DE19531631A1 - Verfahren zur Herstellung von thermoplastischen Kunststoffschäumen mit syntaktischer Schaumstruktur - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von thermoplastischen Kunststoffschäumen mit syntaktischer Schaum­ struktur mittels Extrusions- oder Spritzgußmaschinen aus handelsüblichen Massenkunststoffen mit Schmelz- oder Erwei­ chungstemperaturen zwischen 375 K und 450 K, wie LD-PE, HD-PE, hochmolekulare EVA-Copolymere mit Vinylacetat-Anteilen unter 30%, PP oder PS, unter Verwendung gas- oder flüssigkeitsge­ füllter, thermoplastischer und unter Wärmewirkung expandierba­ rer Mikroballons.

Zur Erzielung von Schaumstrukturen in thermoplastischen Kunststoffteilen oder -profilen sind zwei grundlegende Verfahrensweisen seit langem üblich. Die erste besteht darin, unter Druck stehende niedrigsiedende Flüssigkeiten oder Gase in die viskose Schmelzphase des Matrixkunststoffes einzupres­ sen und zu verteilen. Die zweite Verfahrensweise besteht darin, Gase im Inneren der Matrixwerkstoffe (Kunststoffe, Kautschuke) dadurch zu erzeugen, daß thermisch instabile Feststoffe eingearbeitet werden, die unter der Wärmeeinwirkung während der Verarbeitung zumindest teilweise durch chemische Reaktion in Gase zerfallen. Bei beiden Verfahrensweisen erhält man die Schaumstruktur dadurch, daß die unter Druck stehenden eingeschlossenen Gase entspannen und den Matrixwerkstoff aufblähen. Im Ergebnis erhält man binäre Schaumstrukturen, die aus der Kunststoffmatrix und den eingeschlossenen Gasen bestehen.

Zur Erzielung bestimmter Schaumstoffeigenschaften müssen dabei technologische und stoffliche Bedingungen geschaffen werden, unter denen die Treibgase in den geschmolzenen, ggf. auch im Stadium der Vernetzung oder Vulkanisation befindlichen, Matrixwerkstoffen zur Bildung einer Zellstruktur gehalten werden. Dies ist gewöhnlich mit sehr hohem technischen Auf­ wand verbunden, da die Treibgase dazu neigen, aus den Matrix­ werkstoffen zu entweichen oder sich zu energetisch günstigeren großen Zellen zu vereinigen und den meist angestrebten hohen Verteilungsgrad mit vielen kleinen Einzelzellen zu verlassen.

Zur Vermeidung dieser Nachteile hat man versucht, statt der oben erwähnten Zusätze oder zusätzlich zu diesen Zusätzen dem Ausgangsmaterial sogenannte Mikroballons zuzusetzen. Diese Mikroballons aus thermoplastischen Kunststoffen sind mit niedrigsiedenden Flüssigkeiten oder unter Druck stehenden Gasen gefüllt, z. B. Pentan oder Butan (DE-OS 14 95 485). Die Hüllen dieser Kunststoffhohlkörper bestehen aus besonders diffusionsbeständigen thermoplastischen Polymeren, wie Polyvi­ nylidenchlorid, Polyacrylnitril oder Kombinationen solcher diffusionsbeständiger Polymere.

Diese gasgefüllten Mikroballons werden zur Herstellung von Stoffen mit syntaktischer Schaumstruktur angewendet (Klempner, Frisch, Handbook of Polymeric Foam Technology, Chapt. 16, Carl Hanser Verlag 1991). Solche Schaumstoffe bestehen aus dem Matrixkunststoff, dem in den Mikroballons eingeschlossenen Gas und den diffusionsbeständigen, verformbaren und dehnbaren Hüllen, die das Gas umschließen.

Zur Herstellung der Schaumstoffe mit solchen syntaktischen, aus mindestens drei Komponenten bestehenden Strukturen, werden sowohl Mikroballons im vorexpandierten Zustand als auch Mikroballons im nichtexpandiertem Zustand verwendet.

