DE1966141A1 - Verfahren zur Herstellung eines AEthylenharzschaumes - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines AEthylenharzschaumesInfo
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Description
PATENTANWÄLTE | 1966H1 |
Dipi.-chem. Dr. D. ThoiTisen oipung. H.Tiedtke Dipl.-Chem. G. BÜtllmg Dlpl.-Ing. R. ΚίΠΠΘ |
MÖNCHEN 15 KAISER-UJDWIQ-PLATZ β TEL. «11/930111 53 («12 CABLES: THOPATENT TELEX: FOLQT |
Dipi.-ing. W. Weinkauff |
FRANKFURT (MAIN) SO
FUCHSHOHL 71 TEL. 0011/51 «ββ |
Antwort erbeten nacht Please reply tot
8000 München 15 J 0, OKt.
Sekisui Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha Osaka (Japan)
Verfahren zur Herstellung eines.ÄthylenharzSchaumes
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung
eines ÄthylenharzSchaumes durch Mischen und Kneten
eines gegebenenfalls natürlichen oder synthetischen Kautschuk enthaltenden Äthylenharzes mit einem flüchtigen, halogensubstituierte
Kohlenwasserstoffe enthaltenden organischen Schäumungsmittel unter Erhitzen und Druck zur Bildung eines fließfähigen
Gels und Entspannung des Druckes durch Extrudieren des
Gels, wobei erfindungsgemäß als SchKumungsraittel ein Gemisch
aus
Dichlordifluormethan und
aliphatischen Kohlenwasserstoffen mit einem Sie-
depunkt von etwa
O bis 7O°C und/oder Chlor-
fluorkohlonwasfierstoffen mit einem Siedepunkt von
a..,0 bis 7O°C
' 109835/1616
BAO
verwendet wird und wobei das Schäumungsmittel einen Sättigungsdampfdruck
von weniger als 25 kg/cm bei 100 C besitzt.
Bisher ist die Herstellung eines Äthylenharzschaumes durch Mischen und Kneten eines Äthylenharzes mit einem Schaummittel/
bestehend.aus einer flüchtigen organischen Verbindung, unter Erhitzen und unter Druck zu einem Schaum aus einem
fließfähigen Gel und Entspannung des Druckes durch Ausextrusion des Gels bekannt.
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BAD OfflGINAt.
1966U1
Bel dem bekannten Verfahren ist es erforderlich,
daß die als Schaummittel verwendete flüchtige organische Verbindung eine geringe Fähigkeit zur Lösung von Äthylenharzen
besitzt. Wenn nämlich eine flüchtige organische Verbindung mit guter Lösungsfähigkeit verwendet wird, findet
die Abtrennung des aus dieser flüchtigen organischen
Verbindung bestehenden Schauimaittels aus dem Äthylenharz
kaum statt, und es kann keine ausreichende Schäumung durchgeführt werden, da die Affinität der Verbindung mit dem
Äthylenharz selbst bei den Temperaturen und Drucken, bei denen die Verbindung vollständig verdampfbar ist, hoch ist.
Dichlordifluormethan erfüllt die an Schaummittel für Äthylenharze zu stellenden Forderungen, und dieses Dichlordifluormethan
ist leicht zu handhaben, ü:i 3S keinen
sehr hohen Siedepunkt, niedrige Toxizität und kein« Brennbarkeit
aufweist und außerdem vergleichsweise billig ist und somit als Schaummittel für Äthylenharze wünschenswert
ist.
Obwohl Dichlordifluormethan wünschenswerte Eigenschaften als Schaummittel für Äthylenharze besitzt, wie
vorstehend beschrieben, weist es folgende zwei Hauptnachteile auf.
tOS835/ 1616
1966 Ul
Ein Nachteil ist» daß ungeachtet der Notwendigkeit,
Äthylenharze bei einer Temperatur von mindestens 9O°C und vorzugsweise über 1OO°C zu erhitzen, um ihnen eine für
ihre Schäumung ausreichende Fließfähigkeit zu verleihen, der Siedepunkt von Dichlordifluormethan sehr niedrig ist,
nämlich -29,80C beträgt, dessen kritische Temperatur 112°C
beträgt, dessen kritischer Druck 42,2 kg/cm beträgt und dessen Sättigungsdampfdruck bei 100°C sehr hoch liegt,
nämlich 34,8 kg/cm beträgt, so daß der Druck auf das Harz in der Extrusionsvorrichtung hoch eingestellt werden muß,
wenn ein Äthylenharz mit diesem Dichlordifluormethan unter
Erhitzen und Druck gemischt und geknetet wird, das Gemisch bei einer Temperatur von mindestens 90°C und vorzugsweise
über 100°C vollständig geliert, das Gel durch Entspannen des Druckes zwar extrudiert und geschäumt wird, jedoch bei
einem so hohen Druck auf das Harz die die Zellen des Schaumes bildenden dünnen Filme durch den hohen Dampfdruck des
Dichlordifluorraethans zerstört werden, Risse auf der Oberfache des Schaumes gebildet werden und die,Zellen dazu neigen, während des Schäumens des Harzes durch plötzliche Druckentspannung eine kontinuierliche bzw. durchlaufende Form anzunehmen. Somit 1st es nicht einfach, einen Schaum mit guter
Elastizität zu erhalten, und ferner wird der Wirkungsgrad dieses Dichlorfluormethans zur Schaltung dasHarzes niedrig ,da dar Energieveibrsuch
des Gases hoch 1st und es so unmöglich ist, einen Schaum zu
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erhalten, der eine gleichförmige Zellenstruktur und glatte
Oberflächen aufweist und in einem hohen Verhältnis geschäumt ist.
