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DE69210997T3 - Perforierter plastikschaum und sein herstellungsverfahren - Google Patents

Perforierter plastikschaum und sein herstellungsverfahren

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Publication number
DE69210997T3
DE69210997T3 DE69210997T DE69210997T DE69210997T3 DE 69210997 T3 DE69210997 T3 DE 69210997T3 DE 69210997 T DE69210997 T DE 69210997T DE 69210997 T DE69210997 T DE 69210997T DE 69210997 T3 DE69210997 T3 DE 69210997T3
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DE
Germany
Prior art keywords
blowing agent
foam
foam structure
channels
process according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE69210997T
Other languages
English (en)
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DE69210997T2 (de
DE69210997D1 (de
Inventor
Paul Kolosowski
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dow Chemical Co
Original Assignee
Dow Chemical Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=24786315&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=DE69210997(T3) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Dow Chemical Co filed Critical Dow Chemical Co
Publication of DE69210997D1 publication Critical patent/DE69210997D1/de
Publication of DE69210997T2 publication Critical patent/DE69210997T2/de
Application granted granted Critical
Publication of DE69210997T3 publication Critical patent/DE69210997T3/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Description

  • Bedenken hinsichtlich der Ozonverarmung in der Atmosphäre hat sofort den Ruf nach dem Ersatz von Chlorfluorkohlenstoff-Schaumblähmitteln mit Blähmitteln, welche ein wesentlich reduziertes Ozonverarmungspotential bieten, wie Kohlenwasserstoffe, bewirkt.
  • Kohlenwasserstoffe und einige andere alternative Blähmittel haben ihre eigenen einzigartigen Probleme. Hauptsächlich gehört hierzu die größere Feuergefährlichkeit bei geschlossenzelligen Schäumen als Folge des eingeschlossenen Blähmittels. Jedoch können andere Probleme Toxizität oder Umweltunverträglichkeit einschließen. Die Flammhemmeigenschaften oder die Umweltunverträglichkeit von geschlossenzelligen Schäumen kann nur langsam auftreten als Folge der relativ langsamen Permeation von einigen Blähmitteln, einschließlich Kohlenwasserstoffen, aus den Schäumen.
  • Hinsichtlich des Problems der Flammhemmeigenschaften wäre es erwünscht, eine geschlossenzellige Schaumstruktur vorliegen zu haben, welche Blähmittel, insbesondere entflammbare Blähmittel, rascher freisetzt, die jedoch ausreichende Dimensionsstabilität besitzt. Ebenfalls erwünscht wäre ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Schaumstruktur.
  • Die GB-A-2 102 808 beschreibt die Bildung einer perforierten geschäumten Folie, um die Blasenbildung von Tapeten zu vermeiden, kurz nachdem sie auf eine Wandoberfläche mit Hilfe eines Klebstoffes auf Wasserbasis aufgetragen wurden. Obwohl diese Druckschrift die Verwendung eines Blähmittels erwähnt, wird nichts über die Freisetzung des Blähmittels ausgesagt.
  • Es wird jedoch beobachtet, daß Perforation die Freisetzungsrate des Blähmittels aus frisch extrudiertem Schaum zu stark erhöht, insbesondere wenn der Schaum heiß ist; die übermäßige Blähmittelfreisetzung aus dem Zentrum oder Kern von frisch extrudiertem Schaum ergibt eine übermäßige Schrumpfung des Schaums.
  • Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zur Beschleunigung der Freisetzung eines Blähmittels aus einer Kunststoffschaumstruktur bereitgestellt, welches die folgenden Stufen umfaßt:
  • (1) Bereitstellung der Kunststoffschaumstruktur unter Anwendung eines Blähmittels,
  • (2) Perforieren der Schaumstruktur an ihrer Oberfläche zur Bildung einer Vielzahl von Kanälen, die sich von der Oberfläche in die Kunststoffschaumstruktur erstrecken und frei von einer Richtung in bezug auf die Längserstreckung der Schaumstruktur sind, um beschleunigte Freisetzung des Blähmittels zu ermöglichen, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß die Schaumstruktur weiter mit einem Permeabilitäts-Regler versehen wird.
