DE102009028200A1 - Use of amorphous polyolefin to produce foam, where used polyolefin exhibits three of following conditions specified range of melting enthalpy, softening point, needle penetration, tensile strength and glass transition temperature - Google Patents
Use of amorphous polyolefin to produce foam, where used polyolefin exhibits three of following conditions specified range of melting enthalpy, softening point, needle penetration, tensile strength and glass transition temperature Download PDFInfo
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung amorpher Polyolefine zur Herstellung von Schäumen, entsprechende Schäume sowie deren Verwendung.The present invention relates to the use of amorphous polyolefins for the production of foams, corresponding foams and their use.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung amorpher Polyolefine zur Herstellung von Schäumen, entsprechende Schäume sowie deren Verwendung.The The present invention relates to the use of amorphous polyolefins for the production of foams, corresponding foams as well as their use.
Polyolefinschäume haben sich ein breites Anwendungsgebiet erschlossen. Insbesondere im Vergleich mit anderen geschäumten Kunststoffen gewinnen die Polyolefine immer mehr an Bedeutung. Die meisten Polyolefinschäume werden heute aus Low Density Polyethylen (LDPE), Copolymeren wie Polyethylen-co-vinylacetat) (EVA), High Density Polyethylen (HDPE), Linear Low Density Polyethylen (LLDPE), sowie isotaktischem Polypropylen (iPP) hergestellt.polyolefin have opened up a wide range of applications. Especially win in comparison with other foamed plastics the polyolefins are becoming increasingly important. Most polyolefin foams today are made of low density polyethylene (LDPE), copolymers like Polyethylene-co-vinyl acetate) (EVA), high density polyethylene (HDPE), Linear Low Density Polyethylene (LLDPE), as well as isotactic polypropylene (iPP).
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Interpolymeren bestehend aus Olefinen und aromat. Vinyl- bzw. Vinylidenverbindungen. Durch die Fokussierung auf diese Interpolymere wird aber die zuvor beanspruchte Recylierbarkeit aufgrund fehlender Sortenreinheit der Monomere (Gemisch aus aliphatischen und aromatischen Monomeren) wieder aufgegeben. Zudem ist die beschriebene notwendige mechanische Perforation äußerst aufwändig und in ihrer Durchführbarkeit auf Schäume von sehr eingeschränkten Geometrien (insbesondere Dicken) sowie bestimmter Herstellmethoden beschränkt.interpolymers consisting of olefins and aromat. Vinyl or vinylidene compounds. By focusing on these interpolymers but before claimed recyclability due to lack of variety purity of Monomers (mixture of aliphatic and aromatic monomers) abandoned again. In addition, the described necessary mechanical Perforation extremely complex and in their feasibility on foams of very limited Geometries (in particular thicknesses) and certain manufacturing methods limited.
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Die aus dem Stand der Technik bekannten Schäume bzw. Verfahren zu ihrer Herstellung weisen eine ganze Reihe von Nachteilen auf. So können viele der eingesetzten Polymere, z. B. Polyethylen niedriger Dichte (LDPE) und Polystyrol (PS), nicht über 100°C eingesetzt werden, da sie bei diesen Temperaturen schmelzen oder aber über keine ausreichende Festigkeit verfügen. Weiterhin können Polypropylen und Poly(1-buten) alleine keine einheitliche Schaumstruktur mit ausreichender Flexibilität ausbilden. Vor allem im Bereich der Tieftemperaturflexibilität weisen viele der genannten Polymere Defizite auf, gekennzeichnet durch relativ hohe Glasübergangstemperaturen. Die meisten der genannten Polymere weisen nur eine geringe Haftung auf, so dass eine zusätzliche kostenintensive Behandlung (z. B. Corona) zur Montage der Schäume notwendig wird. Weiterhin weisen viele der genanten Materialien eine schlechte Mischbarkeit mit den in allen Fällen eingesetzten Polyolefinpolymeren auf. Dies führt zu schlechten mechanischen Materialeigenschaften in den Schäumen. Schließlich führen viele der verwendeten Zusätze (z. B. Aminosäuren, Metallresinate usw.) zu einer unerwünschten Farbe bzw. geringen Thermostabilität der Schäume.The foams or processes known from the prior art for their production have a number of disadvantages. Thus, many of the polymers used, for. As polyethylene low density (LDPE) and polystyrene (PS), not over 100 ° C, since they are at these temperatures melt or lack sufficient strength feature. Furthermore, polypropylene and poly (1-butene) alone no uniform foam structure with sufficient flexibility form. Especially in the field of low-temperature flexibility Many of the polymers mentioned have deficiencies by relatively high glass transition temperatures. Most The polymers mentioned have only a low adhesion, so that an additional expensive treatment (eg Corona) becomes necessary for the assembly of the foams. Continue to point many of the mentioned materials have a poor miscibility with the in all cases used polyolefin polymers. This leads to poor mechanical material properties in the foams. Finally, many lead the additives used (eg, amino acids, metal sensitates etc.) to an undesirable color or low thermal stability the foams.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist demgemäß die Bereitstellung von Polymerschäumen, die die genannten Nachteile der aus dem Stand der Technik bekannten Systeme nicht aufweisen und einfach zu verarbeiten sind.task The present invention accordingly provides the device of polymer foams, which are the disadvantages of The prior art systems do not have and simple to be processed.
Überraschenderweise hat sich herausgestellt, dass amorphe Polyolefine mit speziellen Eigenschaften besonders geeignet zur Herstellung von Polymerschäumen sind.Surprisingly has been found that amorphous polyolefins with special Properties particularly suitable for the production of polymer foams are.
Demgemäß ist ein erster Gegenstand der vorliegenden Erfindung die Verwendung eines oder mehrerer amorpher Polyolefine zur Herstellung von Schäumen, wobei mindestens eines der verwendeten amorphen Polyolefine mindestens drei, vorzugsweise alle, der nachfolgenden Materialeigenschaften aufweist:
- – eine durch Differentialkalorimetrie in der zweiten Aufheizung bestimmte Schmelzenthalpie von mindestens 1 J/g und maximal 50 J/g,
- – einen Erweichungspunkt bestimmt durch Ring & Kugel-Methode von mindestens 60°C und maximal 170°C,
- – eine Nadelpenetration von mindestens 1·0,1 mm und maximal 70·0,1 mm,
- – eine Zugfestigkeit von mindestens 0,1 MPa und maximal 30 MPa,
- – eine durch Differentialkalorimetrie in der zweiten Aufheizung bestimmte Glasübergangstemperatur von maximal –8°C.
- A melting enthalpy of at least determined by differential calorimetry in the second heating at least 1 J / g and a maximum of 50 J / g,
- A softening point determined by ring & ball method of at least 60 ° C and at most 170 ° C,
- A needle penetration of at least 1 x 0.1 mm and a maximum of 70 x 0.1 mm,
- A tensile strength of at least 0.1 MPa and a maximum of 30 MPa,
- A maximum glass transition temperature of -8 ° C determined by differential scanning calorimetry in the second heating.
Die Verwendung der speziell ausgewählten Polyolefine zur Herstellung von Schäumen ist bisher unbekannt.The Use of the specially selected polyolefins for the preparation of foams is so far unknown.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können die Polyolefine alleine oder in Kombination mit ein oder mehreren weiteren Polymeren eingesetzt werden. Die Herstellung der Polymerschäume kann also entweder unter ausschließlicher Verwendung der weitgehend amorphen Polyolefine oder aber unter Verwendung von Polymermischungen mit den erfindungsgemäßen eingesetzten amorphen Polyolefinen erfolgen. Bei Mischungen liegt der Anteil an weitgehend amorphem Polyolefin bei 5–100 ma-%, bevorzugt bei mindestens 10 ma-%, besonders bevorzugt bei mindestens 20 ma-% und insbesondere bevorzugt bei mehr als 25 ma-%. Für die Herstellung von Polymerschäumen mit sehr guter Haftung auf unbehandelten Polyolefinoberflächen sind insbesondere Mischungen mit einem Anteil von min. 50 ma-% weitgehend amorphem Polyolefin bevorzugt, besonders bevorzugt sind Mischungen mit einem Anteil von mindestens 70 ma-%, am meisten bevorzugt wird der ausschließliche Einsatz der weitgehend amorphen Polyolefine im Polymeranteil.According to the present invention, the polyolefins may be used alone or used in combination with one or more other polymers become. The production of polymer foams can therefore either under exclusive use of the largely amorphous polyolefins or using polymer blends with the invention used amorphous polyolefins. For mixtures lies the proportion of largely amorphous polyolefin at 5-100 ma-%, preferably at least 10 m%, more preferably at at least 20mA%, and more preferably at more than 25mA%. For the production of polymer foams with very good adhesion to untreated polyolefin surfaces in particular mixtures with a proportion of min. 50 ma-% largely amorphous polyolefin are preferred, mixtures are particularly preferred with a share of at least 70 ma-%, most preferred is the exclusive use of largely amorphous polyolefins in the polymer portion.
Mischungen, die zu mindestens 50 ma-% aus mindestens einem amorphen Polyolefin bestehen, haben den Vorteil, dass ihre physikalischen Eigenschaften – insbesondere die Haftungseigenschaften – im Wesentlichen von den erfindungsgemäßen amorphen Polyolefinen dominiert werden und sich solche Mischungen mit sehr geringem Aufwand herstellen lassen.mixtures, at least 50% by mass of at least one amorphous polyolefin have the advantage that their physical properties - in particular the adhesion properties - essentially of the invention amorphous polyolefins are dominated and such mixtures with can be produced very little effort.
Andererseits sind in Mischungen mit einem Anteil an amorphen Polyolefinen von weniger als 50 ma-% die Materialeigenschaften, insbesondere die Materialkohäsion in einem wesentlich größeren Maße variierbar, so dass auch solche Mischungen vorteilhaft seien können. Bei Mischungen mit einem Anteil an erfindungsgemäßem amorphen Polyolefin von < 5 ma-% ist kein positiver Einfluss des amorphen Polyolefins mehr zu erkennen.on the other hand are in mixtures with a proportion of amorphous polyolefins of less than 50 ma-% of the material properties, in particular the Material cohesion in a much larger Dimensions variable, so that even such mixtures advantageous can be. For mixtures with a proportion of inventive amorphous polyolefin of <5 ma-% is no longer a positive influence of the amorphous polyolefin detect.
Werden in den Schäumen ausschließlich weitgehend amorphe Polyolefine eingesetzt, so kann entweder ein einzelnes amorphes Polyolefin, oder aber eine Mischung mehrerer amorpher Polyolefine eingesetzt werden.Become in the foams exclusively largely amorphous Used polyolefins, so either a single amorphous Polyolefin, or a mixture of several amorphous polyolefins be used.
Mindestens eines der verwendeten amorphen Polyolefine ist aus maximal 25 ma-%, bevorzugt 0,1 bis 20 ma-%, besonders bevorzugt 1–16 ma-% Ethen, maximal 98 ma-%, bevorzugt 0,1–90 ma-%, besonders bevorzugt 1 bis 80 ma-% und insbesondere bevorzugt 4 bis 70 ma-% Propen und/oder aus maximal 100 ma-%, bevorzugt 5–100 ma-%, besonders bevorzugt 10–95 ma-% und insbesondere bevorzugt 15 bis 90 ma-% eines α-Olefins mit 4 bis 20 C-Atomen aufgebaut.At least one of the amorphous polyolefins used is not more than 25% by mass, preferably 0.1 to 20% by mass, more preferably 1-16% by mass Ethene, at most 98% by mass, preferably 0.1-90% by mass, especially preferably 1 to 80% by mass, and particularly preferably 4 to 70% by mass Propene and / or at most 100% by mass, preferably 5-100% by mass, more preferably 10-95mA% and especially preferred 15 to 90 ma-% of an α-olefin having 4 to 20 carbon atoms.