Der andere Nachteil ist, daß - da die Gasdurchdringbarkeit von Dichlordifluormethan durch die die Zellen des
Äthylenharzschaumes bildenden Membrane höher als die entsprechende Durchdringbarkeit von Luft ist,
die Durchdringung von Luft in die Zellen des Schaumes langsamer stattfindet als die Durchdringung von Dichlordifluormethan
innerhalb der Zellen in die Atmosphäre und so der Druck innerhalb der Zellen des Schaumes im Verlaufe der
Zeit allmählich kleiner wird, die Zellen durch den atmosphärischen Druck zusammenfallen und sich der Schaum beträchtlich
zusammenzieht.
Diese beträchtlichen Kontraktion.des Schaumes bildet
sich allmählich zurück, wenn die zellendurchdringende Luft das Dichlordifluormethan ersetzt, jedoch wird die Größe des
Schaumes unmittelbar nach dessen Herstellung im wesentlichen nicht wiederhergestellt, und es werden unebene Falten und
Höhlungen auf der Oberfläche des Schaumes gebildet, und das
Aussehen des Schaumes wird weitgehend beeinträchtigt. Die erläuterte Kontraktion wird mit größer werdender Durchschnittsfläche
des Schaumes immer beträchtlicher.
1Q9835/1S10
BAD ORIGINAL
1966U1
In der USA-Patentschrift 2 948 665 ist beschrieben, daß die Kontraktion des Schaumes und der Abbau der
Zellen dadurch verhindert werden kann, daß man das fließbare Gel unmittelbar vor der Extrusion einer ionisierenden
Bestrahlung unterwirft, jedoch erfordert dieses Verfahren eine komplizierte Vorrichtung und ihr Betrieb ist technisch
sehr schwierig.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung eines hochelastischen Äthylenharzschauraes, der in einem hohen Verhältnis geschäumt ist und
eine gleichförmige Zellenstruktur aufweist.
Ferner soll durch das Verfahren ein Schaum mit einer glatten Oberfläche hergestellt werden, wobei keine Risse auf der Oberfläche des Schaumes während der Extrusionsschäumung gebildet werden.
Darüber hinaus soll durch das Verfahren ein Schaum mit einer glatten Oberfläche hergestellt werden, wobei weder Falten noch Hohlräume auf der Oberfläche infolge der
Kontraktion des Schaumes im Verlaufe der Zelt gebildet werden.
ateilender Schaum unter Verwendung einer einfachen Vorrisl*»
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BAD 0R161NM-
tung hergestellt werden.
Im einzelnen wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.
Die Lösung der Aufgabe der Erfindung besteht darin»
daß man ein Gemisch aus Dlchlordifluormethan und mindestens
einer flüchtigen organischen Verbindung aus der Gruppe von aliphatischen Kohlenwasserstoffen mit einem Siedepunkt von
etwa 0° bis 7O°C und Chlorfluorkohlenwasserstoffen mit einem Siedepunkt von etwa O° bis 70°C, das einen Sättigungsdampfdruck von weniger als 25 kg/cm bei 1OO C aufweist»
ein Gemisch aus Dichlordifluormethan und mindestens einer der Verbindungen Monochlorpentafluoräthan und Octofluorcyclobutan oder ein Gemisch aus Dichlorfluonssäfean, mindestens einer der Vorbindungen Monochlorpent&fluoräthsK und
Octofluorcyclobutan und mindestens einer flüchtigen» organischen Verbindung aus der Gruppe von aliphatischen Kohlenwasserstoffen mit einem Siedepunkt von etwa 0° bis 700C und
Chlorfluorkohlenwasserstoffen mit einem Siedepunkt von etwa
0° bis 700C als flüchtiges organisches Schaummittel zur Extrusionsschäumung von Äthylenharzen verwendet»
Die gemäß der Erfindung verwendeten Äthylenharze
achließen Äthylenhomopolymere» wie Polyäthylen niedriger
Dichte» Polyäthylen mittlerer Dichte und Polyäthylen hoher
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BAD
Dichte sowie Äthylenmischpolymere, wie Äthyleh-Vinylacetatmischpolymere, Äthylen-Propyienmischpolymere, Äthylen-1-Butenmischpolymere, Äthylen-Butadienmischpolymere, Äthylen-Vinylchloridmischpolymere, Äthylen-Methylmethacrylatmischpolymere und Äthylen-Acrylnltrilmischpolymere ein.
Als Äthylenharz ist die Verwendung eines Äthylenhomopolymeren oder -mischpolymeren mit einem Äthylengehalt von
über 50 Gew.-%, vorzugsweise über 75 Gew.-%, bevorzugt.
