumstoffe, während der Betrag der einwirkenden Energie und die Temperatur des ausgepressten Outes zur Regelung der Zellengrösse herangezogen werden können. Eine großsere Treibnittelaenge führt au einen Schaumstoff verringerter Dichte. Ein höherer Betrag an mechanischer Energie ergibt eine feinere Zellengrösseo Die Temperatur ist darin wichtig, dass bei höheren Temperaturen dae ausgepresste Gut fliesefähiger und deformierbarer 1st und dazu neigt, die Stosawelle su dämpfen, die sich aus der Anwendung der pulsierenden, mechanischen Energie ergibt·

Die Auspressung, von theraoplastiochen Harzen iu Schaumstoffe.n gemäeβ der Erfindung liegt mit Ausnahme der Modifizierung, welche durch die Anwendung der mechanischen Energie erfolgt, in dem Bereich von Bedingungen, die bisher für die Auepressung von thermoplastischen Harzen zu geschäumten Produkten beschrieben worden sind. So wird die Temperatur des Massezylinders des Extruders vorzugsweise auf solchen Werten gehalten, dass das (tonisch selbst sich auf seinem Schmelzpunkt befindet und somit visoos und fliessfähig ist. Da die Durcharbeitung des Polymerisates während der Durchwanderung des Extruders zur Freisetzung einer wesentlichen Wärmemenge führt, kann es sogar notwendig werden, Teile des Extruders au kühlen· Bei Polyäthylen wird die Zyiindertemperatur im allgemeinen auf 90 bis 150° C

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gehalten. Die Extruderβohneeke kann in verschiedener Weise gebaut sein· Sie wird jedoch in allgemeinen einen Plastifizie-' runge- und Verdientungsabschnitt, in welchem das Polymerisat geschmolzen und einem zunehmenden Druck unterworfen wird, einen Absohnitt mit vei'minderteu Li~ck (a.B. durch Erhö- ' hung der Gangtiefe der Schnecke), in welchem das Treibmittel ί injiziert wird, und einen Absohnitt von zunehmendem Druck aufweisen, in welchem das Treibmittel in dem Harz gelöst wird. Eine solche Schnecke 1st ζ. B. In der USA-Patentschrift 2 928 dargestellt. Anstatt des Einsatzes der Abaohnitte mit abnehmendem und zunehmendem Druck kann eine Extrudersohneoke mit einem tfischabsohnitt vorzuziehen sein (wie in USA-Patentschrift 2 453 088 be_r schrieben), in den das Treibmittel in dem Polymerisat gelöst wird 6 Eine andere ftlr das Verfahren gemttss der Erfindung geeignete Preesehneeke 1st In der' USA-Patentschrift 2 860 377 beschrieben. Das geschmolzene Polymerisat, welches das Treibmittel gelöst enthält, wird in die 3pritzforo gepresst, aus der es unter Annahme der gewünschten Form durch die Formaustritteöffnung ausgepresst wird. Die Formtemperatur wird auf einer solchen Höhe gehalten, dass die Strangpressmasse sich -. auf einer Temperatur nahe ihres Schmelzpunktes befindet. Diese Temperaturlenkung ist notwendig, un dem ausgepressten Gut in einem möglichst hohen Grade Steifigkeit und die Eigenschaft zu erteilen, seine Form beizubehalten; bei wesentlich. Über dem Schmelzpunkt liegenden Temperaturen würde ein zusammengefallener Schaum erhalten, da die Festigkeit der Schmelze nicht

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genügt, um den ausgedehnten Formling zu trugen. Die Form soll weiter so ausgebildet sein, dass ein Schäumen der Masse in der Form vermieden wird, was sich z. B₀ durch Verwendung einer Form mit geringer Kanallänge oder t durch Veränderung des Zuleitungewinkels zur Formaustrittsöffnung erreichen lässt« Ss hat eich weiter gezeigt, dass man zur Brslelung grosser Formkörper aus Formen mit Mehrfaoh-AuetrittsÖffnungen kontinuierlich auspressen und die

* ■ ■

austretenden Profile aioh während der Ausdehnung verschwele-' aen lassen kanne Bei Verwendung einer Einselaustrittsöffnung bestehen erhebliche Beschränkungen, da mit zunehmender Gros-· se der Auetritteöffnung die Strömung, die sur Brseugung tines genügenden RUokdruckeβ benötigt wird, um das Treibmittel in der Polymerisatsohmelze in Lösung zu halten, in der dritten . PotenS sunimmt. Auch die Erreichung von Auspresageschwindigkeiten, bei denen die kritische Scherbeanspruchung erzielt wird, ist bei grossen Austrittsöffnungen schwierig. Ferner unterliegt ein Einseiprofil, wenn es in im wesentlichen einer Richtung vergröosert wird, s. B. wie bei der Bildung breiterer Schuumotoffplatten, einer Runsei- bzw. Faltenbildung und einem Formverlust. Diese Probleme werden durch Verwendung einer Form mit einer Anzahl von Austrittsöffnüngen im wesentlichen vermieden.

Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung.

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Beispiele 1 bis 8

Auf einen 5»1-cm-Extruder (Bauart "Royle") werden 45,4 kg Polyäthylen (Dichte 0,914 g/cm⁵, Seluaelzindex 2,0 «/10 Min.) aufgegeben, das zuvor mit 0,68-kg felnteiligem Bariumsulfat (Korngrösse etv/a 0,0013 mm) trocken umgewälzt worden iöt„ Die Temperatur des Masaesylindere wird so eingestellt, dass man eine Schiaelzentemperatur von etwa 140° C erhält„Die aus diesem Extruder austretende Schmelze wird direkt einem zweiten 5,1-om~Extruder mit einem 88,9 cm langen Zylinder eugefUhrt. Ea wird eine Schnecke verwendet, die einen Abschnitt mit tiefem Gang und darauf einen Abschnitt in Form eines ilischtorpedoe aufweist, während der rückwärtige Sohneckenteil ganglos ist, so dass durch Einbau einer entsprechenden Packung ein Leckaustritt verhindert werden kamu Mittels um den Zylinder des zweiten Extruders herumgeführter Kühlschlangen wird die Abkühlung des Polymerisatgemiaches auf die gewünschte Auspresstemperatur und die Lösung des Treibmittels in den Polymerisat erleichterte Der Extruder wird auf einen Ausstoss von 9,1 kg Polyäthylen/Std₀ eingestellt« Durch eine Injektionsdüse im Hassezylinder wird in dem tiefgängigen Schneckenabschnitt in die Polymerlsatachmelze flüssiges 1,2-Dichlortetrafluoräthylen (ein normalerweise gasförmiges Material) injizierte Die Umlaufgeschwindigkeiten der beiden Schnecken \n den beiden Extrudern werden so geregelt, dass cU>r Druck an der Injektionssetelle unter 35/2 atü liegt ο Das flüssige 1,2-Dichlortetrafluoräthylen wird in die Polymerisat« . schmelze mittels einer regelbaren Verdrängungepumpe nit dtr

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in der Tabelle genannten Geschwindigkeit eingepumpt· Dit Temperatur des Kühlwassers am Maaeezylinrler wird 80 eingeregelt, dass die Folymerisatteciperatur an der Sprltiform den in der Tabelle genannten Wert aufweint. Es werden drei verschiedene Pormtypen angewandt. Fora A ist mit einem Schlitz von 1,270 mm χ 2,54 om und einem 1,270~mm~Kanal bei einem Zuleitungswinkel von 18° versehen, Form C besitzt« einen Schlitz von 0,432 mm χ 2,54 cm and einen 1,27(MmH-Kanal bei einem Zuleitungewinkel von 18° und Form D weist einen Schlitz von 0,191 mm χ 2,54 cm und einen 0,762-ma-Kanal bei einem Zuleitungswinkel von 18° auf. Die beim Auspressen von Schaumstoff bei verschiedenen, sich aus der Btisenkonstruktion und der SchneQkengeBChwindigkeit ergebenden Sohergeechwindigkeit erhaltenen Ergebnisse sind in der Tabelle zusammengestellt.

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BAD OBlGlNAU

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CD O CO OO

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VO O

Beispiel Geaoixwin- Oeschwin- Porndig ke it digkeit bauder Poly- des ext äthjlen- Treitnait-* auspree- telzueatsung, zee,

kg/std. kg/std.

1 2

3 4 5 6 7 8

Scher- tform- Scher ο·- Dicht·«

ge8Chwin- temper»- anapru-

digkeit, tür, ChUiWy₂

_Sek -1 C dyn/cm^Ä

«Q3f58Mⁿ ₉ Γ

3,40	-	Λ
7,94	2,04	A
7,26	1,91	A
9,75	0,73	A
4,99"	1,22	A
4,4$	1,32	D
6,71	5,49	C
5,49	D

150 190

350 190

	320	93
	430	104
	220	107
9	000	98
2	500	103
11	000	106

2,	1x10™	kein Sohnel^enciraeh des Pressgutes	0,762
3,	5x1O⁺⁶	Pressgutee	1,524
1f	5x10⁺⁶	0,032	2,540
rs <■»	2XiO⁺⁶	0,050	0,229
?t	OxIO⁺⁶	0,06?	O_s635
4y	3XiO⁺^	Op 034	0,178
3₉	8χ·1Ο⁺⁶	0,048
6,	OxIO⁺⁶	0,062

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Die durchschnittliche Zellengrösse der in den vorstehenden Beispielen erhaltenen Schaumstoffe wird errechnet, indem man unter einen Mikroskop bei einer bestimmten Anzahl von regellos gewählten Zellen den Durohmesser einer einbeeοhriebenen Ku- . gel misst. Bei dieser Messung ist es wichtig, die Probe so zu beleuchten, dass man unter den Mikroskop ein Bild der dreidimensionalen Beschaffenheit erhält und somit den Durchmesser einer der Zelle einbesohriebenen Kugel richtig abschätzen kannο Die Dichte des Schaumstoffs wird an Hand einer Bestimmung des SchaumstoffVolumens durch Messung der räumlichen Abmessungen und Messung des Gewichtes ermittelt., Die Bestimmungen des Schaumstoffgewiohtes erfolgen an gealterten Proben, so dass- das !reibmittel aus den Zellen auediffundiert und durch Luft ersetzt ist. Der Schmelzindex des Polymerisates ist entsprechend der ÄSÄ-Prüfnorm. D-1238-52T beetimmto