  • Weiter wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine geschlossenzellige Kunststoffschaumstruktur bereitgestellt, die einen Kunststoffschaum umfaßt, der eine Vielzahl von Kanälen, welche sich von der Oberfläche des Schaums in und bevorzugt durch den Schaum erstrecken, begrenzt. Die Kanäle sind frei von einer Richtung in bezug auf die Längserstreckung des Schaums. Die Kanäle stehen mit der Umgebung außerhalb der Schaumstruktur in Gaskommunikation und ergeben eine verbesserte Freisetzung von Blähmittel aus der Schaumstruktur zusammen mit erhöhter Dimensionsstabilität der Schaumstruktur.
  • Die neuen Merkmale der vorliegenden Erfindung und der Zusammenhang, innerhalb dessen sie stehen, ist besser aus der folgenden Beschreibung zusammen mit den Zeichnungen zu verstehen.
  • Fig. 1 zeigt eine Schaumstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Fig. 2 zeigt eine Querschnittsansicht längs der Schnittlinie 2-2 der Schaumstruktur von Fig. 1.
  • Eine geschlossenzellige Kunststoffschaumstruktur der vorliegenden Erfindung, welche verbesserte Freisetzung von Blähmittel bereitstellt, ist aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich, und sie wird allgemein mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet. Die Schaumstruktur 10 umfaßt Kunststoffschaum 20 und eine Vielzahl von Kanälen 30, welche sich in den Schaum 20 von einer oder beiden gegenüberliegenden Oberflächen 40 erstrecken. Die Struktur 10 definiert weiterhin gegenüberliegende Oberflächen 50, welche im allgemeinen senkrecht zu den Oberflächen 40 liegen.
  • Für die Schäume der vorliegenden Schaumstruktur geeignete Kunststoffmaterialien schließen ein beliebiges bekanntes schäumbares thermoplastisches oder hitzehärtbares Material ein. Geeignete Kunststoffmaterialien können Mischungen von zwei oder mehr thermoplastischen Materialien, zwei oder mehr hitzehärtbare Materialien oder hitzehärtbare und thermoplastische Materialien einschließen. Geeignete Kunststoffmaterialien schließen Polystyrol, Polyolefine wie Polyeahylen und Polypropylen, Polyurethane und Polyisocyanurate ein. Geeignete thermoplastische Materialien können Homopolymere oder Copolymere von monoethylenartig ungesättigten Comonomeren ein. Brauchbare Polymere sind Polystyrol oder bekannte Derivate hiervon, einschließlich Polymeren von alpha-Methylstyrol, Butylstyrol und Divinylbenzol. Die vorliegende Erfindung ist besonders bei Polyethylen nützlich. Brauchbare Polyethylene schließen solche Typen mit hoher, mittlerer, niedriger oder ultraniedriger Dichte ein. Brauchbare Polyethylene schließen Copolymere hiervon wie Ethylen-Acrylsäure und Ethylen- Vinylacetat ein.
  • Der Schaum der Schaumstruktur kann weiterhin elastomere Komponenten wie Polyisobutylen, Polybutadien, Ethylen/Propylencopolymere und Ethylen/Propylen/Dienmischpolymere, falls gewünscht, enthalten. Andere mögliche Zusatzkomponenten schließen Vernetzungsmittel, falls gewünscht, ein. Andere Zusatzkomponenten können Keimbildner, Extrusionshilfsstoffe, Antioxidantien, farbgebende Mittel, Pigmente, etc., falls gewünscht, einschließen.
  • Der Schaum der Schaumstruktur enthält einen oder mehrere Permeabilitäts-Regler in einer ausreichenden Menge, um eine wesentliche Schrumpfung der Struktur bei ihrer Bildung als Folge von vorzeitigem übermäßigem Verlust an Blähmittel zu vermeiden und dennoch das Entweichen des Blähmittels hieraus zu ermöglichen. Geeignete Permeabilitäts-Regler schließen Fettsäureamide und -ester wie Stearylstearamid und Glycerinmonostearat ein.