Ein erstes Merkmal der Erfindung ist es, daß bei einem Verfahren zur Herstellung von Äthylenharzschaum durch
Mischen und Kneten des Äthylenharzes mit einem flüchtigen,
organischen Schaummittel unter Erhitzen und Druck zur Bildung eines fließbaren Gelee und Entspannen des Druckes durch
Ausextrusion des Gels als flüchtiges organisches Schaummittel ein Gemisch verwendet wird, bestehend aus Dichlordifluor-
o
methan (Siedepunkt: -29,B C, Sättigungsdampfdruck bei 100 Ci
34,1 kg/cm ) und mindestens einer flüchtigen, organischen
Verbindung aus der Gruppe von aliphatischen Kohlenwasserstoffen mit einem Siedepunkt von etwa 0° bis 7O°C und Chlorfluorkohlenwasserstoffen mit einem Siedepunkt von etwa 0° bis 7O0C,
und das einen Sättigungsdampfdruck von weniger als 25 kg/cm bei 1OO°C aufweist. Als aliphatische Kohlenwasserstoffe mit
einem Siedepunkt von etwa 0° bis 70°c können beispielsweise η-Butan (Siedepunkt: -0,5°C, Sättigungsdampfdruck bei 1OO°C:
16,8 kg/cm ), Pentan (Siedepunkt: 36,1 C, Sättigungsdampf-
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druck bei 10O0Cs 5,8 kg/cm2), Petroläther (Siedebereich:
40° bis 70°C) u.dgl. und als Chlorofluorkohlenwasserstoffe mit einem Siedepunkt von etwa 0° bis 70°C beispielsweise
Trichlormonofluormethan (Siedepunkt: 23,8°C, Sättigungsdampfdruck bei 1000C: 8,4 kg/cm ), Trichlortrifluoräthan
(Siedepunkt; 47,6°C, Sättigungsdampfdruck bei 100°C: 4,5kg/cm ),
Dichlormonofluormethan (Siedepunkt: 8,9°C, Sättigungsdampfdruck bei 100 C: 14,0 kg/cm ) u.dgl. genannt werden. Diese flüchtigen, organischen Verbindungen besitzen beträchtlich niedrigere Sättigungsdampfdrucke als Dichlordifluormethan und können den Sättigungsdämpfdruck des entstehenden Gemisches bei 100°C leicht unter 25 kg/cm erniedrigen,
ohne die erwünschten Eigenschaften von Dichlordifluormethan als Schaummittel beeinträchtigen und sind somit zur Verwendung beim Verfahren der Erfindung geeignet.
Jede der genannten flüchtigen, organischen Verbindungen besitzt eine Gasdurchdringbarkeit durch die die Zellen des Schaumes bildenden dünnen Filme, die höher ist als
die entsprechende Gasdurchdringbarkeit von Dichlordifluormethan, so daß sie, wenn sie in zu großer Menge einverleibt
werden, eine der Kontraktion des Schaumes entgegengesetzte Wirkung ausüben. Somit ist es gemäß der Erfindung bevorzugt, 30 bis 100 Gewichtsteile der flüchtigen, organischen
Verbindungen je 1OO Gewichtsteile Dichlordifluormethan einzumischen.
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BAD ORIGINAL
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Wie vorstehend beschrieben, besteht das erste Merkmal der Erfindung in der Verwendung des erläuterten
spezifischen Gemisches als flüchtiges, organisches Schaummittel, Da der Sättigungsdampfdruck dieses Gemisches
bei 1000C auf weniger als 25 kg/cm , verglichen mit der
alleinigen verwendung von Di chlordi fluorine than als Schaummittel, gebracht wird und dieses Gemisch zwar eine
ziemlich hohe Affinität zu Äthylenharzen besitzt, jedxh in dem
MaBe, daß dessen Abtrennung von dem Xthylenharz langsam stattfinden kann, findet eine vergleichsweise langsame Expansion
des fließbaren Gelee aus dem Harz statt, wenn es ausextrudiert wird und der Druck entspannt wird, und kann demzufolge die Zerstörung der die Zellen bildenden Filme
verhindert werden, wird der Energieverbrauch des Schaummittels verringert und kann ein hochelastischer Schaum erhalten werden, der eine gleichförmige Zellenstruktur aufweist, in einem hohen Verhältnis geschäumt ist und einen
guten Oberflächenzustand aufweist.
Ferner besitzt das Gemisch, i» Vergleich mit der
alleinigen Verwendung von Dichlordifluormethan als Schaummittel eine Affinität zu Xthylenharz, die so groß 1st, daß
dessen Abtrennung vom Xthylenharz langsam stattfinden kann
und so das Xthylenharz homogen mit dem Gemisch vermischt werden kann, das Schaummittel schwer von dem Harz abzutrennen
103835/iete
1966H1
ist und bei der Extrusion des fließbaren Gelee in einem
stabilisierten Zustand extrudiert wird sowie ein gleichförmiger Schaum erhalten werden kann.