Die Beispiele .1 bis 8 erläutern die Bild ά von geschäumten Gebilden durch Anwendung .mechanischer Energie in Form von Scherkraft Über dem Punkt des Schmelzenbruchs» Die Scherbeanspruchung, die man zur Erzielung eines Schmelzenbruche in Abwesenheit eines Treibmittels benötigt, ist in Beispiel 1 und gezeigtο Die Beispiele 3 bis 5 zeigen die Bildung von Schaumstoffen bei Scherbeanspruchungen unter der kritischen Scherbeanspruohung, d. h. bei Soherbeanspruchungen, bei denen beim gewöhnlichen Auspressen kein Schmelzenbruoh eintritt. Die Beispiele 6 bis 8 seigen die Bildung von Schaumstoffen bei über dem kritischen Wert liegenden Scherbeanepruohungen»

BAD ORIGINAL

I ΌΌΌ£Ό Ι

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β χ (Strömungsgeschwindigkeit, volum.)

Scherstärke = ■ ··■—■————■■ -——————

(Formbreite) (Pormspalt)

• ■ ■

Die Scherbeanspruchung (Einheit:-äyit/om) wird mittels folgender Gleichung ermittelt:

ta nnn (Form-Druck- (Porm-Scherbean_e j⁷ abfall) spalt) spruchung «

Die äquivalente K&nallänge umschliesst eine Langestrecke, mit welcher der Anteil des Druckaifalls berücksichtigt wird, dar eich aufatromseitig des Kanals ergibt (auch als Eingangseffekt bezeichnet)ο Die in Beispiel 6 bis 8 erhaltenen Schaumstoffe zeigen eine wesentliche Verbesserung der Zellengrösee_D Wie die-Ergebnisse zeigen, wird die Struktur des Schaums üoer die Scherbeanspruchung hinaus auch von der Menge dee Treibmittels und der Semperatur der Spritzform beeinflusst»

Die vorstehenden Ergebnisse zeigen, zwei Merkmale dee Verfahrens g^mäss dar Erfindung, nämlich die Befähigung zur Schau-; nrang dünner Strangpresslinge, die bisher nicht durchführbar war, und die mit eiern Verfahren zur Verfügung stehende Möglichkeit, eine wesentliche Verkleinerung der £ellengrU8ee au erhalten» ' '

Die vorstehenden Beispiele dienen der Erläuterung der Erfindung, ohne dass die Erfindung auf sie beschränkt ware· Sie

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BAD OFUGIHAt

A.D. 2613

Erfindung let alleemein auf·alle bekannten Verfahren zum Auspressen thermoplastischer Harze zu geschäumten Massen anwendbar» wobei man einen Schaumstoff mit verbesserten Mechanischen und elektrieohen Eigenschaften und besserer Qleiohmässigkeit und besserem Aussehen erhält.

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BAD OfIIGINAL

Claims

JLJUS

· Verfahre® star Hepeteltatg w©a Siteueetefffgefelloeisi Auf IS esa ■?©© iiertea ^ma in gesetmoi«eaea₀ aohem BsA'nai toepreesen der er!ieXt©Ken Misting einer tffeefdfwteoae ±® Glue itsöepliireiaclria Z-one, dadurch gekenoselelmett, öaee die AstejpreBetiag einer -öeeehwindi^lceit .iarcligefifert wirft § di© gleich der Oeeöhwlndigkeit let» feel welotes¹ beim Auspreeaen ohne ßelimlt an gelöstem δω-einen unterliegt ο

2β Verfahren nach AnsprucH 1_P dadurch gekennseiohnet_v dase man dae Gas in einer Menge von 0,001 bis 5 Grammol/100 g Harz löst,

3· Verfahren nach Anspruch 1 und tow« oder 2» dadurch gekennzeichnet» daeβ man in dem geeohmolsenen Bars 1 bie 5 Qew.£ feinteiliges, inertes'Peststoffma^erial einsetzt«

4ο Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet« dass man als geschmolzenes Harz ein Polyolefin, Fluorköhlenstoffharz oder Polyoxymethylenharz einsetzt«

5. Verfahren nach einen oder mehreren der AneprUohe 1 bie 4, daduroh gekennzeichnet, daaa nan al« inertes. G*· einen

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BAD ORIGINAL

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Halogenkohlenwasseretoff mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen verwendet,

Verfahren nach einen oder mehreren der Ansprüche 1 bia 5_t dadurch gekennzeichnet» dass man als inertes Gas Dichlortetrafluoräthan. verwendet _β

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