Im erstgenannten Fall werden die nichtexpandierten Mikrobal­ lons unter bestimmten Bedingungen expandiert (z. B. US 4 826 094) und dann in flüssige Reaktionsharze (ungesättigte Polyester, Epoxidharze, Polyurethane, z. B. US 4 843 104) oder flüssige Beschichtungsmassen, z. B. für den Unterbodenschutz von Kfz (de Walque, Expandierte Polymerkügelchen, Gummi, Fasern, Kunststoffe 11/94 - Jahrg. 47, S. 736-37) eingearbei­ tet. Die Harze oder Beschichtungsmassen härten wie bei den üblichen Anwendungen durch chemische Reaktion oder Verdunstung von Lösungs- oder Dispergiermitteln aus. Man erhält Feststoffe mit syntaktischer Schaumstruktur, die eine dem Mikroballon- Volumenanteil entsprechende Massereduzierung aufweisen.

Bei der Verwendung von nichtexpandierten Mikroballons, z. B. in wäßrigen Dispersionen (Ethylen-Vinylacetat-Copolymere oder Polyacrylate), PVC-Plastisolen oder Druckfarben, erfolgt die Einarbeitung und Verteilung in der Flüssigphase und die Expansion der Mikroballons durch Wärmeeinwirkung auf die Beschichtungen, wobei gleichzeitig Gelierung, Trocknung und Filmbildung ablaufen (Dokumentation "Unexpanded EXPANCEL Microspheres", Expancel Nobel Industries Sweden, 3.6.1991). Diese Verfahrensweise ist auf solche Anwendungen beschränkt, bei denen ein schneller Wärmeeintrag von außen erfolgen kann, wie dies bei Tapetenbeschichtungen oder der Trocknung von Druckfarben der Fall ist, oder wo durch exotherme chemische Reaktionen beim Aushärten von Reaktionsharzen die notwendige Wärme zur Expansion der Mikroballons im Inneren von zu formen­ den Schaumstoffteilen entsteht.

Zur Erzielung von syntaktischen Schaumstrukturen besteht weiter die Möglichkeit, Hohlkörper mit starren Hüllen, z. B. Mikrohohlglaskugeln, in Harze einzuarbeiten.

Während beim Einsatz von Mikroballons in flüssigen Matrixstof­ fen keine großen Probleme auftreten, treten bei der Verwendung von gasgefüllten Hohlkörpern in thermoplastischen Kunststoffen in Extrusions- oder Spritzgußmaschinen erhebliche Schwierig­ keiten auf.

Für bereits vorexpandierte Mikroballons gilt, wie z. B. auch für Mikrohohlglaskugeln, daß sie im Extruder oder in der Spritzgußmaschine durch die hohen Scherkräfte vor dem Schmel­ zen des Kunststoffes zerstört werden und daß die eingeschlos­ senen Gase dann ohne die Bildung der angestrebten Schaumstruk­ tur entweichen.

Da zum Aufschmelzen der Kunststoffe immer Temperaturen ober­ halb der Expansionstemperaturen der diffusionsbeständigen thermoplastischen Mikroballons notwendig sind, war es nahe­ liegend, den Einsatz von nichtexpandierten Mikroballons für Schäumverfahren vorzuschlagen (DE-OS 34 36 592). Dabei wird davon ausgegangen, daß die Expansion der Mikroballons durch den hohen Druck in den Kunststoffverarbeitungsmaschinen unterdrückt wird und erst nach dem Verlassen der Extrusions­ bzw. Spritzdüse erfolgt. Entgegen diesen Darstellungen ist der Druckaufbau während der Verarbeitung in Spritzgußmaschine bzw. Extruder nicht in allen Phasen gewährleistet, in denen es zum Expandieren der Mikroballons kommen kann.

Die Materialzufuhr- und Aufschmelzphasen sind in Extrudern und Spritzgußmaschinen weitgehend analog. Druck kann im Zylinder nur in den Prozeßabschnitten entstehen, in denen ein Abschluß gegen die Umgebungsbedingungen gegeben ist. Zum Austrittsende ist dies durch das Extrusionswerkzeug bzw. die Spritzdüse gewährleistet, die mit ihren relativ geringen Öffnungsquer­ schnitten im Verhältnis zur Menge der von der Schnecke geför­ derten Schmelze und deren Viskosität zum Rückstau der Masse und damit zum Druckaufbau führen.