Ein zweites Merkmal der Erfindung besteht in der Verwendung eines Gemisches aus Dichlordifluormethan und
mindestens einer der Verbindungen Monochlorpentafluoräthan
(Siedepunkt: -38,7°C, Sättigungsdampfdruck bei 1000C: 47,0
kg/cm ) und Octofluorcyclobutan (Siedepunkt -5,8 C, Sättigungsdampfdruck bei 100 C: 21,2 kg/cm ) als flüchtiges,
organisches Schaummittel. Ferner kann ein besseres Ergebnis erhalten werden, wenn das gemischte Schaummittel in
Dichlordifluormethan in einer Menge von 5 bis 3O Gewichtsteilen je 1OO Gewichtsteile Dichlordifluormethan einverleibt wird.
Wie vorstehend beschrieben, besteht das zweite Merkmal der Erfindung darin, daß bei einem Verfahren zur
Herstellung von Äthylenharzschaum durch Mischen und Kneten eines Xthylenharzes mit einem flüchtigen, organischen Schaummittel unter Erhitzen und Druck zur Bildung eines fließbaren Geles und Entspannung des Druckes durch Extrusion des
Gels ein Gemisch aus Dichlordifluormethan und mindestens
einer der Verbindungen Monochlorpentaflaoräthan und Octofluorcyclobutan als flüchtiges, organisches Schaummittel
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8AO ORIGINAL
1966U1
verwendet wird und dieses gemischte Schaummittel eine viel geringere Gasdurchdringung durch die die Zellen des
Schaumes bildenden dUhnenEftne im Vergleich mit der alleinigen
Verwendung von Dichlordifluormethan als Schaummittel aufweist, so daß der Ersatz des Schaummittels durch Luft
leicht ohne beträchtliche Kontraktion des erhaltenen Schaumes durchgeführt werden kann, weder Falten noch Hohlräume auf der Oberfläche des Schaumes gebildet werden und
ein in einem hohen Verhältnis geschäumter Schaum, der bezüglich Dimensionsstabilität überlegen ist und einen guten
Oberflächehzustand aufweist, erhalten werden kann.
Ein drittes Merkmal der Erfindung besteht in der Verwendung eines Schaummittelgemisches, das durch Zugabe
von mindestens einer flüchtigen, organischen Verbindung aus der Gruppe von aliphatischen Kohlenwasserstoffen mit
einem Siedepunkt von etwa 0° bis 70°C und Chlorfluorkohlenwasserstoffen mit einem Siedepunkt von etwa 0° bis 70°C,
wie beim ersten Merkmal der Erfindung erwähnt, zu dem beim zweiten Merkmal der Erfindung beschriebenen Gemisch erhalten wird. Vorzugsweise soll die flüchtige, organische Verbindung in einer Menge von weniger als 5O Gewichteteilen
je 100 .Gewichtsteile des gesamten Schaummittelgemisches
eingemischt werden.
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Wie beim ersten Merkmal der Erfindung beschrieben, besitzen die flüchtigen, organischen Verbindungen einen
niedrigen Sättigungsdampfdruck, und wenn ein Schaummittelgemisch, erhalten durch Zugabe derartiger flüchtiger, organischer Verbindungen,zu dem beim zweiten Merkmal der Erfindung beschriebenen Gemisch verwendet wird, werden folgende Vorteile zusätzlich zu den beim zweiten Merkmal der
Erfindung beschriebenen Vorteilen erhalten.
Da das Schaummittelgemisch einen verminderten Sättigungsdampfdruck aufweist und eine vergleichsweise hohe
Affinität mit Äthylenharzen besitzt, wird das Schaummittelgemisch homogen mit dem Äthylenharz vermischt, und es
findet eine vergleichsweise langsame Expansion des fließbaren Gels statt, wenn es extrudiert wird und der Druck
entspannt wird, und demzufolge wird die Zerstörung der die Zellen bildenden dünnen Filme vermieden, der Energieverbrauch des Schaummittels herabgesetzt und kann ein Schaum
erhalten werden, der eine gleichförmige Zellenstruktur aufweist und in einem hohen Verhältnis geschäumt ist.
Ferner kann gemäß der Erfindung ein kautschukartiges Material, wie Naturkautschuk, Butadienkautschuk, Isobutylenkautschuk, Acrylnitrilkautschuk, Acrylnitril-Butadienmischpolymerenkautschuk oder Styrol-Butadienmischpolymerenkautschuk mit dem Äthylenharz vermischt werden. Es ist
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bevorzugt, daß ein derartiges kautschukartiges Material in einer Menge von 1 bis 30 Gewichtsteilen, vorzugsweise 3 bis
20 Gewichtsteilen, bezogen auf das Äthylenharz, eingemischt wird.
Wenn ein derartiges Kautschukmaterial zugegeben wird, kann die zur Expansion des Harzes geeignete Viskosität leicht eingestellt werden, wenn das fließbare Gel extrudiert und durch Entspannen des Druckes expandiert wird
und wird die Stärke der Zellen erhöht und kann ein in einem hohen Verhältnis geschäumter Schaum leicht erhalten
werden und ferner die Elastizität, Flexibilität und mechanische Festigkeit des erhaltenen Schaumes verbessert
werden.