  • Eine gemeinsame Anwendung sowohl der Perforation als auch eines Permeabilitäts-Reglers ermöglicht die Erzielung sowohl einer minimalen Schrumpfung als auch einer beschleunigten Freisetzung von Blähmittel. Gemeinsam erlauben sie, daß das Blähmittel mit einer ausreichend langsamen Geschwindigkeit unter Kurzzeitbetrachtung freigesetzt wird, um die gewünschte Dimensionsstabilität zu erreichen, jedoch rasch genug unter Langzeitbetrachtungen freigesetzt wird, um die gewünschte beschleunigte Freisetzung des Blähmittels zu erreichen. Gemeinsam sind sie besonders vorteilhaft, wenn Blähmittel eingesetzt werden, welche aus der Schaumstruktur rascher permeieren als im Gegenzug dazu Luft in die Schaumstruktur hineinpermeiert. Gemeinsam sind sie besonders vorteilhaft bei Polyethylenschäumen, insbesondere solchen aus Polyethylen mit niedriger Dichte.
  • Die vorliegende Schaumstruktur wird mit einem oder mehreren von beliebigen auf dem Fachgebiet bekannten Blähmitteln extrudiert. Geeignete flüchtige Blähmittel schließen Halogenkohlenstoffe wie Fluorkohlenstoffe und Chlorfluorkohlenstoffe; Hydrogenhalogenkohlenstoffe wie Hydrogenfluorkohlenstoffe und Hydrogenchlorfluorkohlenstoffe; Alkylhalogenide wie Methylchlorid und Ethylchlorid; Kohlenwasserstoffe wie Alkane oder Alkene von 3 bis 9 Kohlenstoffatomen ein. Andere geeignete Blähmittel schließen ursprüngliche Blähmittel wie Luft, Kohlendioxid, Stickstoff, Argon und Wasser ein. Das Blähmittel kann eine Mischung von zwei oder mehr von beliebigen der zuvorgenannten Blähmittel wie Verbindungen vom Ammonium- und Azotyp ein. Solche Verbindungen schließen ein: Ammoniumcarbonat, Ammoniumbicarbonat, Kaliumbicarbonat, Diazoaminobenzol, Diazoaminotoluol, Azodicarbonamid und Diazoisobutyronitril.
  • Bevorzugte Blähmittel sind Kohlenwasserstoffe, welche Alkane mit 3 bis 9 Kohlenstoffatomen einschließen. Bevorzugte Alkane schließen ein: Butan, Isobutan, Pentan, Isopentan, Hexan, Isohexan und Heptan. Ein am meisten bevorzugtes Blähmittel ist Isobutan.
  • Obwohl das Blähmittel entflammbar oder nichtentflammbar sein kann, ist die vorliegende Schaumstruktur besonders brauchbar mit entflammbaren Blähmitteln wegen der beschleunigten Freisetzung von Blähmitteln, welche es bereitstellt. Für die Zwecke dieser Erfindung ist ein entflammbares Blähmittel ein Mittel, das eine untere Explosionsgrenze von weniger als 4 Vol.-% in Luft entsprechend dem Test der Norm ASTM 681-85 besitzt. Entflammbare Blähmittel schließen die zuvorgenannten Alkylhalogenide, Alkane und Alkene ein.
  • Die vorliegende Schaumstruktur hat bevorzugt eine Rohdichte (d. h. eine Schüttdichte oder Dichte des geschlossenzelligen Schaums einschließlich der dazwischen befindlichen durch die Kanäle oder beliebige Leerräume hierin begrenzten Volumina) von 1,6 bis 160, mehr bevorzugt von 16 bis 48 Kilogramm pro Kubikmeter.
  • Die vorliegende geschlossenzellige Schaumstruktur hat bevorzugt wenigstens 70% ihrer Zellen, ausgedrückt durch die Anzahl, als geschlossenzellig entsprechend der Norm ASTM D2856-A, ausgeschlossen irgendwelche Kanäle oder Leerräume, welche sich hierdurch, hier hinein oder innerhalb der Struktur erstrecken.
  • Kanäle 30 erstrecken sich von Oberflächen 40 in das Innere des Schaumes 20. Die Kanäle 30 ergeben eine Gaskommunikation zwischen dem Inneren der Schaumstruktur 10 und der Umgebung außerhalb der Struktur 10, um die beschleunigte Freisetzung des Blähmittels zu erleichtern. Das Blähmittel permeiert aus dem Schaum 20 in Kanäle 30, um die Freisetzungsrate des Blähmittels gegenüber der Rate, welche: ohne die Kanäle 30 vorliegen würde, zu erhöhen. Die Kanäle 30 sind bevorzugt gleichförmig über den Bereichen der Oberflächen 40 verteilt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wie in den Fig. 1 und 2 erstrecken sich die Kanäle durch den Schaum von einer Oberfläche des Schaumes zu der gegenüberliegenden Oberfläche.