Der hermetische Abschluß des Extruder- bzw. Spritzgußmaschi­ nenzylinders zur Einzugsöffnung hin wird durch die voll­ ständige Ausfüllung des Volumens zwischen Schneckenkern und Zylinderwandung erreicht. Solange dieses Volumen noch überwie­ gend mit festen, unaufgeschmolzenen und gegeneinander bewegten Kunststoffpartikeln gefüllt ist, kann kein vollständiger Abschluß und damit auch kein Druckaufbau erfolgen. Erst ein relativ hoher Schmelzeanteil zwischen den Feststoffpartikeln gewährleistet den druckfesten Verschluß.

Damit die Masse schmilzt, muß ihr von außen über die Zylinder­ wandung Wärme zugeführt werden. Die Temperaturen in diesem Zylinderabschnitt müssen deutlich über der Schmelztemperatur des jeweiligen Kunststoffes liegen (in der Regel mindestens 25 K), um in der kurzen zur Verfügung stehenden Zeitspanne eine ausreichende Wärmeübertragung auf den Kunststoff zu erreichen.

Die untere Grenze für Schmelztemperaturen von für Formteile eingesetzten Kunststoffen liegt bei 375 K (z. B. EVA, LD-PE).

Die Expansion der Mikroballons beginnt je nach Typ im Bereich zwischen 350 K und 395 K. Es ergibt sich damit zwangsläufig eine Überschneidung der Zylindertemperaturen in der Auf­ schmelzzone mit den Temperaturen des Expansionsbeginns der Mikroballons.

Die Wärmekapazität der ca. 10 µm großen Mikroballons ist weiterhin um Größenordnungen kleiner als die der ca. 0,5 mm (im Fall von Kunststoffpulver) bis 5 mm großen Kunststoffpar­ tikel. Sie werden dementsprechend viel schneller als die Kunststoffpartikel über ihren Gesamtquerschnitt durch den beheizten Extruderzylinder erwärmt. Die Mikroballons beginnen folglich zu expandieren, während die Kunststoffpartikel noch gar nicht oder nur oberflächlich geschmolzen sind. Infolge der Schneckenbewegung treten zwischen den Kunststoffpartikeln große Scherkräfte auf, die die expandierenden Mikroballons zerstören, so daß sie nicht mehr für die Ausbildung eines syntaktischen Schaumgefüges zur Verfügung stehen.

Das vorbekannte Verfahren (DE-OS 34 36 592) ist folglich nur auf niedrig schmelzende Kunststoffe mit Schmelz- oder Erwei­ chungsbereichen unter 375 K anwendbar, die für den normalen Gebrauch als Schaumkunststoffteile kaum relevant sind. Für Kunststoffe mit Schmelztemperaturen über 380 K, wie sie in Form von LD-PE, HD-PE, hochmolekulare EVA-Copolymere mit Vinylacetat-Anteilen unter 30%, PP oder PS allgemein gebräuch­ lich sind, ist dieses Verfahren nicht anwendbar.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Verfahrens zum Herstellen von thermoplastischen Kunststoff­ schäumen mit syntaktischer Schaumstruktur mittels Extrusions- oder Spritzgußmaschinen unter Verwendung von Mikroballons, bei dem auch Massenkunststoffe verwendet werden können, deren Schmelz- oder Erweichungstemperaturen im Bereich der Expansi­ onstemperatur der Mikroballons oder über diesem Bereich liegen.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß weiche und/oder niedrigschmelzende Kunststoffe oder unvulkanisierte Kautschuke mit Anteilen von 5 bis 50% dem Massenkunststoff vor der Extrusions- bzw. Spritzgußverarbeitung zugemischt werden.

Durch die Erfindung wird ein Verfahren geschaffen, mit dem thermoplastische, nichtexpandierte gasgefüllte Mikroballons in allgemein gebräuchliche Massenkunststoffe wie LD-PE, HD-PE, hochmolekulare EVA-Copolymere mit Vinylacetat-Anteilen unter 30%, PP oder PS zum Extrusionsschäumen und für Schaumspritzguß eingearbeitet werden können. Die Effektivität der Schaumbil­ dung kommt der theoretisch möglichen Expansion durch die Mikroballons nahe, und die Struktur des gebildeten Schaums ist über den Querschnitt der Teile gleichmäßig und entspricht nahezu in seiner Zellgröße den Abmessungen frei expandierter Mikroballons. Bei der Extrusion des Schaums kann weitgehend unabhängig vom Druck im Extruder, damit unabhängig vom Düsenquerschnitt, ohne zusätzliche Rege­ lung der Massetemperatur und ohne die bei der Schaumextrusion üblichen technischen Maßnahmen (überlange Schnecken, Schmelze­ konditionierung, spezielle Werkzeugkonstruktionen etc.) gearbeitet werden. Die extrudierte Schaumschmelze ist frei formbar und weist keine Tendenz zur Formänderung oder zu Einfallstellen während der Abkühlung und Erstarrung auf.