Ferner kann gemäß der Erfindung als Schaumreguliermittel zur Regulierung der Zellengröße des Schaumes eine
pulverförmige, anorganische Substanz, wie Talk, Ton, Glimmer, Siliclumdioxyd, Titanoxyd, Zinkoxyd oder Calciumsilicat, ein Metallsalz einer Fettsäure, wie Bariumstearat,
Zinks te ar at oder Aluminlumstearat oder eine Kombination organischer Säuren, wie Heinsäure, Zitronensäure, Oxalsäure
oder Ölsäure mit Natriumcarbonat oder Hatriuimb icarbonat zugegeben werden.
3 5/1616
Ferner werden gemäß der Erfindung das Äthylenharz
und das Schaummittelgemisch unter Erhitzen und Druck mittels einer Extrusionsvorrichtung, wie eines Extruders vom
Schneckentyp, gemischt und geknetet, um ein fließbaree Gel
zu bilden, und dieses Gel'wird in eine Zone niedrigeren
Druckes, beispielsweise eine Zone unter atmosphärischem Druck,extrudiert und durch Entspannen des Druckes expandiert, und die Temperatur beim Kneten und Extrudieren unter Erhitzung und Druck kann auf eine Temperatur unterhalb
oder oberhalb des Schmelzpunktes des Äthylenharzes eingestellt werden, je nach dem, bei welcher Temperatur ein zufriedenstellendes« fllefibares Gel gebildet werden kann.
Ferner ist es gemäß der Erfindung bevorzugt, daß das Äthylenharz und das Schaummittelgemisch in der Dampfphase gemischt und geknetet werden, und das Schaummittelgemisch soll unmittelbar vor der Extrusion in die flüssige
Phase übergeführt werden. Das Schaumntittelgemisch besitzt
ein größeres spezifisches Volumen in der Dampfphase als
in der flüssigen Phase, und so wird das Schaummittelgemisch in der Dampfphase bei» Kneten gut dlspergiert und das Äthylenharz wird mit dem Schaummittelgemisch homogen gemischt,
und das Schaummittelgemisch in der flüssigen Phase wird .
leicht bei der Extrusion verdampft und nimmt die latente
Wärme der Verdampfung aus dem Harz auf, während es verdampft
109835/1616
1966 Ul
wird, so daß das expandierte Harz zufriedenstellenderweise
gekühlt wird, die Kontraktion des Schaumes und die Zerstörung der Zellen besser verhindert werden kann und ein zufriedenstellender Schaum erhalten werden kann.
Gemäß der Erfindung kann der Schaum in jeder beliebigen gewünschten Form durch Extrusion erhalten werden, z.
B. in Form von Bahnen, Filmen, Rohren oder Stäben.
Die Merkmale der Erfindung werden durch folgende
Beispiele näher erläutert«
Die in diesem Beispiel verwendete Extrusionsvorrichtung besteht aus einem Extruder vom Schneckentyp, bei der
eine Schnecke mit einem Durchmesser von 40 mm, einer Länge von 960 mm und einer Gewindesteigungseinheit von 40 mm in
einem Zylinder und eine Injektionsöffnung für Schaummittel im Hittelteil des Zylinders sowie eine runde Düse mit einem
Schlitzdurchmesser von 80 mm und einer lichten Weite von 0,3 mm an dem Spitzenende des Extruders vorgesehen sind.
Ein körniges Polyäthylen mit einer Dichte von 0,92 g/cm
und einem Schmelzindex von 4,0 und fein pulverisiertes CaI-
,-.,Λ?-.;τ; ,109835/1616
ORIGINAL INSPECTED
1966H1
ciumcarbonat in einer Menge von 0,8 Gewichtsteilen je 100 Gewichtstelle des Polyäthylens wurden gleichförmige vermischt, das Gemisch wurde in die Zufuhröffnung des Extruders für Rohmaterial eingeführt, und dann wurde das Harz
geknetet und bis zur Stelle der Injektionsöffnung für Schaummittel hinauf extrudiert, während die Temperatur
des Zylinders bis zur Injektionsöffnung für Schaummittel bei 14O°C gehalten wurde.
Dann wurde ein Schaummittelgemisch mit der in der nachstehenden Tabelle I aufgeführten Zusammensetzung
in die Injektionsöffnung für Schaummittel bei einem Verhältnis von 15 Gewichtsteilen je 100 Gewichtsteile des
Harzes injiziert, das Harz wurde aus dem Schlitz der runden Düse in die Atmosphäre extrudiert, während die Temperatur des Zylinders bis zu 24O mm hinter der Injektionsöffnung für Schaummittel bei 120°C, die .Temperatur des
Zylinders dahinter bei 100°C und die Temperatur der runden Düse bei 1OO°C gehalten wurde. Dann wurde das Harz
über eine an der Runddüse zur Wiedereinstellung seiner Form in radialen Richtungen und Herstellung eines schlauchförmigen Schaumes vorgesehene runde Platte geleitet.
Die Dichte und der Oberflächenzustand der so erhaltenen schlauchförmigen Schäume sind in Tabelle I aufgeführt.
109835/1616 orjginäl inspected
1966H1
Zu Vergleichszwecken wurde ein schlauchförmiger Schaum unter den gleichen Bedingungen wie bei dem erläuterten
Beispiel 1 hergestellt, jedoch mit der Ausnahme, daß Dichlordifluormethan alleine als Schaummittel verwendet
wurde. Die Dichte und der Oberflächenzustand dieses schlauchförmigen Schaumes sind ebenfalls in Tabelle I aufgeführt.