  • Die Kanäle 30 besitzen eine durchschnittliche Breite oder einen durchschnittlichen Durchmesser von bevorzugt 0,05 bis 5,1 Millimeter (mm) und mehr bevorzugt von 0,5 bis 1,5 mm. Die Kanäle 30 besitzen einen durchschnittlichen Abstand oder eine durchschnittliche Entfernung voneinander an den Oberflächen 40 von vorzugsweise bis hinauf zu 2,5 Zentimeter (cm) und mehr bevorzugt bis hinauf zu 1,3 cm.
  • Die Querschnittsgestalt der Kanäle ist nicht kritisch. Beispielsweise können die Kanäle eine kreisförmige, ovale, quadratische, rechteckige oder andere polygonale Querschnittsgestalt besitzen. Typischerweise ist eine solche Gestalt von allgemein kreisförmiger Form aus Gründen der Einfachheit. Die Durchtritte durch den Schaum, welche durch die Kanäle begrenzt werden, sind vorzugsweise gerade und linear, sie können jedoch ebenfalls nichtlinear, wie gekrümmt linear sein.
  • Der Stand der Technik bezieht sich auf Schaumstrukturen von koalzeszierten Schaumsträngen, welche Kanäle in der Richtung mit der Längserstreckung, welche durch Extrusion aus einer mit vielen Öffnungen versehenen Form gebildet wird, besitzen, wie dies in den US-Patenten No. 3 573 152 und 4 824 720 ersichtlich ist. Die vorliegende Schaumstruktur unterscheidet sich von den Strukturen des Standes der Technik dadurch, daß sie Kanäle aufweist, welche frei von einer Richtung hinsichtlich der Längserstreckung oder Extrusionsrichtung der Schaumstruktur sind oder nicht in dieser Richtung verlaufen. Die Kanäle 30 der vorliegenden Struktur 10 können zu der Längserstreckung in einem Winkel vorliegen, jedoch nicht hierzu ausgerichtet sein. Die Kanäle 30 sind vorzugsweise mit zwischen 30 und 90 Grad in bezug auf die Längserstreckung der Schaumstruktur 10 angeordnet, und mehr bevorzugt im allgemeinen senkrecht zu der Längserstreckung der Schaumstruktur 10. Die Bezugnahme auf den Winkel der Kanäle 30 ist in Fig. 2 als Winkel B für Kanäle, welche in einem Winkel zu der Extrusionsrichtung, der Umkehrextrusionsrichtung oder einer beliebigen Zwischenrichtung verlaufen, gezeigt. Sowohl die Extrusionsrichtung und die Umkehrrichtung hierzu entsprechen der Längserstreckung der Struktur. Alternativ oder zusätzlich können sich Kanäle (nicht gezeigt) von Oberflächen 50 in den Schaum 20 erstrecken, um die Entfernung des Blähmittels zu unterstützen. Wie bei den Kanälen 30, welche sich in den Schaum 20 von den Oberflächen 40 er strecken, können Kanäle (nicht gezeigt), welche sich von Oberflächen 50 in den Schaum 20 erstrecken, in einem Winkel in entsprechender Weise zu, jedoch nicht in gleicher Richtung mit der Längserstreckung erstrecken, sie können in einer beliebigen Richtung zwischen der Extrusionsrichtung und der Umkehrextrusionsrichtung gewinkelt sein, oder sie können sich im allgemeinen senkrecht hierin in bezug auf die Längserstreckung erstrecken. Um die Entfernung des Blähmittels weiter zu unterstützen, kann die Schaumstruktur zusätzliche Kanäle (nicht gezeigt), welche in Richtung der Längserstreckung verlaufen, aufweisen, wie in den US-Patenten No. 3 573 152 und 4 824 720 gezeigt.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung gibt es ein Verfahren zur Herstellung der Kunststoffschaumstruktur 10, welche beschleunigte Freisetzung von Blähmittel aufweist. Das Verfahren umfaßt die Bereitstellung von Kunststoffschaum 20 und anschließendes Perforieren des Schaums 20 an seiner Oberfläche oder seinen Oberflächen 40 zur Bildung von Kanälen 30 innerhalb des Schaums 20, welche frei von einer Richtung in bezug auf die Längserstreckung des Schaumes 20 sind.