Das Verfahren der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß den zu verarbeitenden Matrixkunststoffen, deren Erweichungs- oder Schmelztemperaturen zwischen 375 K und 450 K liegen können, Komponenten zugemischt werden, die bereits vor dem Erreichen der Temperaturen, bei denen die Expansion der Mikroballons unter Normalbedingungen beginnen würde, Schmelzanteile bilden, also bei Temperaturen unter 375 K. Solche Komponenten können niedrigschmelzende, sehr weiche Kunststoffe oder unvernetzte Kautschuke sein. Durch die früh gebildeten Schmelzanteile wird der Aufbau von Druck noch vor dem Schmelzen des Matrixkunst­ stoffes ermöglicht und die Expansion der Mikroballons im Extruder oder der Spritzgußmaschine während der Existenz fester, höherschmelzender Matrixkunststoffanteile wirksam verhindert. Außerdem wird die Einwirkung von Scherkräften auf die Mikroballons dadurch weitgehend vermieden. Weiterhin halten die nichtexpandierten Mikroballons einwirkenden Scher­ kräften weitaus besser stand als expandierte oder solche, die sich gerade im Zustand der Expansion befinden.

Das Expansionsvermögen der Mikroballons wird so für das scherwirkungsfreie Stadium nach dem Verlassen der Extruder- oder Spritzdüse bewahrt und zur Ausbildung der angestrebten syntaktischen Schaumstrukturen nahezu vollständig nutzbar gemacht.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform wird von gemahlenen Matrixkunststoffen ausgegangen, mit denen die nichtexpan­ dierten Mikroballons und die Zusatzkomponenten vor dem Extru­ dieren gemischt werden. Dadurch wird ein hoher Verteilungsgrad der Mikroballons im Kunststoff bereits vor der Verarbeitung über die Schmelze erreicht.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteran­ sprüchen angegeben.

Die Gestaltung der Prozeßabläufe nach der Aufschmelzphase erfolgt dann weitgehend analog der Verfahrensweise bei der Verarbeitung ungeschäumter Kunststoffe. Beim Extrusionsschäu­ men kann ohne die sonst üblichen zusätzlichen Vorkehrungen der speziellen Schmelzekonditionierung (Massedruck-, Temperatur- und Viskositätsbeinflussung) und auch ohne aufwendige Folge­ einrichtungen zur Stabilisierung der Schaumstruktur nach der Extrusion verfahren werden. Es ist möglich, mit großen Aus­ trittsquerschnitten der Extrusionswerkzeuge zu arbeiten, die im Extruder nur geringen Druckaufbau, z. B. 10 bar, bewirken. Zum Vergleich sind z. B. für die Profilschaumextrusion von Polypropylen mit chemischen Treibmitteln ca. 180 bar erforder­ lich, für PVC-hart-Schaumprofile ca. 300 bar.

Die mikroballon-haltige Schmelze expandiert nach dem Verlassen der Werkzeugöffnung soweit, bis im Inneren der Ballons dem Umgebungsdruck entsprechende Drücke herrschen. Die Schmelze ist volumen-konstant verformbar und kann entweder zur Füllung von Spritzgußwerkzeugen genutzt oder beim Extrusionsschäumen mit den relativ einfachen Mitteln der Formgebung bei der Profilextrusion ohne Schaumstruktur oder auch mittels Profil­ walzen geformt werden, ohne daß nachträgliche Verformungen der Profilquerschnitte während der Abkühlung und Verfestigung durch Erstarrung eintreten.

Beispiel 1

Zylindergranulat aus einem Polyethylen mit einer Dichte von 0,918 g/cm³, einem Schmelzpunkt von ca. 380 K und einem Schmelzindex bei 563 K von 21 bis 23 g/600 s wird mit 0,5% Mineralöl benetzt. Anschließend werden 3% nichtexpandierte Mikroballons untergemischt, die aus einer Polyacrylnitril-Hül­ le und ca. 18 Gew.-% eingeschlossenen Isopentan bestehen. Diese Mikroballons beginnen bei ca. 400 K zu expandieren. Die Mischung soll zu einem syntaktischen Schaum extrudiert werden.