In Beispiel 1, a, b und c und in Vergleichsbeispiel
1 betrugen die Drucke im Zylinder am Einlaß für das Schaum-
mittel 65,65, 70 bzw. 80 kg/cm und die Drucke in der Runddüse
am Einlaß für das Harz 1O5, 1O5, HO bzw. 12O kg/cm?
In jedem Fall war der Druck zur Injektion des Schaummittels bis 10 kg/cm2 höher als der Druck in Zylinder am Einlaß für
das Schaummittel.
1 0 8 8 3 5 / 1 S1 6 original inspected
Zusammensetzung des Schaummittel· (Gewichtaf il·)
Dichlordlfluormethan
Trichlormonofluormethan
Trichlortrlfluormethan
n-Butan
Sättigung*·
dampfdruck
bei 100°C
(kg/cm2)
Schaumdichte
(g/cm3)
Zustand der
Schaumzellen
der
Zustand Schau»
oberfläche
Ca» Ol
Beispiel 1 a b c
60 60 50
40
40
23,8
22,2
23,7
0,048
0,044
0,042
gut gut gut
gut gut gut
Vergleichsbeispiel
100
34,1
0,055
Zellen
waren
zerstört
Es bildetensich Risse
OO CD CD
196614t -
Wie aus dem Ergebnis von Beispiel 1 klar zu ersehen ist,traten keine Zerstörung der Zellen des Schaumes
bzw. keine Risse an der Oberfläche des Schaumes auf und konnten hochelastische Schäume erhalten werden, welche
eine gleichförmige Zellenstruktur und eine glatte Oberfläche aufweisen und in einem hohen Verhältnis geschäumt sind,
" wenn gemischte Schaummittel aus Dichlordifluormethan und
mindestens einer flüchtigen organischen Verbindung aus der Gruppe von aliphatischen Kohlenwasserstoffen mit einem
Siedepunkt von etwa 0° bis 70°C und Chlorfluorkohlenwasserstoffe mit einem Siedepunkt von etwa 0° bis 700C und einem Sättigungsdampfdruck von weniger als 25 kg/cm bei
1OO°C als Schaummittel gemäß der Erfindung verwendet wurden.
Andererseits waren in dem gemäß Vergleichsbeispiel erhaltenen Schaum die Zellen des Schaums zerstört und geöffnet infolge des hohen Dampfdruckes des Schaummittels,
wurden Risse auf der Oberfläche gebildet, waren das Expansionsverhältnis und die Elastizität gering und war der Oberflächenzustand mäßig.
( Die in diesem Beispiel verwendete Extrusionevorrichtung enthält einen Extruder vom Schneckentyp, bei der eine
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2080 mm und einer Gewindesteigungseinheit von 65 mm in einem Zylinder und eine Injektionsöffnung für Schaummittel
im Mittelteil des Zylinders sowie eine Metallform mit einer Düse von 8 mm Durchmesser am Spitzenende des Extruders vorgesehen
sind.
Ein körniges Polyäthylen mit einer Dichte von 0,92 g/cm *
und einem Schemlzindex von 2,0 und fein pulverisierter Talk in einer Menge von 0,8 Gewichtsteilen je 100 Gewichtsteile
des Polyäthylens wurden gleichförmig gemischt, das Gemisch wurde in die Zufuhröffnung des Extruders für Rohmaterial
eingeführt, und dann wurde das Harz geknetet und bis zur Stelle der Injektionsöffnung für Schaummittel extrudiert,
während die Temperatur des Zylinders bis zu Injektionsöffnung für Schaummittel bei 140°C gehalten wurde.
Dann wurde ein Schaummittelgemisch mit einer in der nachstehenden Tabelle II aufgeführten Zusammensetzung in
die Injektionsöffnung für Schaummittel bei einem Verhältnis von 15 Gewichtsteilen je 100 Gevichtsteile des Harzes
injiziert, das Harz wurde aus der Düse der Metallform in die Atmosphäre extrudiert, während die Temperatur des Zylinders
bis zu einer Höhe von 520 mm hinter der Injektionsöffnung für Schaummittel bei 12O°C, die Temperatur des Zylinders
dahinter bei 100 C und die Temperatur der Metallform bei
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95 C gehalten wurde, wodurch ein Schaum erhalten wurde.
Für Vergleichszwecke wurde eirv Schaum unter den gleichen Bedingungen wie im vorstehenden Beispiel 2 hergestellt, jedoch mit der Ausnahme, daß Dichlordifluormethan
allein als Schaummittel verwendet wurde.
In Beispiel 2, a, b, und c und in Vergleichsbeispiel 2 betrugen die Drucke innerhalb des Zylinders am Einlaß für
Schaummitel 55, 50, 50 bzw* 55 kg/cm und der Druck innerhalb der Metallform am Einlaß für das Harz jeweils 58, 50,
2
52, bzw. 60 kg/cm . In jedem Fall war der Druck zur Injek-
tion des Schaummittels 5 bis 10 kg/cm höher als der Druck
im Zylinder am Einlaß für das Schaummittel.