Insbesondere ist mindestens eines der verwendeten amorphen Polyolefine ausgewählt aus Poly(1-buten)-Homopolymer, Poly(ethylen-co-propylen)-Copolymeren mit maximal 25 ma-% Ethylenanteil, Polyethylen-co-1-buten)-Copolymeren mit maximal 20 ma-% Ethylenanteil, Poly(propylen-co-1-buten)-Copolymeren, oder Polyethylen-co-propylen-co-1buten)-Terpolymeren mit maximal 20 ma-% Ethylenanteil und einem Propylenanteil von 20–98 ma-%.Especially At least one of the amorphous polyolefins used is selected poly (1-butene) homopolymer, poly (ethylene-co-propylene) copolymers with a maximum of 25 m% ethylene content, polyethylene-co-1-butene) copolymers with a maximum of 20% by mass of ethylene, poly (propylene-co-1-butene) copolymers, or Polyethylene-co-propylene-co-perylene) terpolymers with a maximum of 20 ma-% Ethylene content and a propylene content of 20-98 m%.
In einer besonderen, bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei mindestens einem der eingesetzten amorphen Polyolefine um ein Polyethylen-co-propylen-co-1-buten)-Terpolymer mit einem Ethylengehalt von 1 bis 15 ma-%, bevorzugt 2 bis 12 ma-%, einem Propylengehalt von 50 bis 78 ma-%, bevorzugt von 52 bis 75 ma-% und einem 1-Butengehalt von 15 bis 46 ma-%, bevorzugt von 18 bis 42 ma-%.In a particular preferred embodiment is at least one of the amorphous polyolefins used a polyethylene-co-propylene-co-1-butene) terpolymer having a Ethylene content of 1 to 15 m%, preferably 2 to 12 m%, a Propylene content of 50 to 78 m%, preferably of 52 to 75 m% and a 1-butene content of 15 to 46 m%, preferably from 18 to 42% by mass.
In einer weiteren besonderen, bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei mindestens einem der eingesetzten amorphen Polyolefine um ein Poly(ethylen-co-propylen-co-1-buten)-Terpolymer mit einem Ethylengehalt von 1 bis 10 ma-%, bevorzugt 2 bis 8 ma-%, einem Propylengehalt von 15 bis 46 ma-%, bevorzugt von 18 bis 42 ma-% und einem 1-Butengehalt von 50 bis 78 ma-%, bevorzugt von 55 bis 75 ma-%.In another particular preferred embodiment it is at least one of the amorphous polyolefins used a poly (ethylene-co-propylene-co-1-butene) terpolymer having an ethylene content from 1 to 10mA%, preferably 2 to 8mA%, of a propylene content from 15 to 46mA%, preferably from 18 to 42mA% and a 1-butene content from 50 to 78mA%, preferably from 55 to 75mA%.
In einer weiteren besonderen bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei mindestens einem der eingesetzten amorphen Polyolefine um ein Poly(1-buten)-Copolymer mit einem Gehalt an 1-Buten von mindestens 85 ma-%, bevorzugt von mindestens 87 ma-%, besonders bevorzugt von mindestens 90 ma-% und insbesondere bevorzugt von mindestens 92 ma-%.In a further particular preferred embodiment, at least one of used amorphous polyolefins to a poly (1-butene) copolymer having a content of 1-butene of at least 85% by mass, preferably of at least 87% by mass, more preferably of at least 90% by mass and most preferably of at least 92 ma -%.
Die mittels DSC in der 2ten Aufheizung bestimmte Schmelzenthalpie der erfindungsgemäß eingesetzten amorphen Polyolefine liegt zwischen 1 und 50 J/g, bevorzugt zwischen 2 und 40 J/g, besonders bevorzugt zwischen 3 und 35 J/g und insbesondere bevorzugt zwischen 4 und 30 J/g, wobei weitere Vorzugsbereiche zwischen 4 und 15 J/g, zwischen 12 und 25 J/g, zwischen 18 und 28 J/g und zwischen 22 und 30 J/g liegen. Dabei weist das DSC-Thermogramm der 2ten Aufheizung mindestens einen Schmelzpeak auf, bevorzugt mindestens 2 und besonders bevorzugt 2 bis 4 Schmelzpeaks, von denen mindestens einer ein Peak-Maximum bei einer Temperatur von mindestens 20°C und maximal 100°C aufweist.The by means of DSC in the 2nd heating certain melting enthalpy of Amorphous polyolefins used in the invention is between 1 and 50 J / g, preferably between 2 and 40 J / g, especially preferably between 3 and 35 J / g, and more preferably between 4 and 30 J / g, with further preferred ranges between 4 and 15 J / g, between 12 and 25 y / g, between 18 and 28 y / g and between 22 and 30 y / g lie. The DSC thermogram shows the 2nd heating at least one melting peak, preferably at least 2 and especially preferably 2 to 4 melting peaks, of which at least one peak maximum at a temperature of at least 20 ° C and a maximum of 100 ° C having.
Der mittels Ring & Kugel-Methode ermittelte Erweichungspunkt der erfindungsgemäß eingesetzten (ungeschäumten) Polyolefine beträgt 60 bis 170°C, bevorzugt 70 bis 155°C, besonders bevorzugt 80 bis 150°C und insbesondere bevorzugt 85 bis 148°C wobei weitere Vorzugsbereiche zwischen 80 und 120°C, zwischen 95 und 130°C und zwischen 120 und 145°C liegen. Für Anwendungen, bei denen der Polymerschaum auf temperatursensiblen Substraten aufgebracht werden soll, ist insbesondere die Verwendung von erfindungsgemäßen amorphen Polyolefinen vorteilhaft, die einen Erweichungspunkt von < 120°C, insbesondere von < 100°C aufweisen. Ein besonderes Kennzeichen der erfindungsgemäßen amorphen Polyolefine ist es dabei, dass sie bei entsprechender Handhabung – z. B. mittels Schneckenmaschinen- auch unterhalb des Erweichungspunktes noch schmelzflüssig verarbeitet werden können. Erweichungspunkte lassen sich nach der im vorliegenden Fall verwendeten „Ring-&-Kugel-Methode” nur dann definitionsgemäß bestimmen, wenn der Einfluss der Schmelzviskosität auf die Messwerte gering ist. Im Fall der vorliegenden Erfindung ist diese Voraussetzung für Viskositätswerte (gemessen bei 190°C) bis ca. 600.000 mPa·s gegeben. Für erfindungsgemäße amorphe Polyolefine mit einer Schmelzviskosität von > 600.000 mPa·s werden daher keine Erweichungspunkte bestimmt bzw. angegeben.Of the using ring & ball method determined softening point of the inventively used (unfoamed) Polyolefins is 60 to 170 ° C, preferably 70 to 155 ° C, more preferably 80 to 150 ° C and more preferably 85 to 148 ° C with further preferred ranges between 80 and 120 ° C, between 95 and 130 ° C and between 120 and 145 ° C lie. For applications, in which the polymer foam applied to temperature-sensitive substrates is to be, in particular the use of inventive amorphous polyolefins having a softening point of <120 ° C, in particular of <100 ° C exhibit. A special feature of the invention amorphous polyolefins it is that they with appropriate handling -. B. by Schneckenmaschinen- also below the softening point can still be processed molten. Softening points are only possible according to the "Ring & Ball Method" used in the present case then by definition determine if the influence the melt viscosity on the measured values is low. in the Case of the present invention is this requirement for Viscosity values (measured at 190 ° C) up to approx. 600,000 mPa · s given. For amorphous according to the invention Polyolefins having a melt viscosity of> 600,000 mPa · s Therefore, no softening points are determined or indicated.
Die Nadelpenetration der ungeschäumten Polyolefine beträgt 1–70·0,1 mm, bevorzugt 4–60·0,1 mm, besonders bevorzugt 8–50·0,1 mm und insbesondere bevorzugt 10 bis 45·0,1 mm, wobei weitere Vorzugsbereiche zwischen 12 und 25·0,1 mm und zwischen 20 und 35·0,1 mm liegen. Erfindungsgemäße amorphe Polyolefine, die eine niedrigere Nadelpenetration, insbesondere < 15·0,1 mm aufweisen, sind besonders vorteilhaft für Polymerschäume einsetzbar, die eine etwas geringere Flexibilität bei gleichzeitig höherer mechanischer Stabilität aufweisen sollen. Erfindungsgemäße amorphe Polyolefine, die eine höhere Nadelpenetration, insbesondere von > 20·0,1 mm aufweisen, lassen sich hingegen sehr vorteilhaft zur Herstellung von Polymerschäumen mit hoher Flexibilität verwenden, wobei letztere zusätzlich eine im Wesentlichen geschlossene Zellstruktur aufweisen.The Needle penetration of the unfoamed polyolefins is 1-70 x 0.1 mm, preferably 4-60 x 0.1 mm, more preferably 8-50 x 0.1 mm and in particular preferably 10 to 45 x 0.1 mm, with further preferred ranges between 12 and 25 x 0.1 mm and between 20 and 35 x 0.1 mm lie. Amorphous polyolefins according to the invention, a lower needle penetration, in particular <15 · 0.1 mm, are particularly advantageous for polymer foams can be used, which has a slightly lower flexibility at the same time should have higher mechanical stability. Amorphous polyolefins of the invention containing a higher needle penetration, in particular of> 20 · 0.1 mm have, however, can be very advantageous for the production use of polymer foams with high flexibility, the latter additionally being a substantially closed one Have cell structure.
Die Zugfestigkeit der erfindungsgemäß eingesetzten Polyolefine beträgt im ungeschäumten Zustand 0,1 bis 30 MPa, bevorzugt 0,5 bis 25 MPa, besonders bevorzugt 1 bis 22 MPa und insbesondere bevorzugt 2 bis 20 MPa, wobei weitere Vorzugsbereiche zwischen 4 und 12 MPa und zwischen 10 und 18 MPa liegen. Dabei weisen die erfindungsgemäßen Polyolefine mit Schmelzviskositäten von < 100.000 mPa·s (bei 190°C) eine Zugfestigkeit von maximal 15 MPa, bevorzugt maximal 12 MPa, besonders bevorzugt von maximal 10 MPa auf. In einer besonderen Ausführungsform, insbesondere dann wenn eine gute Balance zwischen mechanischer Festigkeit und Flexibilität der Polymerschäume erforderlich ist, weisen die zur Herstellung der Polymerschäume verwendeten erfindungsgemäßen amorphen Polyolefine eine Schmelzviskosität von < 80.000 mPa·s (bei 190°C) auf, wobei ihre Zugfestigkeit bei maximal 8 MPa, bevorzugt bei maximal 6 MPa und insbesondere bevorzugt zwischen 2 und 5,5 MPa liegt.The Tensile strength of the invention used Polyolefins in the unfoamed state is 0.1 to 30 MPa, preferably 0.5 to 25 MPa, more preferably 1 to 22 MPa, and more preferably 2 to 20 MPa, with further preferred ranges between 4 and 12 MPa and between 10 and 18 MPa. Show the polyolefins of the invention having melt viscosities of <100,000 mPa · s (at 190 ° C), a tensile strength of not more than 15 MPa, preferably not more than 12 MPa, more preferably not more than 10 MPa. In a particular embodiment, in particular when a good balance between mechanical strength and flexibility the polymer foams is required, those for the production the polymer foams used according to the invention amorphous Polyolefins have a melt viscosity of <80,000 mPa · s (at 190 ° C) on, with their tensile strength at a maximum of 8 MPa, preferably at maximum 6 MPa, and more preferably between 2 and 5.5 MPa.