  • Die Bereitstellung des Kunststoffschaumes umfaßt das Mischen von verschiedenen Komponenten, einschließlich einer harzartigen Schmelze eines schäumbaren Polymeren und eines Blähmittels, unter Druck zur Bildung eines schäumbaren Kunststoffgels und das Extrudieren des schäumbaren Gels durch eine konventionelle Düse (nicht gezeigt) in einen Bereich von niedrigerem Druck zur Bildung des Schaumes. Das Mischen der verschiedenen Komponenten des schäumbaren Gels kann gemäß auf dem Fachgebiet bekannter Arbeitsweisen erreicht werden. Geeigneterweise können ein Mischer, ein Extruder oder eine andere geeignete Mischeinrichtung (nicht gezeigt) verwendet werden, um ein homogenes Gel zu erhalten. Das geschmolzene schäumbare Gel wird dann durch konventionelle Düsen zur Bildung des Schaumes geführt.
  • Ferner können andere Mittel als Extrusion zur Herstellung von Schaumstrukturen verwendet werden, beispielsweise Perlformen.
  • Das Perforieren des Schaumes umfaßt das Durchstoßen des Schaumes mit einer Vielzahl von spitzen scharfen Gegenständen in Form einer Nadel, eines Stiftes, eines Spikes oder eines Nagels. Der Schaum 20 kann dadurch perforiert werden, daß Oberflächen 40 mit Nägeln 62 oder einem Gestell 60, wie in Fig. 3 gezeigt, in Kontakt gebracht oder hiermit durchstoßen werden, teilweise durch den Schaum 20, oder mehr bevorzugt vollständig durch den Schaum, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Eine Matte oder ein Bett von Nägeln (nicht gezeigt) oder andere äquivalente Vorrichtungen dem Gestell 60 können vorgesehen sein. Es ist selbstverständlich, daß andere als scharfe, spitze Objekte als Perforationsmittel verwendet werden können, wie Bohren, Laserschneiden, Schneiden mit Hochdruckfluid, Luftpistolen oder Projektile.
  • Um die Beschleunigung der Freisetzung von Blähmittel aus der vorliegenden Schaumstruktur weiter zu unterstützen, kann die Struktur erhöhten Temperaturen oberhalb von Umgebungswerten (22ºC) für eine Zeitspanne ausgesetzt werden. Wünschenswerterweise reichen Expositionstemperaturen von höher als Umgebungstemperatur bis niedriger als die Temperatur, bei der Schauminstabilität auftritt. Wünschenswerte Expositionstemperaturen können in Abhängigkeit von Faktoren einschließlich den Eigenschaften des die Struktur ausmachenden geschäumten Kunststoffmaterials, den physikalischen Abmessungen der Struktur selbst und dem verwendeten Blähmittel variieren. Die erhöhte Temperatur wird für eine Zeitspanne aufrechterhalten, welche vorzugsweise in Verbindung mit den Perforationen der vorliegenden Struktur ausreicht, um den Gehalt von Blähmittel in der Struktur bis auf einen sicheren Wert zu reduzieren, bevor sie an einen Endverbraucher ausgeliefert wird. Die Struktur kann erhöhten Temperaturen mittels beliebiger geeigneter Einrichtungen wie einem Ofen, einer Heizeinheit oder einem Heizelement oder einem Lagerhaus mit einer erhöhten Umgebungstemperatur hierin exponiert werden.
  • Zur weiteren Erläuterung der vorliegenden Erfindung werden die folgenden nichtbeschränkenden Beispiele gegeben.
    • BEISPIEL
  • Perforierte Polyethylenschaumstrukturen der vorliegenden Erfindung wurden hergestellt und auf Retention von Blähmittel als Funktion der Zeit, Temperatur und Formulierung getestet. Die Blähmittelretention der perforierten Schäume wurde weiterhin mit der Retention in festen nichtperforierten Strukturen, welche nicht zur vorliegenden Erfindung gehören, verglichen.