Dichlor
difluor methan |
Zusammensetzung des Sch
(Gewichtsteile |
Trichlor
raonofluor- raethan |
summitteIs | |
90
45 45 |
Octofluor-
cyclobutan |
mm
45 |
η-Butan | |
Beispiel 2 a b C |
100 |
10
10 10 |
«M» | 45 |
Vergleiche
beispiel 2 |
— | |||
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Die Beziehung zwischen der Anzahl verstrichener Tage nach Bildung dee Schaumes und dem spezifischen Volumen
des Schaums wurde gemessen, und die Ergebnisse sind in folgender Tabelle III aufgeführt.
Anzahl ver- Direkt strlchener nach 2
Tage . Herstellung
5 10 15 20 25 30 Tage Tage Tage Tage Tage Tage Tage
Beispiel 2 a
b C |
Spezifi
sches Volumen |
55
50 50 |
56
25 25 |
57
28 27 |
57
51 27 |
57
52 52 |
VM VM VM
ίο ro —» |
57
52 52 |
57
52 52 |
Vergleichs
beispiel 2 |
Spezifi
sches VoIu- |
52 | 21 | 20 | 25 | 25 | 27 | 28 | 28 |
Beispiel 3 |
Die in diesem Beispiel verwendete Extrusionsvorrichtung enthält einen Extruder vom Schneckentyp, bei dem eine
Schnecke mit einem Durchmesser von 50 mm , einer Länge von 1500 mm und einer Gewindesteigungseinheit von 50 mm in einem
Zylinder und eine Injektionsöffnung für Schaummittel im Mittelteil des Zylinders sowie eine Metallform mit einer Düse
eines Durchmessers von 3 mm am Spitzenende des Extruders vorgesehen sind.
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Ein körniges Polyäthylen mit einer Dichte von 0,92 g/cn und einem Schmelzindex von 2,0 sowie Calclumearbonat in einer Menge von 2 Gewichtsteilen je 1OO Gewichtsteile des Polyäthylens wurden gleichförmig vermischt, das
Gemisch wurde in die Zufuhröffnung des Extruders für Rohfc material eingeführt, und dann wurde das Harz geknetet und
bis zur Stelle der Injektionsöffnung für Schaummittel extrudijtrt, während die Temperatur des Zylinders bis zur Injektionsöffnung für Schaummittel bei 14O°C gehalten wurde.
Dann wurde ein Schaunmittelgemisch einer in der
nachstehenden Tabelle IV aufgeführten Zusammensetzung in die Injektionsöffnung für Schaummittel bei einem Verhältnis
von 15 Gewichtsteilen je 100 Gewichtsteile des Harzes injiziert, das Harz aus der Düse der Metallform in die Atmosphä-
* re extrudiert, während die Temperatur des Zylinders bis zu
350 mm hinter der Injektionsöffnung für Schaummittel bei 120 C, die Temperatur des Zylinders dahinter bei 100 C und
die Temperatur der Metallform bei 95°C gehalten wurde, wodurch ein Schaum erhalten wurde.
In Beispiel 3, a, b, c, d, e und f betrugen die Drucke in dem Zylinder am Einlaß für Schaummittel 62, 60,
60, 50, 58 bzw. 58 kg/cm2 und dl· Drucke In der Metallcorm
an Einlaß für d«a Harz 85, 80, 80, 80, 75 bzw, 75 kg/cm2.
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IS"
5 bis IO kg/cm höher als der Druck in dem Zylinder am Einlaß für das Schauamittel.
Tabelle IV
Zusammensetzung des Schaummittels (Gewichtsteile)
Dichlor-
difluor- nethan |
Octofluor-
cyclobutan |
Monochlor-
pentafluor* äthan |
Trichlor-
monoflucx methan |
-n-Butan | |
Beispiel | |||||
3 a | 80 | mm | 20 | - | - |
b | 40 | - | 20 | 40 | - |
C | ' 40 | - | 2O | - | 40 |
d | 85 | 5 | IO | - | - |
e | 45 | 5 | 10 | 40 | - |
f | 45 | 5 | IO | - | 40 |
Die Beziehung zwischen der Anzahl verstrichener Tage nach der Bildung des Schaumes und dem spezifischen Volumen des Schaumes wurde gemessen, und die Ergebnisse sind in
der nachstehenden Tabelle V aufgeführt.
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Tabelle ' | 27 | 2 ι | V | 5 | 30 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 | |
Aniahl {Direkt | 27 | tage (Tage | Tage | Tage | Tage | Tage | Tage | ||||
verstri-jnach | 30 | 26 | |||||||||
chener ' jHerstel- Tage !lung |
28 | 25 | |||||||||
28 | 28 | 33 | 30 | y> | 30 | 30 | 30 | ||||
Beispiel | spezi- ί | 27 | |||||||||
fisches 2" | 20 | 25 | 28 | 28 | 28 | 28 | 28 | ||||
} ·■' | Volumen | 20 | 27 | 28 | 28 | 28 | 28 | ||||
<cni3/g) | 32 | 33 | 33 | 33 | 33 | 33 | |||||
b | 22 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | |||||
0 | 21 | 29 | 29 | 29 | 29 | 29 | |||||
d | |||||||||||
• | |||||||||||
f | |||||||||||
Wie aus den Ergebnissen der Beispiele 2 und 3 ersichtlich ist, wurde die Kontraktion der Schäume verhindert
und wurden Schaume mit einem hohen Expensionsverhältnis, einer hohen Dimensionsstabilität und einem guten Oberflächenzustand erhalten, wenn Schaummittelgemische aus Dichlordifluormethan und mindestens einer der Verbindungen Monochlorpentafluoräthan und Octofluorcyclobutan als Schaummittel
verwendet wurden.