Weiterhin weisen die erfindungsgemäß eingesetzten Polyolefine eine durch Differentialkalorimetrie in der 2ten Aufheizung bestimmte Glasübergangstemperatur von –8 bis –80°C, bevorzugt von –10 bis –65°C, besonders bevorzugt von –12 bis –55°C und insbesondere bevorzugt von –14 bis –48°C auf. Erfindungsgemäß eingesetzte amorphe Polyolefine mit einer niedrigen Glasübergangstemperatur weisen insbesondere eine exzellente Tieftemperaturflexibilität und sind insbesondere auch für Isolierschichten geeignet, die Zusammen mit Dichtungsbahnen bzw. als Teil einer Dichtungsbahn aufgebracht werden. In einer besonderen, bevorzugten Ausführungsform, insbesondere wenn Polymerschäume hergestellt werden sollen, die neben einer hohen Tieftemperaturflexibilität auch eine hohe mechanische Festigkeit und eine eher kleinvolumige Zellstruktur aufweisen, enthalten die zur Herstellung der Polymerschäume verwendeten erfindungsgemäßen amorphen Polyolefine einen Anteil an 1-Buten von mindestens 50 ma-%, bevorzugt mindestens 55 ma-%, besonders bevorzugt von mindestens 60 ma-% und insbesondere bevorzugt von mehr als 65 ma-% und weisen eine Glasübergangstemperatur von < –35°C, bevorzugt von < –38°C, besonders bevorzugt von < –40°C und insbesondere bevorzugt von < –42°C auf.Furthermore, the polyolefins used according to the invention have a glass transition temperature of from -8 to -80 ° C., preferably from -10 to -65 ° C., particularly preferably from -12 to -55 ° C. and especially preferably -14, determined by differential calorimetry in the second heating to -48 ° C. In particular, amorphous polyolefins having a low glass transition temperature and used according to the invention have excellent low-temperature flexibility and are particularly suitable for insulating layers which are applied together with geomembranes or as part of a geomembrane. In a particular, preferred embodiment, in particular when polymer foams are to be produced which, in addition to high low-temperature flexibility, also have high mechanical strength and a rather low-volume cell structure, the amorphous polyolefins according to the invention used for producing the polymer foams contain a proportion of 1-butene of at least 50 ma-%, preferably at least 55mA%, more preferably at least 60mA% and more preferably more than 65mA% and have a glass transition temperature of <-35 ° C, preferably of <-38 ° C, more preferably of <-40 ° C and especially before zugt of <-42 ° C on.
Die mittels Oszillationsrheometrie bestimmte Schmelzviskosität der ungeschäumten amorphen Polyolefine beträgt bei 190°C 1.000–5.000.000 mPa·s, vorzugsweise 3.000 bis 3.000.000 mPa·s, besonders bevorzugt 5.000 bis 2.000.000 mPa·s und insbesondere 7.500 bis 1.500.000 mPa·s wobei weitere Vorzugsbereiche zwischen 7.000 und 55.000 MPa·s, zwischen 20.000 und 40.000 mPa·s, zwischen 50.000 und 150.000 mPa·s, zwischen 80.000 und 250.000 mPa·s, zwischen 200.000 und 600.000 mPa·s und zwischen 500.000 und 1.500.000 MPa·s liegen. Besonderer Vorteil von erfindungsgemäßen amorphen Polyolefinen mit niedriger Schmelzviskosität (< 100.000 mPa·s bei 190°C) ist die gute Fließfähigkeit ihrer Polymerschmelzen und der sie enthaltenden Zusammensetzungen bzw. Formulierungen, sowie die verhältnismäßig einfache Expansion der Polymerschmelzen durch chemische und/oder physikalische Treibmittel. Erfindungsgemäße amorphe Polyolefine mit niedriger Schmelzviskosität eignen sich insbesondere für die Erzeugung von Schäumen die einen hohen Anteil an offenen Zellstrukturen aufweisen. Ein weiterer Vorteil von Schäumen die unter Verwendung der erfindungsgemäßen amorphen Polyolefine hergestellt werden (d. h. deren Polymeranteil ganz oder teilweise aus den erfindungsgemäßen amorphen Polyolefinen besteht) ist die gezielt einstellbare Adhäsion und/oder Oberflächenklebrigkeit, die eine gute Haftung der Schäume auf zahlreichen natürlichen und/oder synthetischen Materialien, insbesondere auf Holz-, Papier-, Polymer- und Kunststoffoberflächen bewirkt.The determined by Oszillationsrheometrie melt viscosity the unfoamed amorphous polyolefins is at 190 ° C 1,000-5,000,000 mPa · s, preferably 3,000 to 3,000,000 mPa · s, more preferably 5,000 to 2,000,000 mPa · s and in particular 7,500 to 1,500,000 mPa · s with further preferred ranges between 7,000 and 55,000 MPa · s, between 20,000 and 40,000 mPa · s, between 50,000 and 150,000 mPa · s, between 80,000 and 250,000 mPa · s, between 200,000 and 600,000 mPa · s and between 500,000 and 1,500,000 MPa · s lie. Special advantage of inventive amorphous polyolefins of low melt viscosity (<100,000 mPa · s at 190 ° C) is good flowability their polymer melts and the compositions containing them or formulations, as well as the proportionate simple expansion of the polymer melts by chemical and / or physical blowing agents. Amorphous according to the invention Polyolefins of low melt viscosity are particularly suitable for the production of foams a high Share of open cell structures. Another advantage of foams using the invention amorphous polyolefins (i.e., their polymer content wholly or partly from the invention amorphous polyolefins) is the specifically adjustable adhesion and / or surface tack that provides good adhesion the foams on numerous natural and / or synthetic materials, in particular wood, paper, polymer and plastic surfaces causes.
Besonderer Vorteil von erfindungsgemäßen amorphen Polyolefinen mit hoher Schmelzviskosität (> 100.000 mPa·s bei 190°C) ist hingegen die hohe Stabilität der diese Polymere beinhaltenden Polymerschäume insbesondere auch während des Abkühlvorganges. Erfindungsgemäße amorphe Polyolefine mit hoher Schmelzviskosität eignen sich insbesondere für die Erzeugung von Schäumen die einen hohen Anteil an geschlossenen Zellstrukturen aufweisen. Weiterer Vorteil der unter Verwendung von erfindungsgemäßen hochviskosen amorphen Polyolefinen erzeugten Schäume ist ihre hohe mechanische Stabilität sowohl bei Zug- als auch bei Druckbelastung.special Advantage of amorphous polyolefins according to the invention with high melt viscosity (> 100,000 mPa · s at 190 ° C) however, is the high stability of these polymers Polymer foams especially during the cooling process. Amorphous polyolefins of high melt viscosity according to the invention are particularly suitable for the production of foams which have a high proportion of closed cell structures. Another advantage of using inventive is high-viscosity amorphous polyolefins produced foams their high mechanical stability in both tensile and at pressure load.
In einer weiteren bevorzugten besonderen Ausführungsform, insbesondere wenn Polymerschäume mit guter plastischer Verformbarkeit und herausragender Tieftemperaturflexibilität und eher großvolumiger Zellstruktur hergestellt werden sollen, enthalten die zur Herstellung der Polymerschäume verwendeten erfindungsgemäßen amorphen Polyolefine einen Anteil an C4-C10 α-Olefinen, besonders bevorzugt 1-Hexen und/oder 1-Octen von mindestens 20 ma-%, bevorzugt von mindestens 25 ma-%, besonders bevorzugt von mindestens 28 ma-% und insbesondere bevorzugt von mehr als 30 ma-% und weisen eine Glasübergangstemperatur von < –40°C, bevorzugt von < –42°C, besonders bevorzugt von < –45°C und insbesondere bevorzugt von < –48°C auf.In a further preferred particular embodiment, in particular when polymer foams with good plastic deformability and outstanding low-temperature flexibility and rather large-volume cell structure are to be produced, the amorphous polyolefins according to the invention used for producing the polymer foams contain a proportion of C 4 -C 10 α-olefins, particularly preferably 1 -Hexene and / or 1-octene of at least 20mA%, preferably of at least 25mA%, more preferably of at least 28mA% and more preferably of more than 30mA% and have a glass transition temperature of <-40 ° C, preferably of <-42 ° C, more preferably of <-45 ° C and particularly preferably of <-48 ° C on.
Die Reißdehnung der erfindungsgemäß eingesetzten Polyolefine im ungeschäumten Zustand beträgt 1 bis 5.000%, bevorzugt 10–4.000%, besonders bevorzugt 50 bis 3.500% und insbesondere bevorzugt 100 bis 2.500%, wobei weitere Vorzugsbereiche zwischen 100 und 500%, zwischen 250 und 750%, zwischen 500 und 1250% und zwischen 700 und 1500% liegen. In einer besonderen, bevorzugten Ausführungsform weisen die erfindungsgemäßen amorphen Polyolefine im ungeschäumten Zustand eine Zugfestigkeit von mindestens 2 MPa und maximal 18 MPa auf, wobei gleichzeitig die Reißdehnung ebenfalls im ungeschäumten Zustand bei mehr als 500%, bevorzugt bei mehr als 600%, besonders bevorzugt bei mehr als 650% und insbesondere bevorzugt zwischen 700 und 1500% liegt.The Elongation at break of the invention used Polyolefins in the unfoamed state is 1 to 5,000%, preferably 10-4,000%, particularly preferably 50 to 3,500%, and more preferably 100 to 2,500%, with others Preferential ranges between 100 and 500%, between 250 and 750%, between 500 and 1250% and between 700 and 1500%. In a special, preferred embodiment, the inventive amorphous polyolefins in the unfoamed state a tensile strength of at least 2 MPa and a maximum of 18 MPa, with simultaneous the elongation at break also in the unfoamed state at more than 500%, preferably at more than 600%, more preferably more than 650%, and more preferably between 700 and 1500% lies.
Die
Verfahren zur Herstellung der amorphen Polyolefine erfordern die
Verwendung von homogenen bzw. heterogenen Polymerisationskatalysatoren.
Als mögliche Katalysatoren für die Herstellung
der erfindungsgemäß verwendeten Polyolefine können
Metallocen-Katalysatoren (z. B. Zirconocen-Katalysatoren, Lanthanocen-Katalysatoren
usw.), Cr-Katalysatoren, V-Katalysatoren, Ti-Katalysatoren usw.
verwendet werden. Besonders bevorzugt ist die Verwendung titanhaltiger
Ziegler-Natta-Katalysatoren, wobei sowohl geträgerte wie
auch ungeträgerte Katalysatorsysteme verwendet werden können.