  • Schaumstrukturen mit einem Querschnitt von 5,1 cm · 25,4 cm wurden durch Extrusion der in Tabelle 1 aufgeführten schäumbaren Gelformulierungen hergestellt. Die Komponenten der Gelformulierungen wurden in einem 8,8 cm Extruder gemischt und durch eine Düsenöffnung mit einer Abmessung von 9,5 cm · 0,3 cm mit einer Rate von 180 kg/h und einem Schäumungsdruck bei der Düse von 2360 Kilopascal extrudiert. Der Extruder arbeitete in den Zonen 1-6 bei Temperaturen von 80ºC, 140ºC, 190ºC, 200ºC, 225ºC bzw. 225ºC. Der Schäumungsdruck und die Temperatur an der Düse betrugen 2360 Kilopascal bzw. 112ºC. Tabelle 1 Schaumstrukturformulierungen (Alle Anteile in Gewichtsteilen, falls nichts anderes angegeben ist)
  • ¹ Hyrocerol CF-20 von Boehringer Ingelheim
  • ² Irganox 1010 von Ciba Geigy
  • - HCFC-142b = 1,1,1-Difluorchlorethan
  • - SS = Stearylstearamid
  • - GMS = Glycerinmonostearat
  • Die Schaumstrukturen wurden auf Längen von 2,4 Meter geschnitten und mit Spikes oder Nägeln mit 3 mm Durchmesser zur Bildung von Kanälen im allgemeinen kreisförmig im Querschnitt, welche sich hierdurch zwischen den zwei großen Oberflächen erstreckten, perforiert. Die Kanäle lagen in quadratischer Anordnung alle 1,3 cm oder 2,5 cm vor, vergleichbar zu den aus Fig. 1 ersichtlichen Kanälen. Obwohl die Struktur mit Spikes von 3 mm perforiert wurde, hatten die beim Eindringen und Herausziehen der Spikes gebildeten Kanäle etwa 1 Millimeter Durchmesser als Folge der Elastizität oder Erholung des Schaums der Schaumstruktur beim Herausziehen.
  • Es wurde ein Segment von 28 cm längs der Längserstreckung der Schaumstruktur zu jedem Zeitintervall der Messung oder des Alters entfernt, und die aus der Mitte der Struktur entnommene Probe wurde zur Feststellung des Blähmittelgehaltes verwendet. Der Blähmittelgehalt wurde durch Gaschromatographie gemessen. Der Blähmittelgehalt der nichtperforierten Schaumstrukturen, welche nicht zur vorliegenden Erfindung gehören, wurde in praktisch derselben Weise bestimmt. Tabelle 2 Blähmittelretention für Schaumstrukturen der Formulierung 1
  • * Kein Beispiel der vorliegenden Erfindung
  • a Temperatur der Alterung Tabelle 3 Blähmittelretention für Schaumstrukturen der Formulierung 2
  • * Kein Beispiel der vorliegenden Erfindung
  • a Temperatur der Alterung
  • iC&sub4; = Isobutan Tabelle 4 Blähmittelretention für Schaumstrukturen der Formulierung 3
  • * Kein Beispiel der vorliegenden Erfindung
  • a Temperatur der Alterung
  • iC&sub4; = Isobutan
  • Wie aus den Tabellen 2-4 ersichtlich ist, war der Blähmittelgehalt der den Formulierungen 1, 2 und 3 entsprechenden Schaumstrukturen wesentlich niedriger als Trend als bei den entsprechenden nichtperforierten Strukturen für eine vorgegebene Alterung, Temperatur der Alterung oder Perforationsabstand (Kanalabstand). Wie aus den Tabellen 2-4 ersichtlich ist, zeigten die den Formulierungen 1, 2 und 3 entsprechenden Schaumstrukturen eine wesentlich raschere Freisetzung von Blähmittel mit der Zeit als diejenige von entsprechenden nichtperforierten Strukturen für eine vorgegebene Temperatur der Alterung oder des Perforationsabstandes. Weiterhin zeigten die Schaumstrukturen mit einem Abstand von 1,3 cm wesentlich raschere Freisetzung von Blähmittel mit der Zeit als diejenigen mit einem Abstand von 2,5 cm für ein vorgegebenes Alter oder eine vorgegebene Alterungstemperatur. Weiterhin zeigten die bei 46ºC gealterten Schaumstrukturen eine wesentlich raschere Freisetzung von Blähmittel mit der Zeit für ein vorgegebenes Alter oder einen vorgegebenen Perforationsabstand als diejenigen, welche bei 21ºC gealtert wurden.