Insbesondere wurde in den gemSft Beispiel 2, a und
Beispiel 3ν a und d erhaltenen Schäumen keinerlei Kontraktion der 8ehlttme beobachtet« bildeten sich keinerlei Falten
oder Hohlräume *uf der Ober flieh·, war der Qberfllchensustand
gut und stieg das spesif Ische Volumen gegenüber de» direkt
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nach der Herstellung gemessenen spezifischen Volumen im Verlaufe der Zeit an und erreichte ein Gleichgewicht. Dieser Anstieg des spezifischen Volumens wurde dadurch verursacht, daß das Gewicht des Schaumes sich verminderte»
wenn das innerhalb der Zellen des Schaumes enthaltene Schaummittel durch die die Zellen bildenden dünnen Filme
entwich, während das Volumen des Schaumes fast konstant blieb.
In den gemäß Beispiel 2, b und c und Beispiel 3,
b, c, e und f erhaltenen Schäumen wurde zunächst eine leichte Kontraktion des Schaumes festgestellt, jedoch bildete sich das spezifische Volumen zu dem spezifischen Volumen zurück, das direkt nach der Herstellung des Schaumes
gemessen wurde oder stieg sogar zu einem größeren Volumen an als demjenigen nach etwa 10 Tagen, und mit der Rückbildung des spezifischen Volumens wurden die Falten und Hohlräume auf der Oberfläche des Schaumes beseitigt und der
Oberflächenzustand verbessert und waren die so erhaltenen Schäume für die praktische Anwendung zufriedenstellend.
Andererseits wurde in dem gemäß Vergleichsbeispiel 2 erhaltenen Schau« eine beträchtliche Kontraktion des
■■-".-.·■ beobachtet, war die Mickbildung des Volumens nach dar Kulttion so
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langsan, daß es etwa 30 Tage dauerte, bis ein Gleichgewicht erreicht wurde, und wurde außerdem der Schaum
selbst bei Erreichen des Gleichgewichtes nicht zu dest
spezifischen Volumen zurtickgebildet, das direkt nach
der Herstellung gemessen wurde und blieben die Falten und Hohlräume auf der Oberfläche des Schaumes bestehen,
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Claims (5)
1. Verfahren zur Herstellung eines Äthylenharzschaumes
durcn Mischen und Kneten eines gegebenenfalls natürlichen oder synthetischen Kautschuk enthaltenden Äthylenharzes mit
einem flüchtigen, halogensubstituierte Kohlenwasserstoffe enthaltenden organischen Schäumungsmittel unter Erhitzen und
Druck zur Bildung eines fließfähigen Gels und Entspannung des Druckes durch Extrudieren des Gels, dadurch gekennzeichnet,
daß man als Schäumungsmittel ein Gemisch aus
(A) Dichlordifluormethan und
(B) aliphatischen Kohlenv/asserstoffen mit einem Siedepunkt von etwa 0 bis 70°C und/oder Chlorfluorkohlenwasserstoffen
mit einem Siedepunkt von etwa
0 bis 70°C
verwendet, wobei das Schäumungsmittel einen Sättigungsdampfdurck von weniger als 25 kg/cm bei 100 C besitzt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Äthylenharz Polyäthylen niedriger Dichte, Polyäthylen
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1966H1
mittlerer Dichte, Polyäthylen hoher Dichte, Äthylen-Vinylacetatmischpolymeres,
Xthylen-Propylenmischpolymeres, Äthylen-Buten-
1-Mischpolymeres, Äthylen-Butadienmischpolymeres, Äthylen-Vinylchloridmischpolymeres,
Äthylen-Methylmethacrylatmischpolymeres oder Äthylen-Acrylnitrilmischpolymeres bzw. Gemische daraus
verwendet.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man als synthetischen Kautschuk
Butadienkautschuk, Isobutylenkautschuk, Acrylnitrilkautschuk, Acrylnitri1-Butadien-Mischpolymerenkautschuk oder Styrol-Butadien-Mischpolymerenkautschuk
verwendet.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Schäumungsmittelgemisch
aus (A) + (B) verwendet, in dem die Verbindung (B) in einer Menge von 30 bis 1OO Gewicht steilen je 1OO Gewichtsteile des Dichlordifluormethans
enthalten ist.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man als Bestandteil (B) des Schäumungs·
mittelgemisches η-Butan, Pentan, Petrolather, Trichlormonofluormethan,
Trichlortrifluoräthan oder Dichlormonofluormethan verwendet.
1Q8S35/1616
" BAD
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