Die Herstellung der amorphen Polyolefine erfolgt beispielsweise
nach folgendem Verfahren:
Ein erfindungsgemäß eingesetztes
amorphes Polyolefin ist beispielsweise durch Polymerisation von α-Olefin-Monomeren
mit einem TiCl3·(AlCl3)n-Mischkatalysator (n = 0,2 bis 0,5) erhältlich,
wobei eine Trialkylaluminiumverbindung (etwa Triethylaluminium,
bevorzugt Triisopropylaluminium, besonders bevorzugt Triisobutylaluminium)
als Cokatalysator eingesetzt wird. Das molare Verhältnis
von Katalysator zu Cokatalysator liegt bevorzugt zwischen 1:1 und
1:10. Die Aktivität des verwendeten Katalysators liegt
bevorzugt zwischen 5.000 und 20.000 g Polymer/g Katalysator. Das
Monomer Ethen wird gasförmig eingesetzt, während
die Monomere Propen und 1-Buten sowohl gasförmig als auch
flüssig eingesetzt werden können. Höhere
Homologe werden flüssig eingesetzt. Werden Propen und/oder
1-Buten flüssig eingesetzt, so muss im verwendeten Reaktor
ein den Reaktionsbedingungen entsprechender Druck gehalten werden,
welcher eine ausreichende Monomerkonzentration in der flüssigen
Phase gewährleistet. Als Molmassenregler kommt gasförmiger
Wasserstoff zum Einsatz. Die Polymerisation wird in einem inerten
Lösungsmittel durchgeführt, welches z. B. aus
der Gruppe der aliphatischen Kohlenwasserstoffe ausgewählt
ist. Das Massenverhältnis von Polymerisat zu Lösungsmittel
beträgt im stationären Reaktionszustand der Polymersation
zwischen 1:100 und 1:0,01, bevorzugt zwischen 1:50 und 1:0,1 und
besonders bevorzugt zwischen 1:10 und 1:0,2. In einer speziellen
Ausführungsform liegt es zwischen 1:1 und 1:0,01. Eine
Polymerisation im vorgelegten Monomer ist ebenfalls möglich,
wobei in diesem Fall das Massenverhältnis von Polymerisat
zu Lösungsmittel bevorzugt zwischen 1:2 und 1:0,75 liegt.
Die Polymerisation wird entweder in einem Rührkessel oder
in einer Rührkesselkaskade durchgeführt; in einer
besonderen Ausführungsform kann auch ein Strömungsrohr
bzw. ein rohrförmiger Reaktor mit Zwangsförderung
(z. B. eine Schneckenmaschine) verwendet werden. Die Verwendung
des rohrförmigen Reaktors mit Zwangsförderung
kann entweder als alleinige Lösung oder in Kombination
mit Rührkessel oder Rührkesselkaskade erfolgen.
Hierbei sind sowohl eine Reihen- als auch eine Parallelschaltung
der einzelnen Reaktoren möglich. Die Reaktionstemperatur
liegt zwischen 30 und 200°C, bevorzugt zwischen 70 und
150°C und besonders bevorzugt zwischen 80 und 130°C.The processes for preparing the amorphous polyolefins require the use of homogeneous or heterogeneous polymerization catalysts. As possible catalysts for the preparation of the polyolefins used in the present invention, metallocene catalysts (eg, zirconocene catalysts, lanthanocene catalysts, etc.), Cr catalysts, V catalysts, Ti catalysts, etc. can be used. Particularly preferred is the use of titanium-containing Ziegler-Natta catalysts, wherein both supported and unsupported catalyst systems can be used. The amorphous polyolefins are produced, for example, by the following process:
An amorphous polyolefin used according to the invention is obtainable, for example, by polymerization of α-olefin monomers with a TiCl 3 · (AlCl 3 ) n mixed catalyst (n = 0.2 to 0.5), a trialkylaluminum compound (for example triethylaluminum, preferably triisopropylaluminum, particularly preferably triisobutylaluminum) is used as cocatalyst. The molar ratio of catalyst to cocatalyst is preferably between 1: 1 and 1:10. The activity of the catalyst used is preferably between 5,000 and 20,000 g of polymer / g of catalyst. The monomer ethene is used in gaseous form, while the monomers propene and 1-butene can be used both gaseous and liquid. Higher homologs are used liquid. If propene and / or 1-butene are used in liquid form, a pressure corresponding to the reaction conditions must be maintained in the reactor used, which has sufficient monomer concentrations ensured in the liquid phase. The molecular weight regulator used is gaseous hydrogen. The polymerization is carried out in an inert solvent, which z. B. is selected from the group of aliphatic hydrocarbons. The mass ratio of polymer to solvent in the stationary reaction state of the polymerization is between 1: 100 and 1: 0.01, preferably between 1:50 and 1: 0.1 and more preferably between 1:10 and 1: 0.2. In a specific embodiment, it is between 1: 1 and 1: 0.01. Polymerization in the monomer introduced is also possible, in which case the mass ratio of polymer to solvent is preferably between 1: 2 and 1: 0.75. The polymerization is carried out either in a stirred tank or in a stirred tank cascade; In a particular embodiment, a flow tube or a tubular reactor with forced delivery (eg a screw machine) can also be used. The use of the tubular reactor with forced delivery can be done either as a sole solution or in combination with a stirred tank or stirred tank cascade. Here, both a series and a parallel connection of the individual reactors are possible. The reaction temperature is between 30 and 200 ° C, preferably between 70 and 150 ° C and more preferably between 80 and 130 ° C.
Katalysator und Cokatalysator werden am Ende der Reaktion in geeigneter Weise zersetzt, wobei die zersetzten Katalysatorbestandteile entweder im Polymerisat verbleiben oder über einen Waschschritt entfernt werden. Dabei wird das Polymerisat durch die in unreaktive Bestandteile überführten zersetzten Katalysatorkomponenten im erfindungsgemäßen Herstellungsprozess nicht eingefärbt. Die erfindungsgemäßen Polymerisate können dem Stand der Technik entsprechend entweder in Form ihrer Reaktionslösung oder zu einem späteren Zeitpunkt chemisch stabilisiert werden, um sie vor dem schädigenden Einfluss von höheren Temperaturen, Sonneneinstrahlung, Luftfeuchtigkeit und Sauerstoff zu schützen. Dabei können beispielsweise Stabilisatoren, die gehinderte Amine (HALS-Stabilisatoren), gehinderte Phenole, Phosphite, UV-Absorber wie z. B. Hydroxybenzophenone, Hydroxyphenylbenzotriazole und/oder aromatische Amine enthalten, zum Einsatz kommen. Die wirksame Menge an Stabilisatoren liegt dabei normalerweise im Bereich von 0,1 bis 2 Gew.-%, bezogen auf das Polymer.catalyst and cocatalyst become suitable at the end of the reaction decomposed, wherein the decomposed catalyst components either remain in the polymer or via a washing step be removed. The polymer is characterized by in unreactive Ingredients transferred decomposed catalyst components not in the manufacturing process according to the invention inked. The polymers of the invention can be in the state of the art either in shape their reaction solution or at a later date chemically stabilized to protect it from the harmful Influence of higher temperatures, solar radiation, Humidity and oxygen to protect. It can for example stabilizers, the hindered amines (HALS stabilizers), hindered phenols, phosphites, UV absorbers such. B. hydroxybenzophenones, Contain hydroxyphenylbenzotriazoles and / or aromatic amines, be used. The effective amount of stabilizers is thereby normally in the range of 0.1 to 2% by weight, based on the polymer.
Die Polymerisation kann entweder chargenweise, kontinuierlich oder semikontinuierlich durchgeführt werden, besonders bevorzugt ist ein kontinuierliches Verfahren. Zur Kontrolle des Molekulargewichts kann, falls gewünscht, gemäß dem Stand der Technik in Gegenwart von Wasserstoff oder einem anderen geeigneten Regler polymerisiert werden.The Polymerization can be either batch, continuous or semi-continuous be carried out, particularly preferred is a continuous Method. To control the molecular weight, if desired, according to the prior art in the presence of hydrogen or another suitable regulator.
Die Oberflächenklebrigkeit der hergestellten Schäume lässt sich über die verwendeten Polymere bzw. die Polymerzusammensetzung gezielt einstellen. Für Schäume mit geringer Oberflächenklebrigkeit eignen sich insbesondere Mischungen der weitgehend amorphen Polyolefine mit isotaktischem Polypropylen bzw. ataktischem Polypropylen, das durch Metallocen-Katalyse hergestellt wurde. Als amorphes Polyolefin kommen dabei bevorzugt 1-Buten Homo- oder Copolymere mit geringen Anteilen Ethen oder Propen zum Einsatz.The Surface tack of the foams produced can be about the polymers used or the Targeted adjustment of polymer composition. For foams with low surface tackiness are particularly suitable Mixtures of largely amorphous polyolefins with isotactic Polypropylene or atactic polypropylene, by metallocene catalysis was produced. As amorphous polyolefin are preferred 1-butene homo- or copolymers with small amounts of ethene or propene for use.
Für Schäume mit hoher Oberflächenklebrigkeit eignen sich besonders propen- bzw. butenreiche Terpolymere mit einem Ethengehalt von 1–25 ma-%, bevorzugt 2–24 ma-%, besonders bevorzugt 4–23 ma-% und insbesondere bevorzugt 5–22 ma-%. Die höchsten Oberflächenklebrigkeiten werden mit amorphen Polyolefinen erzielt, die mit geträgerten Ziegler-Natta-Katalysatoren ohne Zusatz von Taktizitätsreglern (wie z. B. externen Donoren) hergestellt werden. Gute Ergebnisse erzielt man hier auch durch Zumischung von auf Metallocenbasis hergestelltem amorphem Propen-1-Buten-Copolymer.For Foams with high surface tack are suitable particularly propylene- or butene-rich terpolymers having an ethene content from 1 to 25mA%, preferably 2 to 24mA%, especially preferably 4-23% by mass, and particularly preferably 5-22 % by mass. The highest surface tackiness will be achieved with amorphous polyolefins, those with supported Ziegler-Natta catalysts without the addition of tactic controllers (such as external donors). Good results one achieves here also by admixture of metallocene-based amorphous propene-1-butene copolymer.
In einer besonderen Ausführungsform werden Mischungen von harten (d. h. Nadelpenetration < 10·0,1 mm) und weichen (d. h. Nadelpenetration > 20·0,1 mm) amorphen Polyolefinen eingesetzt um ein besonderes Verhältnis von Festigkeit und Elastizität einzustellen. Vorzugsweise enthalten die Mischungen 50–80% harte und 20–50% weiche amorphe Polyolefine.In In a particular embodiment, mixtures of hard (i.e., needle penetration <10 x 0.1 mm) and soft (i.e., needle penetration> 20 x 0.1 mm) amorphous polyolefins used for a special ratio of strength and adjust elasticity. Preferably, the contain Mixtures 50-80% hard and 20-50% soft amorphous Polyolefins.
Harte Schäume lassen sich besonders gut auf Basis von weitgehend amorphen Propen- und/oder 1-Buten-Homopolymeren, oder 1-Buten- bzw. propenreichen Copolymeren mit einem Comonomergehalt von < 30 ma-%, bevorzugt < 25 ma-%, besonders bevorzugt von < 20 ma-% und insbesondere bevorzugt von < 18 ma-% erhalten. Vorzugsweise handelt es sich dabei um Poly(ethylen-co-1-buten), Polypropylen-co-1-buten), Poly(propylen-co-1hexen) bzw. Polypropylen-co-1-octen).Hardness Foams are particularly well based on largely amorphous propene and / or 1-butene homopolymers, or 1-butene or propene-rich copolymers having a comonomer content of <30 m%, preferably <25 m%, especially preferably <20 m% and particularly preferably <18 m%. Preferably these are poly (ethylene-co-1-butene), polypropylene-co-1-butene), Poly (propylene-co-1hexene) or polypropylene co-1-octene).
Weiche Schäume lassen sich dagegen besonders gut auf Basis von Ethen-Propen-1-Buten-Terpolymeren erhalten.switch Foams, on the other hand, are particularly well based on Ethene-propene-1-butene terpolymers obtained.
In einer weiteren besonderen Ausführungsform werden mehrere amorphe Polyolefine unterschiedlicher Schmelzviskosität eingesetzt um Schäume mit einer möglichst großen Zellgrößenverteilung zu erhalten. Vorzugsweise weisen die Schmelzviskositäten (bei 190°C) der dabei eingesetzten Polyolefine eine Differenz von mindestens 50.000 mPa·s, besonders bevorzugt mindestens 75.000 mPa·s und insbesondere bevorzugt von mindestens 100.000 mPa·s auf.In a further particular embodiment, a plurality of amorphous polyolefins are distinguished melt viscosity used to obtain foams with the largest possible cell size distribution. Preferably, the melt viscosities (at 190 ° C) of the polyolefins used in this case a difference of at least 50,000 mPa · s, more preferably at least 75,000 mPa · s and particularly preferably of at least 100,000 mPa · s.