Geht man von einem möglichen Expansionsgrad der Mikroballons von 40 aus, so müßte bei einer Verfahrensweise gem. DE-OS 34 36 592 und bei vollständiger Ausnutzung des Ausdehnungsvolu­ mens der expandierten Mikroballons in der Kunststoffschmelze ein Schaumextrudat mit der Dichte von ca. 0,3 g/cm³ entstehen.

Die Mischung wird in einem Laborextruder mit 28 mm Schneckendurchmesser, wassergekühlter Einzugszone und einheitlichen Temperaturen von 403 K an allen Zylinderzonen und am Extrusionswerkzeug verarbeitet. Die Extrusion erfolgt durch eine 5 mm-Runddüse.

Das aus der Düse tretende Extrudat weist eine unregelmäßige, zerrissene Oberfläche auf. Es schwillt nach dem Verlassen der Düse kurzzeitig stark an, um anschließend vollkommen unregelmäßig zu kollabieren. Der extrudierte Strang weist keine ausreichende Festigkeit auf, um mit einer Vorrichtung kontinuierlich abgezogen zu werden. Im Inneren weist er eine grobzellige. Unregelmäßige und faltige Struktur auf.

Beispiel 2

Aus dem gleichen PE-Typ wie in Beispiel 1. wird ein Pulver mit einer Korngrößenverteilung unter 315 µm hergestellt. In dieses PE-Pulver werden 10% eines unter 2 mm gemahlenen, unvernetz­ ten Ethylen-Propylen-Dienpolyrnerisat-Kautschuks (EPDM, Shore A-Härte 35) eingemischt, außerdem 2% Mikroballons vom glei­ chen Typ wie unter 1.

Diese Vormischung wird unter den gleichen Bedingungen wie unter 1. auf dem Laborextruder verarbeitet.

Es wird ein sehr gleichmäßiger, weißer Strang extrudiert, der sich problemlos mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten abziehen und zu verschieden Durchmessern ausziehen läßt. Über den Querschnitt weist er eine sehr gleichmäßige Schaumstruktur auf. Die einzelnen Schaumzellen an einer glatten Schnittfläche sind so fein, daß sie mit bloßem Auge nicht erkennbar sind. Die Dichte des Schaumstranges beträgt 0,46 g/cm³. Das bedeu­ tet, daß das maximal mögliche Expansionsvolumen der Mikrobal­ lons nahezu vollständig zur Bildung eines Schaumstoffes mit syntaktischer Struktur genutzt wurde.

Beispiel 3

Der gleiche Versuch wie unter 2. wird wiederholt, aber mit 3% Mikroballons vom PAN-Typ, anlog zu Beispiel 1.

Es wird erneut ein gleichmäßiger und abzugsfähiger Schaumstrang extrudiert, dessen homogene und feine Zellstruktur mit bloßem Auge nicht erkennbar ist. Die Dichtemessung des Schaumprofils ergibt 0,295 g/cm³, wodurch die nahezu vollständige Nutzung des Expansionsvolumens der Mikroballons zur Bildung der syntaktischen Schaumstruktur belegt wird.

Beispiel 4

Ein granulatförmiges Ethylen-Vinylacetat-Copolymeres mit 16% VAc-Anteil, einem Schmelzindex von 1,5 g/600 s, einem Schmelz­ punkt von ca. 365 K, einer spezifischen Dichte von 0,936 g/cm³ und einer Shore A-Härte von 92 wird mit 0,5% Mineralöl benetzt. Es werden 3% Mikroballons mit einer Hülle aus Acrylnitril-Vinylidenchlorid-Copolymer untergemischt, deren Expansion bei ca. 378 K beginnt.

Diese Mischung wird analog der Mischung unter 1., aber bei 400 K Zylinder- und Werkzeugtemperatur mit dem Laborextruder verarbeitet.