  • Obwohl Ausführungsformen der Schaumstruktur und dass Verfahren zur Herstellung unter Bezugnahme auf spezifische Einzelheiten gezeigt wurden, sei darauf hingewiesen, daß in Abhängigkeit vom Herstellungsverfahren und den Herstelleranforderungen die vorliegende Erfindung durch verschiedene Abänderungen modifiziert werden kann, wobei dennoch innerhalb des Umfanges der neuen Lehre und der Prinzipien, wie in den Ansprüchen definiert, verblieben wird.

Claims (38)

1. Verfahren zur Beschleunigung der Freisetzung eines Blähmittels aus einer Kunststoffschaumstruktur, wobei der Schaum einen oder mehrere Permeabilitäts-Regler enthält, umfassend die folgenden Stufen:
(1) Bereitstellung der Kunststoffschaumstruktur unter Anwendung eines Blähmittels,
(2) Perforieren der Schaumstruktur an ihrer Oberfläche zur Bildung einer Vielzahl von Kanälen, die sich von der Oberfläche in die Kunststoffschaumstruktur erstrecken und frei von einer Richtung in Bezug auf die Längserstreckung der Schaumstruktur sind, Um beschleunigte Freisetzung des Blähmittels zu ermöglichen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, worin das Verfahren weiter dadurch gekennzeichnet ist, daß der Kunststoffschaum durch Extrusionsschäumen des Kunststoffes mit dem Blähmittel durch eine Düse in einen Bereich mit niedrigerem Druck bereitgestellt wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, worin das Blähmittel ein entflammbares Blähmittel ist, das eine untere Explosionsgrenze von weniger als 4 Vol-% in Luft besitzt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, worin das Blähmittel ein Alkan mit 3 bis 9 Kohlenstoffatomen enthält.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, worin das Blähmittel Isobutan enthält.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, worin das Blähmittel weiter Butan enthält.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, worin das Verfahren weiter dadurch gekennzeichnet ist, daß der Schaum per foriert wird, um hierin Kanäle senkrecht zur Längserstreckung des Schaumes zu bilden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7, worin der Permeabilitäts-Regler aus der aus einem Fettsäureamid und einem Fettsäureester bestehenden Gruppe ausgewählt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, worin der Permeabilitäts- Regler Stearylstearamid ist.
10. Verfahren nach Anspruch 8, worin der Permeabilitäts- Regler Glycerinmonostearat ist.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-10, worin der Kunststoffschaum Polyurethanschaum ist.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-11, worin das Verfahren weiter dadurch gekennzeichnet ist, daß Kanäle sich durch den Schaum von einer Oberfläche zu einer gegenüberliegenden Oberfläche erstrecken.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-12, worin die Schaumstruktur geschlossenzellig ist.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-13, worin die Schaumstruktur eine Dichte von 1,6 bis 160 Kilogramm pro Kubikmeter besitzt.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-14, worin die Schaumstruktur eine Dichte von 16 bis 48 Kilogramm pro Kubikmeter besitzt.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-15, worin die Kanäle einen Durchschnittsabstand von bis zu 2,5 Zentimetern haben.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-16, worin die Kanäle einen Durchschnittsabstand von bis zu 1,3 Zentimetern haben.
18. Verfahren zur Beschleunigung der Freisetzung eines Blähmittels aus einer extrudierten Schaumstruktur aus Polyethylen niedriger Dichte, wobei der Schaum einen oder mehrere Permeabilitäts-Regler enthält, umfassend die folgenden Stufen:
(1) Bereitstellung der Schaumstruktur unter Anwendung eines Blähmittels,
(2) Perforieren der Schaumstruktur an ihrer Oberfläche zur Bildung einer Vielzahl von Kanälen, die sich von der Oberfläche in die Kunststoffschaumstruktur erstrecken und frei von einer Richtung in Bezug auf die Längserstreckung der Schaumstruktur sind, um beschleunigte Freisetzung des Blähmittels zu ermöglichen.