In einer weiteren besonderen Ausführungsform werden amorphe Polyolefine mit unterschiedlichen Erweichungstemperaturen und/oder Schmelztemperaturen eingesetzt, um besondere Temperatureigenschaften der Schäume zu erzielen. Dabei kann der Schäumprozess durch die Wahl der Mischungstemperatur auch so gesteuert werden, dass nur eine bzw. ein Teil der verwendeten Mischung aufgeschmolzen wird, ein anderer Teil aber fest bleibt, wodurch inhomogene Schaumstrukturen mit besonderen Eigenschaften zugänglich sind.In Another particular embodiment is amorphous Polyolefins with different softening temperatures and / or Melting temperatures used to special temperature properties of To achieve foams. In this case, the foaming process also be controlled by the choice of mixing temperature that only one or a part of the mixture used melted another part but remains solid, creating inhomogeneous foam structures are accessible with special properties.
Werden Mischungen der amorphen Polyolefine mit ein oder mehreren weiteren Polymeren zur Herstellung der Schäume verwendet, so können die ein oder mehreren weiteren Polymere ausgewählt sein aus der Gruppe umfassend isotaktisches Polypropylen, syndiotaktisches Polypropylen, ataktisches Polypropylen, high density Polyethylen (HDPE), low density branched Polyethylen (LDPE), linear low density Polyethylen (LLDPE), Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (EVA), Ethylen-Propen-Rubber (EPR), Etyhlen-Propen-Diene-Copolymere (EPDM), Polybutadien, Polystyrol, syndiotaktisches Polystyrol, Acrylnitil-Butadien-Styrol-Terpolymere (ABS) und Styrol-Acrylnitirl-Copolymere (SAN).Become Mixtures of amorphous polyolefins with one or more others Polymers used to make the foams can the one or more further polymers may be selected from the group comprising isotactic polypropylene, syndiotactic Polypropylene, atactic polypropylene, high density polyethylene (HDPE), low density branched polyethylene (LDPE), linear low density Polyethylene (LLDPE), Ethylene Vinyl Acetate Copolymer (EVA), Ethylene Propene Rubber (EPR), ethylene-propene-diene-copolymers (EPDM), polybutadiene, polystyrene, syndiotactic polystyrene, acrylonitrile-butadiene-styrene terpolymers (ABS) and styrene-acrylonitrile copolymers (SAN).
In
einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
sind die ein oder mehreren amorphen Polyolefine mit ein oder mehreren
Silanen modifiziert. Entsprechende Polyolefine sind beispielsweise
aus
Die erfindungsgemäß verwendete Polymermischung bzw. das erfindungsgemäß eingesetzte Polyolefin, und damit der erfindungsgemäße Schaum, kann alle dem Stand der Technik entsprechenden Polymeradditive enthalten, die für das Erreichen der erfindungsgemäßen Materialeigenschaften vorteilhaft sind. Insbesondere sind hierbei Stabilisatoren wie z. B. gehinderte Amine – sog. HALS-Stabilisatoren –, gehinderte Phenole, Phosphite, UV-Absorber (z. B. Hydroxybenzophenone, Hydroxyphenylbenzotriazole und/oder aromatische Amine eingeschlossen. Des Weiteren sind – je nach gewünschtem Anwendungsbereich – auch die Verwendung von Gleitmitteln, Weichmachern sowie halogenierten und/oder nicht-halogenierten Flammschutzmitteln möglich. Auf Grund ihrer Toxizität sind halogenierte Flammschutzmittel nicht bevorzugt. Bevorzugt werden dagegen nicht-halogenierte Flammschutzmittel wie z. B. BaSO4. Auf Grund ihrer Toxizität ist die Verwendung von Weichmachern wie z. B. Phthalaten nicht bevorzugt.The polymer mixture used according to the invention or the polyolefin used according to the invention, and thus the foam according to the invention, may contain all polymer additives corresponding to the state of the art, which are advantageous for achieving the material properties according to the invention. In particular, stabilizers such. Hindered amines - so-called HALS stabilizers -, hindered phenols, phosphites, UV absorbers (eg, hydroxybenzophenones, hydroxyphenylbenzotriazoles and / or aromatic amines, etc. Furthermore, depending on the desired field of application, the use of lubricants, Halogenated and / or non-halogenated flame retardants are not preferred because of their toxicity, whereas preference is given to non-halogenated flame retardants, such as, for example, BaSO 4. Because of their toxicity, the use of plasticizers, such as, for example, is preferred Phthalates not preferred.
In den Schäumen kann das erfindungsgemäß eingesetzte Polyolefin bzw. die erfindungsgemäß verwendete Polymermischung alle dem Stand der Technik entsprechenden Füllstoffe enthalten. Beispiele solcher Füllstoffe sind mineralische und/oder synthetische und/oder natürliche, organische und/oder anorganische Materialien, wie z. B. Calciumoxid, Magnesiumoxid, Calciumcarbonat, Bariumsulfat, Siliziumdioxid, Schichtsilikat, Industrieruß, Bitumen, Holz (z. B. pulverisiert, als Granulat, Mikrogranulat, Fasern usw.), Papier, Natur- und/oder Synthetikfasern usw. Neben den Füllstoffen können gleichzeitig oder alternativ auch synthetische und/oder nicht synthetische Farbstoffe bzw. Pigmente zur Anwendung kommen, z. B. Industrieruß (schwarz), Eisenoxid (gelb), Effektpigmente auf Basis von Glimmer oder synthetischen Trägern usw.In the foams, the polyolefin used according to the invention or the polymer mixture used according to the invention may contain all fillers corresponding to the prior art. Examples of such fillers are mineral and / or synthetic and / or natural, organic and / or inorganic materials, such as. Calcium oxide, magnesium oxide, calcium carbonate, barium sulfate, silica, phyllosilicate, carbon black, bitumen, wood (eg, pulverized, granules, micro-granules, fibers, etc.), paper, natural and / or synthetic fibers, etc. In addition to the fillers, synthetic or non-synthetic dyes or pigments may be used simultaneously or alternatively, e.g. B. carbon black (black), iron oxide (yellow), effect pigments based on mica or synthetic carriers, etc.
Verfahren zur Herstellung von Schäumen umfassend das Aufschäumen eines oder mehrerer, der oben genannten amorphen Polyolefine, sind ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Insbesondere bevorzugt ist ein Verfahren zur Herstellung von Schäumen umfassend das Aufschäumen eines oder mehrerer amorpher Polyolefine, wobei die Verarbeitungstemperatur zumindest in einem Teilbereich der Verarbeitungsmaschine unterhalb des Erweichungspunktes zumindest eines der verwendeten amorphen Polyolefine liegt.method for producing foams comprising foaming one or more of the above amorphous polyolefins also the subject of the present invention. Especially preferred is a process for producing foams comprising foaming one or more amorphous polyolefins, wherein the processing temperature at least in a partial area the processing machine below the softening point at least one of the amorphous polyolefins used.
Die Polymerschäume der vorliegenden Erfindung können durch unterschiedliche Techniken und Verfahren hergestellt werden. Beispiele hierfür sind – ohne sich auf diese zu beschränken – semikontinuierliche und/oder kontinuierliche Extrusionsverfahren, aber auch Batch-Verfahren. Auch die Verwendung von diskontinuierlichen und kontinuierlichen Prozessschritten während der Herstellung ist möglich. Die Verwendung eines zersetzenden Treibmittels und das Quervernetzen sind in den Herstellprozess eingeschlossen. Das kontinuierliche Extrusionsverfahren ist bevorzugt.The Polymer foams of the present invention may produced by different techniques and procedures. Examples are - without relying on them restrict - semicontinuous and / or continuous Extrusion process, but also batch process. Also the use of discontinuous and continuous process steps during the production is possible. The use of a decomposing Propellant and crosslinking are included in the manufacturing process. The continuous extrusion process is preferred.
In einem Extrusionsverfahren wird die Zellgröße durch verschiedene Parameter beeinflusst, die den Typ und die Menge des Treibmittels, den Polymertyp, die Geometrie der Düsenöffnung, die Scherrate an der Düse, die Menge eines (optionalen) kernbildenden Mittels, die (optionale) Verwendung eines zellvergrößernden Mittels und die Schäumungstemperatur einschließen. Bei den restlichen Parametern haben der Typ und die Menge des Treibmittels den größten Effekt auf die Zellgröße.In an extrusion process, the cell size by various parameters that affect the type and amount of Propellant, the type of polymer, the geometry of the nozzle orifice, the shear rate at the nozzle, the amount of one (optional) nucleating agent, the (optional) use of a cell enlarging agent Include and the foaming temperature. For the remaining parameters, the type and amount of propellant the biggest effect on cell size.