Der aus tretende Schaumstrang ist zwar nicht so unregelmäßig und zerrissen wie der von Beispiel 1. sondern gleichmäßig und glatt. Der Kunststoff ist jedoch mit 0,85 g/cm³ kaum aufge­ schäumt. Die Mikroballons sind offensichtlich während des Aufschmelzens des EVA-Granulats im Extruder zum großen Teil zerstört worden und konnten nicht zur Bildung einer syntakti­ schen Schaumstruktur genutzt werden.

Beispiel 5

Ethylen-Vinylacetat-Copolymeres wie in Beispiel 4. wird mit 30% gemahlenen EPDM-Kautschuk wie in Beispiel 2. gemischt und mit 0,5% Mineralöl benetzt. Es werden 3% Mikroballons analog Beispiel 4. mit PAN/PVDC-Hülle untergemischt. Anschlie­ ßend erfolgt die Verarbeitung auf dem Laborextruder, ebenfalls analog Beispiel 4.

Es wird ein Schaumstrang mit sehr feiner gleichmäßiger Zellstruktur extrudiert, der eine Dichte von 0,285 g/cm³ besitzt und im übrigen Eigenschaften wie in den Beispielen 2. und 3. besitzt.

Beispiel 6

PE-Pulver analog Beispiel 2. wird mit 40% eines Granulats gemischt, das zu gleichen Teilen aus einem LLD-PE und hochmolekularem Polyisobutylen besteht. Die letztgenannte Komponente ist unter Normalbedingungen bereits hochviskos fließfähig. Es werden 2,5% Mikroballons vom PAN-Typ analog Beispiel 2. homogen untergemischt, und es erfolgt erneut eine Verarbeitung auf dem Laborextruder unter den bei 1. beschrie­ benen Konditionen.

Es wird erneut ein Schaumstrang mit sehr feinzelliger syntaktischer Schaumstruktur extrudiert, der eine Dichte von 0,43 g/cm³ aufweist.

Beispiel 7

Pulver unter 500 im aus einem Polypropylen-Homopolymeren mit einem Schmelzindex von 12 g/600 s und einer Schmelztemperatur von 435 K wird mit 30% EPDM-Kautschuk analog 2. und 3% Mikroballons vom PAN-Typ gemischt. Die anschließende Extrusion auf dem Laborextruder bei Zylinder- und Werkzeugtem­ peraturen von 455 K führt zu einem gleichmäßigen und feinzel­ ligen Schaumstrang, der äußerlich den Schaumprofilen der vorhergehenden Beispiele gleicht.

Das mechanische Verhalten nach dem Erstarren wird durch die höhere Härte und Steifigkeit des PP geprägt. Die Dichte des Schaumes beträgt 0,35 g/cm³, woraus erneut eine hochgradige Nutzung der Mikroballons zur Schaumbildung geschlossen werden kann. Dies ist insbesondere deswegen von großer Bedeutung im Sinne der Erfindung, da die Schmelztemperatur des PP mit 435 K weit oberhalb des Temperaturbereiches von ca. 400 K liegt, in dem die Expansion der Mikroballons beginnt.

Auch aus diesem Ausführungsbeispiel folgt die Anwendbarkeit der Erfindung auf Kunststoffe, deren Schmelzbereiche deutlich oberhalb der Expansionstemperaturen der Mikroballons liegen.

Beispiel 8

Pulver mit einer Korngrößenverteilung unter 1000 µm aus einem Polystyrol mit einem Schmelzindex von 10 g/600 s und einem Erweichungsbereich von 395 K bis 405 K wird mit 20% eines granulatförmigen Polybutadien-Kautschuk mit 30% kristalliner Anteile und einem Schmelzbereich von ca. 355 K und 3% Mikro­ ballons vom PAN-Typ gemäß Beispiel 2. gemischt. Die anschlie­ ßende Extrusion auf dem Laborextruder bei Zylinder und Werkzeugtemperaturen von 445 K führt zu einem gleichmäßigen Schaumstrang, der äußerlich und in seiner Zellstruktur den Schaumprofilen der vorhergehenden Beispiele gleicht.

Das mechanische Verhalten nach dem Erstarren wird durch die höhere Härte und Steifigkeit des PS geprägt. Die Dichte des Schaumes beträgt 0,38 g/cm³, woraus erneut eine hochgradige Nutzung der Mikroballons zur Schaumbildung folgt. Damit wird die Anwendbarkeit der Erfindung erneut auch für solche Kunst­ stoffe nachgewiesen, deren Schmelzbereich oberhalb von 380 K liegt.