19. Verfahren nach Anspruch 18, worin die Schaumstruktur geschlossenzellig ist, die Schaumstruktur perforiert wird, um Kanäle hierin senkrecht zur Längserstreckung der Schaumstruktur zu bilden, die Schaumstruktur eine Dichte von 1,6 bis 160 Kilogramm pro Kubikmeter besitzt, die Kanäle einen Durchschnittsabstand von bis zu 2,5 Zentimetern haben.
20. Verfahren nach Anspruch 19, worin die Schaumstruktur eine Dichte von 16 bis 48 Kilogramm pro Kubikmeter besitzt, die Kanäle einen Durchschnittsabstand von bis zu 1, 3 Zentimetern haben.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 18-20, worin der Permeabilitäts-Regler aus der aus einem Fettsäureamid und einem Fettsäureester bestehenden Gruppe ausgewählt wird.
22. Verfahren nach Anspruch 18-20, worin der Permeabili-täts-Regler aus der aus Glycerinmonostearat und Stearylstearamid bestehenden Gruppe ausgewählt wird.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 18-20, worin der Permeabilitäts-Regler in einer ausreichenden Menge vorhanden ist, um eine wesentliche Schrumpfung des Schaumes zu verhindern.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 18-23, worin das Blähmittel ein entflammbares Blähmittel ist, das eine untere Explosionsgrenze von weniger als 4 Vol-% in Luft besitzt.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 18-24, worin das Blähmittel ein Alkan mit 3 bis 9 Kohlenstoffatomen enthält.
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 18-25, worin das Blähmittel Isobutan enthält.
27. Verfahren nach einem der Ansprüche 18-26, worin das Blähmittel Butan enthält.
28. Verfahren zur Bereitstellung einer beschleunigten Freisetzung eines Blähmittels aus einer extrudierten Schaumstruktur aus Polyethylen niedriger Dichte, wobei der Schaum einen oder mehrere Permeabilitäts-Regler enthält, umfassend.
(1) Bereitstellung einer festen, nichtperforierten Schaumstruktur unter Anwendung eines Blähmittels,
(2) Perforieren der Schaumstruktur an ihrer Oberfläche zur Bildung einer Vielzahl von Kanälen, die sich von der Oberfläche in die Schaumstruktur erstrecken.
29. Verfahren nach Anspruch 28, worin die Schaumstruktur geschlossenzellig ist, die Schaumstruktur perforiert wird, um Kanäle hierin senkrecht zur Längserstreckung der Schaumstruktur zu bilden, der Schaum eine Dichte von 1,6 bis 160 Kilogramm pro Kubikmeter besitzt, die Kanäle einen Durchschnittsabstand von bis zu 2,5 Zentimetern haben.
30. Verfahren nach Anspruch 29, worin die Schaumstruktur eine Dichte von 16 bis 48 Kilogramm pro Kubikmeter besitzt, die Kanäle einen Durchschnittsabstand von bis zu 1,3 Zentimetern haben.
31. Verfahren nach einem der Ansprüche 28-30, worin das Permeabilitäts-Regler aus der aus einem Fettsäureamid und einem Fettsäureester bestehenden Gruppe ausgewählt wird.
32. Verfahren nach Anspruch 28-30, worin das Permeabili-täts-Regler aus der aus Glycerinmonostearat und Stearylstearamid bestehenden Gruppe ausgewählt wird.
33. Verfahren nach einem der Ansprüche 28-30, worin das Permeabilitäts-Regler in einer ausreichenden Menge vorhanden ist, um eine wesentliche Schrumpfung des Schaumes zu verhindern.
34. Verfahren nach einem der Ansprüche 28-33, worin das Blähmittel ein entflammbares Blähmittel ist, das eine untere Explosionsgrenze von weniger als 4 Vol-% in Luft besitzt.
35. Verfahren nach einem der Ansprüche 28-34, worin das Blähmittel ein Alkan mit 3 bis 9 Kohlenstoffatomen enthält.
36. Verfahren nach einem der Ansprüche 28-35, worin das Blähmittel Isobutan enthält.
37. Verfahren nach einem der Ansprüche 28-36, worin das Blähmittel Butan enthält.
38. Schaumstruktur, erhältlich nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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