Die für die Herstellung der erfindungsgemäßen Polymerschäume geeigneten Treibmittel zum Aufschäumen schließen alle Typen bekannter Treibmittel ein, physikalische und/oder chemische Treibmittel, einschließlich anorganischer Treibmittel, organischer Treibmittel und chemischer Treibmittel. Für den Fall, dass die zum Aufschäumen verwendete Mischung feuchtigkeitsvernetzende Gruppen (z. B. Silangruppen) enthält, sind die verwendeten physikalischen Treibmittel bevorzugt mit Wasser bzw. Waserdampf gesättigt, um eine schnelle und vollständige Vernetzung zu erzielen. Geeignete anorganische Treibmittel schließen Kohlendioxid, Stickstoff, Argon, Wasser, Luft, Sauerstoff und Helium ein. Organische Treibmittel schließen aliphatische Kohlenwasserstoffe mit 1–6 Kohlenstoffatomen, aliphatische Alkohole mit 1–3 Kohlenstoffatomen und vollständig oder partiell halogenierte aliphatische Kohlenwasserstoffe mit 1–4 Kohlenstoffatomen ein. Aliphatische Kohlenwasserstoffe schließen Methan, Ethan, Propan, n-Butan, Isobutan, n-Pentan, Isopentan, Neopentan, Hexan, Isohexan, Heptan, Octan, Methylpentan, Dimethylpentan, Buten, Penten, 4-Methylpenten, Hexen, Hegten, 2,2-Dimethylbutan und Petrolether ein. Aliphatische Alkohole schließen Methanol, Ethanol, n-Propanol und Isopropanol ein. Vollständig und teilweise halogenierte aliphatische Kohlenwasserstoffe schließen Chlorkohlenwasserstoffe, Fluorkohlenwasserstoffe sowie Chlorfluorkohlenwasserstoffe ein. Chlorkohlenwasserstoffe für die Verwendung in dieser Erfindung schließen Methylchlorid, Methylenchlorid, Ethylchlorid, Ethylendichlorid, 1,1,1-Trichlorethan, Trichlormethan und Tetrachlormethan ein. Fluorkohlenwasserstoffe zur Verwendung in dieser Erfindung schließen Methylfluorid, Methylenfluorid, Ethylfluorid, 1,1-Difluorethan (HFC-152a), 1,1,1-Trifluorethan (HFC-143a), 1,1,1,2-Tetrafluorethan (HFC-134a), 1,1,2,2,-Tetrafluorethan (HFC-134), Pentafluorethan, 2,2-Difluorpropan, 1,1,1-Trifluorpropan und 1,1,1,3,3-Pentafluorpropan ein. Teilweise hydrierte Chlorfluorkohlenwasserstoffe zur Verwendung in dieser Erfindung schließen Chlorfluormethan, Chlordifluormethan (HCFC-22), 1,1-Dichlor-1-fluorethan (HCFC-141b), 1-Chlor-1,1-difluorethan (HCFC-142b), 1,1-Dichlor-2,2,2-Trifluorethan (HCFC-123), 1,2-Dichlor-1,2,2-trifluorethan (HCFC-123a) und 1-Chlor-1,2,2,2-Tetrafluorethan (HCFC-124) ein. Vollständig halogenierte Kohlenwasserstoffe können auch verwendet werden, sind aber aus ökologischen Gründen nicht bevorzugt: Fluortrichlormethan (CFC-11), Dichlordifluormethan (CFC-12), 1,1,2-Trichlor-1,2,2-trifluorethan (CFC-113), 1,2-Dichlor-1,1,2,2-tetrafluorethan (CFC-114), Chlor-1,1,2,2,2-pentafluorethan (CFC-115), Trichlorfluormethan.The for the preparation of the invention Polymer foams suitable blowing agent for foaming include all types of known blowing agents, physical and / or chemical blowing agents, including inorganic ones Blowing agent, organic blowing agent and chemical blowing agent. In the event that used for foaming Mixture moisture-crosslinking groups (eg., Silane groups) contains the physical blowing agents used preferably with water or steam saturated to a fast and complete To achieve networking. Include suitable inorganic blowing agents Carbon dioxide, nitrogen, argon, water, air, oxygen and helium one. Organic leavening agents include aliphatic hydrocarbons with 1-6 carbon atoms, aliphatic alcohols with 1-3 Carbon atoms and fully or partially halogenated aliphatic hydrocarbons having 1-4 carbon atoms one. Aliphatic hydrocarbons include methane, Ethane, propane, n-butane, isobutane, n-pentane, isopentane, neopentane, Hexane, isohexane, heptane, octane, methylpentane, dimethylpentane, butene, Pentene, 4-methylpentene, hexene, hedge, 2,2-dimethylbutane and petroleum ether one. Aliphatic alcohols include methanol, ethanol, n-propanol and isopropanol. Complete and partial halogenated aliphatic hydrocarbons Chlorinated hydrocarbons, fluorocarbons and chlorofluorocarbons one. Chlorinated hydrocarbons for use in this Invention includes methyl chloride, methylene chloride, ethyl chloride, Ethylene dichloride, 1,1,1-trichloroethane, trichloromethane and carbon tetrachloride one. Fluorohydrocarbons for use in this invention include methyl fluoride, methylene fluoride, ethyl fluoride, 1,1-difluoroethane (HFC-152a), 1,1,1-trifluoroethane (HFC-143a), 1,1,1,2-tetrafluoroethane (HFC-134a), 1,1,2,2, tetrafluoroethane (HFC-134), pentafluoroethane, 2,2-difluoropropane, 1,1,1-trifluoropropane and 1,1,1,3,3-pentafluoropropane one. Partially hydrogenated chlorofluorocarbons for use in this invention include chlorofluoromethane, chlorodifluoromethane (HCFC-22), 1,1-dichloro-1-fluoroethane (HCFC-141b), 1-chloro-1,1-difluoroethane (HCFC-142b), 1,1-dichloro-2,2,2-trifluoroethane (HCFC-123), 1,2-dichloro-1,2,2-trifluoroethane (HCFC-123a) and 1-chloro-1,2,2,2-tetrafluoroethane (HCFC-124). Fully halogenated hydrocarbons can are also used but are for environmental reasons not preferred: fluorotrichloromethane (CFC-11), dichlorodifluoromethane (CFC-12), 1,1,2-trichloro-1,2,2-trifluoroethane (CFC-113), 1,2-dichloro-1,1,2,2-tetrafluoroethane (CFC-114), chloro-1,1,2,2,2-pentafluoroethane (CFC-115), trichlorofluoromethane.
Chemische Treibmittel für die Verwendung in dieser Erfindung schließen außerdem Azodicarbonamid, Azodiisobutyronitril, Benzolsulfonylhydrazid, 4,4-Oxybenzolsulfonylsemicarbazid, 4,4-Oxybis(benzolsulfonylhydrazid), Diphenylsulfon-3,3-disulfonylhydrazid, p-Toluolsulfonylsemicarbazid, N,N-Dimethyl-N,N-dinitrosoterephthalamid und Trihydrazintriazin, N=N-Dinitrosopentamethylentetramin, Dinitrosotrimethyltriamin, Natriumhydrogencarbonat, Natriumbicarbonat, Mischungen von Natriumbicarbonat und Zitronensäure, Ammoniumcarbonat, Ammoniumbicarbonat, Kaliumbicarbonat, Diazoaminobenzol, Diazoaminotoluol, Azodicarbonamid, Hydrazodicarbonamid, Diazoisobutyronitril, Bariumazodicarboxylat und 5-Hydroxytetrazol ein. Auch Mischungen all dieser Treibmittel werden als innerhalb des Umfangs dieser Erfindung liegend angesehen. Bevorzugte Treibmittel für das Extrusionsverfahren und das Batch-Verfahren zur Herstellung schmelzbarer Kügelchen sind physikalische Treibmittel, wobei flüchtige organische Treibmittel bevorzugt sind, besonders bevorzugt sind kurze Kohlenwasserstoffe (z. B. Propan und Butan).Chemical blowing agents for use in this invention also include azodicarbonamide, azodiisobutyronitrile, benzenesulfonyl hydrazide, 4,4-oxybenzenesulfonyl semicarbazide, 4,4-oxybis (benzenesulfonylhydrazide), diphenylsulfone-3,3-disulfonylhydrazide, p-toluenesulfonyl semicarbazide, N, N-dimethyl-N , N-dinitrosoterephthalamide and trihydrazine triazine, N = N-dinitrosopentamethylenetetramine, dinitrosotrimethyltriamine, sodium bicarbonate, sodium bicarbonate, mixtures of sodium bicarbonate and citric acid, ammonium carbonate, ammonium bicarbonate, potassium bicarbonate, diazoaminobenzene, diazoaminotoluene, azodicarbonamide, hydrazodicarbonamide, diazoisobutyronitrile, barium azodicarboxylate and 5-hydroxytetrazole. Also, mixtures of all of these blowing agents are considered to be within the scope of this invention. Preferred blowing agents for the extrusion process and the batch process for producing meltable beads are physical blowing agents, with volatile organic blowing agents being preferred, especially preferred are cure hydrocarbons (eg propane and butane).
Bevorzugte Treibmittel für die Herstellung quervernetzter Schäume sind sich zersetzende Treibmittel und Stickstoff.preferred Blowing agent for the production of crosslinked foams are decomposing propellants and nitrogen.
Treibmittel, die eine relativ hohe Löslichkeit im verwendeten Polymer und eine kleine Molekülgröße haben, führen bei niedriger Dosierung zu großen Zellgrößen. Beispiele für solche Treibmittel sind – ohne sich auf diese zu beschränken – Propan, n-Butan, Isobutan, n-Pentan, Methylchlorid, Methylenchlorid, Ethylchlorid, Methanol, Ethanol, Dimethylether, Wasser und/oder ein gemischtes Treibmittel, das ein oder mehrere der genannten Treibmittel enthält. Beispiele für weitere Steuerungs-Additive bezüglich der Zellgröße sind wachsartige Materialien mit relativ niedrigem Schmelzpunkt. Außerdem führt auch eine niedrige Scherrate an der Düsenöffnung zu großen Zellgrößen.Propellants, the relatively high solubility in the polymer used and a small molecule size lead at low dosage to large cell sizes. Examples of such propellants are - without themselves limited to these - propane, n-butane, isobutane, n-pentane, methyl chloride, methylene chloride, ethyl chloride, methanol, Ethanol, dimethyl ether, water and / or a mixed propellant, containing one or more of said blowing agents. Examples of other control additives with respect The cell size are waxy materials with relatively low melting point. It also leads also a low shear rate at the nozzle opening to big cell sizes.
Die Menge an Treibmittel, das in das Polymerschmelzmaterial eingearbeitet wird, um ein schaumbildendes Gel herzustellen, wird so variiert, wie es erforderlich ist, um eine vorbestimmte Dichte zu erreichen.The Amount of blowing agent incorporated in the polymer melt material to make a foam-forming gel is varied so as required to achieve a predetermined density.
Die Menge des optionalen kernbildenden Mittels, das verwendet wird, um die Schäume der vorliegenden Erfindung herzustellen, wird entsprechend der gewünschten Zellgröße, der Schaumtemperatur und der Zusammensetzung des kernbildenden Mittels variiert. So sollte wenig oder kein kernbildendes Mittel verwendet werden, wenn große Zellgrößen erwünscht sind. Als optionales kernbildendes Mittel, welches der verschäumbaren Mischung zugegeben werden kann, eignen sich – ohne sich auf diese zu beschränken – Calciumcarbonat, Polyolefinwachse (insbesondere Polyethylen- und Polypropylenwachse, wobei sowohl reine wie auch oxidierte Wachse eingeschlossen sind), sowie Fischer-Tropsch-Wachse, Bariumstearat, Calciumstearat, Talk, Ton, Titaniumdioxid, Siliciumdioxid, Diatomeenerde sowie Mischungen von Zitronensäure und Natriumbicarbonat. Die Menge des optional verwendeten kernbildenden Mittels, kann von 0,01 bis 5 Gewichtsanteilen je 100 Gewichtsanteile des Polymerharzgemisches reichen.The Amount of the optional nucleating agent used to make the foams of the present invention, will be according to the desired cell size, the foam temperature and the composition of the nucleating agent varied. So little or no nucleating agent should be used when large cell sizes are desired are. As an optional nucleating agent, which is the foamable Mixture can be added, are suitable - without to limit these - calcium carbonate, polyolefin waxes (in particular polyethylene and polypropylene waxes, both pure as well as oxidized waxes are included), as well as Fischer-Tropsch waxes, Barium stearate, calcium stearate, talc, clay, titanium dioxide, silica, Diatomaceous earth and mixtures of citric acid and sodium bicarbonate. The amount of optionally used nucleating agent may vary from 0.01 to 5 parts by weight per 100 parts by weight of the polymer resin mixture pass.