Beispiel 9

Auf einem 90-mm-Einschneckenextruder mit einem Länge/Durchmesser-Verhältnis von 20 wird eine Mischung aus LD-PE-Pulver und 15% EPDM-Kautschuk und 2% Mikroballons vom PAN-Typ analog 2. verarbeitet.

Die Drehzahl der Schnecke beträgt 120 min^-1, die Zylinder- und Werkzeugtemperaturen betragen 395 K bis 405 K bei wasserge­ kühlter Einzugszone. Es stellt sich eine konstante Massetemperatur der Schmelze vor der Schneckenspitze von 401 K ein, der Massedruck beträgt konstant für Schaumextrusionsp­ rozesse unüblich niedrige 10 bar. Die Extruderdüse besteht aus einem rechteckigem Spalt von 150 mm Breite und 7 mm Weite. Der Durchsatz beträgt ca. 180 kg/h.

Das aus der Düse tretende Schaumextrudat wird auf ein gekühl­ tes, langsamlaufendes Walzenpaar geleitet, auf dem es einen Wulst bildet. Zwischen den Walzen ist ein Profil mit Rechteckquerschnitt als Spalt ausgespart, der die Abmessungen 180 mm × 12 mm besitzt. Nach dem Passieren der Profilwalzen wird das Schaumprofil in einem Wasserbad gekühlt und mit gebräuchlicher Technik auf Länge abgeschnitten.

Die erzeugten Schaumplatten weisen die gleiche homogene, feinzellige, syntaktische Schaumstruktur wie bei den Beispie­ len 2., 3., 5., und 6. auf, sind vollständig planparallel und formstabil. Die Dichte beträgt 0,49 g/cm³.

Damit ist die Übertragbarkeit der Ergebnisse aus den vorange­ gangenen Beispielen im Labormaßstab auf technische Produkti­ onsanlagen bestätigt.

Claims (7)

1. Verfahren zur Herstellung von thermoplastischen Kunst­ stoffschäumen mit syntaktischer Schaumstruktur mittels Extrusions- oder Spritzgußmaschinen aus handelsüblichen Massenkunststoffen mit Schmelz- oder Erweichungstemperatu­ ren zwischen 375 K und 450 K, wie LD-PE, HD-PE, hochmole­ kulare EVA-Copolymere mit Vinylacetat-Anteilen unter 30%, PP oder PS, unter Verwendung gas- oder flüssigkeitsgefüll­ ter, thermoplastischer und unter Wärmewirkung expandierba­ rer Mikroballons, dadurch gekennzeichnet, daß weiche und/oder niedrigschmelzende Kunststoffe oder unvulkanisi­ erte Kautschuke mit Anteilen von 5 bis 50% dem Massen­ kunststoff vor der Extrusions- bzw. Spritzgußverarbeitung zugemischt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die weichen und/oder niedrigschmelzenden Kunststoffe oder unvulkanisierten Kautschuke Schmelz- oder Erweichungsbe­ reiche unter 375 K besitzen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die weichen und/oder niedrigschmelzenden Kunststoffe oder unvulkanisierten Kautschuke Ethylen-Vinylacetat- Copolymere mit Vinylacetat-Anteilen gleich oder größer 30%, Ethylen-Propylen-Dienpolymerisat-Kautschuke, Polybu­ tadien, Polyisobutylen oder Ethylen-Acrylat-Copolymere sind.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß 0,2 bis 10 Gew.-% expandierbarer Mikroballons zugesetzt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß 1 bis 4 Gew.-% expandierbarer Mikro­ ballons zugesetzt werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß von pulverförmigen oder gemahlenen Massenkunststoffen ausgegangen wird, mit denen die nicht­ expandierten Mikroballons und die Zusatzkomponenten vor dem Extrudieren gemischt werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in den zu verarbeitenden Mischungen vor dem Erreichen der Temperaturen, bei denen die Expansi­ on der Mikroballons unter Normalbedingungen beginnen würde, Schmelzanteile erzeugt werden, die die Wirkung großer Scherkräfte auf die Mikroballons verhindern und die den Aufbau von Drücken erlauben, die die Entstehung scherempfindlicher expandierter Mikroballons verhindern.