Vor dem Mischen mit dem Treibmittel wird das Polymer auf eine Temperatur oberhalb seiner Glasübergangstemperatur bzw. oberhalb seines Erweichungspunktes bzw. oberhalb seiner Schmelztemperatur erhitzt. Im vorliegenden Fall der weitgehend amorphen Polyolefine wird dabei bei Temperaturen von 60–250°C, bevorzugt bei 70–230°C und besonders bevorzugt bei 80–200°C gearbeitet, wobei diese Temperatur von der Polymerzusammensetzung und der (Teil)Kristallinität des verwendeten, weitgehend amorphen Polyolefins sowie eventueller Blendpartner abhängt. Das Treibmittel kann in das geschmolzene Polymermaterial durch mechanische Hilfsmittel wie z. B. Extruder, Schmelzkneter, Mischer usw. eingearbeitet werden. Wird ein Extruder verwendet, so können sowohl Ein-, Zwei- als auch Mehrschneckenextruder eingesetzt werden, wobei bei den Zweischneckenextrudern sowohl gleich- als auch gegenlaufende Betriebsweisen der Schnecken möglich sind. Für eine bessere Durchmischung wird die gleichlaufende Fahrweise bevorzugt, während bei scherempfindlichen Polymeren die gegenlaufende Fahrweise bevorzugt ist. Bei den Mehrschneckenextrudern sind insbesondere solche bevorzugt, die eine Zentralspindel enthalten, da hier die besten Mischergebnisse bei gleichzeitig geringer Polymerbelastung erhalten werden. Neben diesen „fördernden” Mischern können Polymerschmelze und Treibmittel auch in einem Rohrreaktor mit Mischungselementen gemischt werden. In letzterem Fall erfolgt die direkte Zudosierung der Polymerschmelze in den Rohrreaktor mit Hilfe einer Zahnradpumpe, die einen entsprechenden Druck im Rohrreaktor aufbaut. Werden Schmelzkneter eingesetzt so können diese sowohl kontinuierlich wie auch diskontinuierlich betrieben werden. In einer besonderen Ausführungsform des Herstellungsverfahrens wird das weitgehend amorphe Polyolefin unmittelbar nach der Polymerisation chemisch stabilisiert und dann ohne Konfektionierung direkt zu einem Schaum verarbeitet. Dabei kann die Verarbeitung zu einem Schaum entweder am Ort der Polymerisation oder an einem anderen Ort erfolgen, wobei in letzterem Fall ein Transport der stabilisierten Polymerschmelze z. B. durch beheizte Container und/oder eine begleitbeheizte Schmelzeleitung erfolgt. Das Treibmittel wird mit dem geschmolzenen Polymermaterial bei einem erhöhten Druck gemischt, der ausreicht, um eine wesentliche Expansion des geschmolzenen Polymermaterials zu vermeiden und das Treibmittel homogen zu dispergieren. Optional kann auch ein Kernbildner in die Polymerschmelze eingemischt werden oder trocken mit dem Polymermaterial vor der Plastifizierung oder dem Schmelzen eingemischt werden. Das schäumbare Gel wird typischerweise zunächst abgekühlt, um die physikalischen Charakteristika der Schaumstruktur zu optimieren. Das Gel wird dann durch eine Düse beliebiger Form in einen Bereich mit reduziertem oder niedrigerem Druck extrudiert oder gefördert, um die Schaumstruktur zu bilden. Der dabei vorliegende Druck liegt niedriger als der, bei dem das schäumbare Gel vor der Extrusion durch die Düse gehalten wird, und kann sowohl größer, gleich, wie auch geringer als der atmosphärische Druck liegen. Bevorzugt liegt er zwischen 1.200 und 0 mbar (abs.), besonders bevorzugt zwischen 1.200 und 500 mbar (abs.), ganz besonders bevorzugt zwischen 1.100 und 800 mbar (abs.).In front mixing with the blowing agent, the polymer is at a temperature above its glass transition temperature or above its glass transition temperature Softening point or heated above its melting temperature. In the present case of largely amorphous polyolefins is doing at temperatures of 60-250 ° C, preferably at 70-230 ° C. and most preferably worked at 80-200 ° C, this temperature being of the polymer composition and the (part) crystallinity the used, largely amorphous polyolefin and possibly Blend partner depends. The propellant can be melted in the Polymer material by mechanical aids such. B. extruder, Melting kneader, mixers, etc. are incorporated. If an extruder is used, so can one-, two- as well as multi-screw extruder used in twin-screw extruders. as well as counter running operations of the screws possible are. For a better mixing is the concurrent Driving is preferred, while shear-sensitive polymers the opposite running is preferred. For multi-screw extruders In particular, those which contain a central spindle are preferred. because here the best mixing results with low polymer load to be obtained. Beside these "promotional" mixers For example, polymer melt and blowing agent can also be used in a tube reactor be mixed with mixing elements. In the latter case, the direct metering of the polymer melt into the tubular reactor by means of a gear pump, which has a corresponding pressure in the tubular reactor builds. If melt kneaders are used, they can be operated both continuously and discontinuously. In a particular embodiment of the manufacturing process becomes the largely amorphous polyolefin immediately after the polymerization chemically stabilized and then without packaging directly to a Foam processed. The processing can become a foam either at the point of polymerization or at another place, in the latter case, transport of the stabilized polymer melt z. B. by heated containers and / or a trace-heated melt line he follows. The blowing agent is mixed with the molten polymer material mixed at an elevated pressure sufficient to one to avoid substantial expansion of the molten polymer material and to disperse the blowing agent homogeneously. Optionally, too a nucleating agent is mixed into the polymer melt or dry with the polymer material before plasticizing or melting be mixed. The foamable gel typically becomes initially cooled to the physical characteristics to optimize the foam structure. The gel is then passed through a nozzle any shape in an area with reduced or lower Pressure extruded or promoted to the foam structure to build. The pressure present is lower than that, in which the foamable gel before being extruded through the Nozzle is held, and can be both larger, equal, as well as less than the atmospheric pressure lie. It is preferably between 1,200 and 0 mbar (abs.), Especially preferably between 1200 and 500 mbar (abs.), very particularly preferably between 1,100 and 800 mbar (abs.).
Um die Permeabilität der verwendeten Polymere für die verwendeten Treibmittel zu verringern und damit die Dimensionsstabilität der Schaumzellen zu erhöhen, können vor der Verschäumung Additive in die Polymermasse eingearbeitet werden. Hierzu eignen sich insbesondere Fettsäureester sowie Fettsäureamide. Beispiele für derartige Additive sind, ohne sich auf diese zu beschränken, Glycerin Monostearat und Stearylsäureamid.Around the permeability of the polymers used for reduce the blowing agent used and thus the dimensional stability The foam cells can increase before foaming Additives are incorporated into the polymer composition. Suitable for this purpose in particular fatty acid esters and fatty acid amides. Examples for such additives are, but are not limited to, Glycerol monostearate and stearylic acid amide.
Die
Polymerschäume der vorliegenden Erfindung können
quervernetzt oder nicht quervernetzt sein. Verfahren zur Herstellung
von Polymerschaumstrukturen und deren Verarbeitung sind in
Nicht quervernetzte Schäume können erfindungsgemäß z. B. in einer ineinander fließenden Strangform durch Extrusion des thermoplastischen Polymerharzes (d. h. dem Polymermaterial) durch eine Düse mit vielen Öffnungen hergestellt werden.Not crosslinked foams can according to the invention z. B. in an intermeshing strand form by extrusion the thermoplastic polymer resin (i.e., the polymer material) produced by a nozzle with many openings become.
Die vorliegende Schaumstruktur kann auch in nicht quervernetzten Schaumkügelchen ausgebildet werden, die geeignet sind, um in einem weiteren Formgebungsprozess in entsprechenden Formen aufgeschmolzen zu werden. Die Schaumkügelchen können durch ein Extrusionsverfahren oder ein Batch-Verfahren hergestellt werden. Im Extrusionsverfahren werden die Schaumstränge mittels konventionellem Schaumextrusionsapparat, durch eine Multi-Loch-Düse gefördert und anschließend granuliert, um die Schaumkügelchen zu bilden. In einem Batch-Prozess werden einzelne Polymer-Partikel, wie z. B. granulierte Harzpellets in einem flüssigen Medium, in dem sie im Wesentlichen nicht löslich sind, wie z. B. Wasser, suspendiert. Diese werden mit einem Treibmittel durchsetzt, indem das Treibmittel in das flüssige Medium bei einem erhöhten Druck und einer erhöhten Temperatur in einem Autoklaven oder einem anderen Druckkessel eingeführt wird, und schnell in die Atmosphäre oder einem Bereich mit reduziertem Druck entladen, um zu expandieren, und so die Schaumkügelchen zu bilden.The The present foam structure can also be present in non-crosslinked foam beads be formed, which are suitable to in a further molding process to be melted in appropriate forms. The foam beads can be produced by an extrusion process or a batch process become. In the extrusion process, the foam strands by means of conventional foam extrusion apparatus, through a multi-hole nozzle promoted and then granulated to the To form foam globules. Be in a batch process individual polymer particles, such as. B. granulated resin pellets in a liquid medium in which they are essentially not are soluble, such. As water, suspended. These are with a propellant interspersed by the propellant in the liquid Medium at elevated pressure and elevated Temperature introduced in an autoclave or other pressure vessel will, and quickly into the atmosphere or area discharged under reduced pressure to expand, and so the foam beads to build.
Quervernetzte Schäume der vorliegenden Erfindung können entweder durch das quervernetzte Schaumverfahren unter Anwendung eines sich zersetzenden Treibmittels oder durch konventionelle Extrusionsverfahren hergestellt werden.crosslinked Foams of the present invention may be either by the cross-linked foam method using a decomposing propellant or by conventional extrusion processes getting produced.
Bei der Herstellung quervernetzter Polymerschäume unter Anwendung eines sich zersetzenden Treibmittels können die quervernetzten Schäume erfindungsgemäß hergestellt werden, indem ein thermoplastisches Polymer mit einem sich zersetzenden chemischen Treibmittel gemischt und erhitzt wird, um ein schäumbares, plastifiziertes oder geschmolzenes Polymermaterial zu bilden. Durch Extrudieren des schäumbaren, geschmolzenen Polymermaterials durch eine Düse, Induzieren der Quervernetzung in dem geschmolzenen Polymermaterial und Aussetzen des geschmolzenen Polymermaterials gegenüber einer erhöhten Temperatur zur Freisetzung des Treibmittels, wird die Schaumstruktur gebildet. Dabei können Polymerschmelze und Treibmittel z. B. mit einem Extruder, Mixer, Mischer oder ähnlichem gemischt werden. Wird ein Extruder verwendet, so können sowohl Ein-, Zwei- als auch Mehrschneckenextruder eingesetzt werden, wobei bei den Zweischneckenextrudern sowohl gleich- als auch gegenlaufende Betriebsweisen der Schnecken möglich sind. Für eine bessere Durchmischung wird die gleichlaufende Fahrweise bevorzugt, während bei scherempfindlichen Polymeren die gegenlaufende Fahrweise bevorzugt ist. Bei den Mehrschneckenextrudern sind insbesondere solche bevorzugt, die eine Zentralspindel enthalten, da hier die besten Mischergebnisse bei gleichzeitig geringer Polymerbelastung erhalten werden. Werden Schmelzkneter eingesetzt so können diese sowohl kontinuierlich wie auch diskontinuierlich betrieben werden. In einer besonderen Ausführungsform wird die Polymerisationslösung mit Hilfe von polaren Zersetzungsmitteln wie z. B. Wasser oder Alkoholen (z. B. Methanol, Ethanol, Propanol, Octanol usw.) sowie unter optionalem Einsatz eines Oxidationsmittels von aktiven Katalysator-/Cokatalysatorbestandteilen befreit, und dann entweder ohne vorherige Entgasung, oder nachdem lediglich ein Teil des Lösungsmittel entfernt wurde, gegebenenfalls vernetzt und dann direkt aufgeschäumt. Dabei sind als Lösungsmittel der Polymerisation vor allem Flüssiggase, insbesondere Propan und n-Butan bevorzugt. Vor dem Aufschäumen werden in diesem Fall zusätzliche Hilfsstoffe wie z. B. Stabilisatoren, Weichmacher, Gleitmittel, Kernbildner, Vernetzungsadditive usw. zugegeben. Chemische Treibmittel werden bevorzugt vor dem Erhitzen des Polymermaterials trocken vermischt, können aber auch der Schmelze zugegeben werden. Das Quervernetzen kann durch Zugabe eines quervernetzenden Mittels oder durch Bestrahlung induziert werden. Die vernetzenden Mittel, die in dieser Erfindung vorzugsweise benutzt werden, sind organische Peroxide. Beispiele für organische Peroxide sind, ohne sich auf diese zu beschränken, Dicumylperoxid, 1,1-Di-tert-butylperoxy-3,3,5-trimethylcyclohexan, 2,5-Dimethyl-2,5-di-tert-butylperoxyhexan, 2,5-Dimethyl-2,5-di-tert-butylperoxyhexin, α,α'-bis-(tert-Butylperoxy)diisopropylbenzol, tert-Butylperoxyketon und tert-Butylperoxybenzoat. Alternativ zum Einsatz chemischer Vernetzungsmittel kann das Vernetzen des Polymers bzw. der verwendeten Polymermischung auch durch energiereiche Strahlung erfolgen. Die Exposition des Polymermaterials gegenüber der Strahlung kann dabei sowohl vor dem Aufschäumen als auch nach dem Aufschäumen erfolgen. Als energiereiche Strahlung eignet sich insbesondere Elektronenstrahlung.In preparing crosslinked polymer foams using a decomposing blowing agent, the crosslinked foams can be made according to the invention by blending a thermoplastic polymer with a decomposing chemical blowing agent and heating it to form a foamable, plasticized or molten polymeric material. By extruding the foamable, molten polymeric material through a die, inducing cross-linking in the molten polymeric material and exposing the molten polymeric material to an elevated temperature to release the blowing agent, the foam structure is formed. In this case, polymer melt and blowing agent z. B. with an extruder, mixer, mixer or the like. If an extruder is used, it is possible to use single-, two- as well as multi-screw extruders, with twin-screw extruders enabling both identical and counter-rotating modes of operation of the screws. For a better mixing the concurrent driving is preferred, while in shear-sensitive polymers, the counter-running procedure is preferred. In the case of multi-screw extruders, preference is given in particular to those which contain a central spindle, since here the best mixing results are achieved with simultaneously low polymer loading. If melt kneaders are used, they can be operated both continuously and discontinuously. In a particular embodiment, the polymerization with the aid of polar decomposition agents such. For example, water or alcohols (e.g., methanol, ethanol, propanol, octanol, etc.), and optionally with the use of an oxidizing agent, are free of active catalyst / cocatalyst components, and then either without prior degassing or after only a portion of the solvent has been removed , optionally crosslinked and then foamed directly. In particular, liquid gases, in particular propane and n-butane, are preferred solvents for the polymerization. Before foaming in this case additional auxiliaries such. As stabilizers, plasticizers, lubricants, nucleating agents, crosslinking additives, etc. added. Chemical blowing agents are preferably dry-blended prior to heating the polymeric material, but may also be added to the melt. The cross-linking can be induced by addition of a cross-linking agent or by irradiation. The crosslinking agents preferably used in this invention are organic peroxides. Examples of organic peroxides include, but are not limited to, dicumyl peroxide, 1,1-di-tert-butylperoxy-3,3,5-trimethylcyclohexane, 2,5-dimethyl-2,5-di-tert-butylperoxyhexane, 2 , 5-Dimethyl-2,5-di-tert-butylperoxyhexine, α, α'-bis (tert-butyl peroxy) diisopropylbenzene, tert-butyl peroxy ketone and tert-butyl peroxybenzoate. As an alternative to the use of chemical crosslinking agents, the crosslinking of the polymer or the used Po lymer mixture also be carried out by high-energy radiation. The exposure of the polymer material to the radiation can be carried out both before foaming and after foaming. In particular, electron radiation is suitable as high-energy radiation.
Die durch das Aufschäumen gebildeten Zellen können, je nach beabsichtigtem Anwendungsbereich, offen oder geschlossen sein. Offene Zellen können entweder direkt während des Verschäumungsschrittes entstehen, oder aber nachträglich durch mechanische Perforation aus geschlossenen Zellen erzeugt werden. Eine weitere Möglichkeit zur Erzeugung offener Zellstrukturen stellt die nachträgliche Kompression geschlossener Zellstrukturen dar, die unter Aufreißen der Zellen zu einer offenzelligen Schaumstruktur führt. Bei geschlossenen Zellen können die Zellen entweder leer, oder noch (teilweise) mit Treibmittel gefüllt sein. Für Schäume mit gefüllten Zellen werden bevorzugt inerte Treibmittel wie z. B. Argon, Helium, Stickstoff und/oder Kohlenstoffdioxid verwendet.The cells formed by foaming can, depending on the intended application, open or closed be. Open cells can either be directly during the foaming step arise, or subsequently be generated by mechanical perforation of closed cells. A further possibility for the generation of open cell structures Represents the subsequent compression of closed cell structures which, tearing open the cells to an open cell Foam structure leads. For closed cells can the cells either empty, or still (partially) with propellant be filled. For foams filled with Cells are preferably inert propellants such. Argon, helium, Nitrogen and / or carbon dioxide used.
Die Induktion des Quervernetzens und das Aussetzen gegenüber einer erhöhten Temperatur, um das Schäumen oder die Expansion zu bewirken, können gleichzeitig oder aufeinander folgend geschehen. Wenn ein quervernetzendes Mittel verwendet wird, wird es in das Polymermaterial auf dieselbe Weise eingearbeitet, wie das chemische Treibmittel. Wenn ein quervernetzendes Mittel verwendet wird, wird das schäumbare geschmolzene Polymermaterial einer Temperatur von bevorzugt weniger als 160°C, besonders bevorzugt von weniger als 150°C und insbesondere von weniger als 140°C ausgesetzt, um ein Zersetzen des quervernetzenden Mittels und/oder des Treibmittels und/oder ein vorzeitiges Vernetzen zu verhindern. Werden Bestrahlungstechniken zur Vernetzung eingesetzt, wird das schäumbare geschmolzene Polymermaterial einer Temperatur von bevorzugt weniger als 170°C, besonders bevorzugt von weniger als 160°C und insbesondere bevorzugt von weniger als 150°C ausgesetzt, um ein Zersetzendes Treibmittels zu verhindern. Das schäumbare geschmolzene Polymer wird durch eine Düse von gewünschter Form extrudiert bzw. gefördert. Die schäumbare Struktur wird dann quervernetzt und bei einer hohen Temperatur (160–250°C), z. B. in einen Ofen, expandiert. In einer besonderen Ausführungsform erfolgt die Mischung des Polymers mit Treibmittel und Vernetzungshilfsmittel bei einer Temperatur unterhalb des Zersetzungspunktes des Treibmittels bzw. Vernetzungsmittels. In diesem Fall kann die Applikation der Polymer-Treibmittel-Vernetzer-Mischung ohne vorherige Vernetzung erfolgen. Die Expansion und/oder Vernetzung erfolgt dann in einem separaten Temperierungsschritt. Diese Ausführungsform eignet sich besonders gut zum Ausschäumen von Hohlräumen. Erfolgt die Quervernetzung durch Bestrahlung, wird die schäumbare Struktur bestrahlt, um das Polymermaterial zu vernetzen, welches dann, wie oben beschrieben, bei einer erhöhten Temperatur expandiert wird.The Induction of cross-linking and exposure to an elevated temperature to foaming or The expansion can be done simultaneously or on top of each other happen following. If a cross-linking agent is used, it is incorporated into the polymer material in the same way as the chemical blowing agent. When using a cross-linking agent becomes the foamable molten polymer material a temperature of preferably less than 160 ° C, especially preferably less than 150 ° C and especially less exposed as 140 ° C, to decompose the cross-linking Agent and / or the propellant and / or premature crosslinking to prevent. Are irradiation techniques used for crosslinking, The foamable molten polymer material becomes a Temperature of preferably less than 170 ° C, more preferably less than 160 ° C, and more preferably less exposed as 150 ° C to a decomposing propellant to prevent. The foamable molten polymer becomes extruded through a die of desired shape or promoted. The foamable structure then becomes cross-linked and at a high temperature (160-250 ° C), z. B. in an oven, expanded. In a particular embodiment the mixture of the polymer with blowing agent and crosslinking aid at a temperature below the decomposition point of the propellant or crosslinking agent. In this case, the application of the Polymer-blowing agent-crosslinker mixture without prior crosslinking respectively. The expansion and / or networking then takes place in one separate temperature control step. This embodiment is suitable especially good for foaming cavities. If the crosslinking by irradiation, the foamable Irradiated structure to crosslink the polymer material, which then, as described above, expanded at an elevated temperature becomes.
Alternativ
bzw. zusätzlich zu der Verwendung eines quervernetzenden
Mittels oder einer Quervernetzung durch Bestrahlung in einem quervernetzenden Schaumverfahren
unter Verwendung eines sich zersetzenden Treibmittels kann das Quervernetzen
auch mit Hilfe von Silan-Quervernetzen, wie sie in
Quervernetzte
Schäume der vorliegenden Erfindung können auch
in quervernetzte Schaumkügelchen geformt werden. Um die
Schaumkügelchen herzustellen, werden vereinzelte Polymerpartikel,
wie z. B. granulierte Polymerpellets, in einem flüssigen
Medium, in dem sie im Wesentlichen nicht löslich sind (z.
B. Wasser), suspendiert; mit einem quervernetzenden Mittel und einem
Treibmittel bei einem erhöhten Druck und Temperatur in
einem Autoklaven oder einem anderen Druckkessel imprägniert,
und schnell in die Atmosphäre oder einen Bereich mit reduziertem
Druck gefördert bzw. entspannt, wodurch die Schaumkügelchen
gebildet werden. In einer anderen Version des Verfahrens werden
die Polymerkügelchen mit dem Treibmittel imprägniert, heruntergekühlt,
aus dem Kessel entladen und dann durch Erhitzen oder mit Dampf expandiert.
In einer Variation des obigen Verfahrens können zusätzliche
Monomere in die suspendierten Pellets gleichzeitig mit dem quervernetzenden
Mittel eingearbeitet werden, um ein Pfropfcopolymer mit dem Polymermaterial
zu bilden. Als Beispiele solcher zusätzlichen Monomere
seien – ohne sich auf diese zu beschränken – genannt:
Maleinsäureanhydrid, Itaconsäureanhydrid, Styrol,
Methylmethacrylat, Butylmethacrylat, Vinylalkohole und Vinylsilane. Diese
Monomere können entweder allein oder als Mischung mit Radikalbildnern
verwendet werden. Als Beispiele für Radikalbildner seien
hier, ohne sich auf diese zu beschränken, organische Peroxide
wie Dicumylperoxid, 1,1-Di-tert-butylperoxy-3,3,5-trimethylcyclohexan,
2,5-Dimethyl-2,5-di-tert-butylperoxyhexan, 2,5-Dimethyl-2,5-di-tert-butylperoxyhexin, α,α'-bis-(tert-Butylperoxy)diisopropylbenzol,
tert-Butylperoxyketon und tert-Butylperoxybenzoat genannt. Das Treibmittel
kann in die Harzpellets eingearbeitet werden, während diese in
Suspension sind oder alternativ, in einem nicht wässrigen
Status. Die expandierbaren Kügelchen werden dann durch
Erhitzen z. B. mit Dampf expandiert und durch eine konventionelle
Formungsmethode geformt. Dies kann z. B. durch das Beladen einer
Form mit den Schaumkügelchen, das anschließende
Zusammenpressen der Form, um die Kügelchen zu komprimieren,
und einem abschließenden Erhitzen der Form bzw. der Kügelchen
(z. B. mit Dampf) um das Zusammenfließen und Verschweißen
der Kügelchen zu bewirken und den Artikel zu bilden, erfolgen.
Optional können die Kügelchen vor der Befüllung
der Form mit Luft oder einem anderen Medium erhitzt werden. Durch
die gute Oberflächenhaftung der erfindungsgemäß verwendeten
weitgehend amorphen Polyolefine kann der Formgebungsprozess bei
weit niedrigeren Temperaturen erfolgen als dies bisher möglich
war. Die Temperaturen bei der Formgebung liegen zwischen 40 und
200°C, bevorzugt zwischen 45 und 150°C und besonders
bevorzugt zwischen 50 und 140°C. Zur Verbesserung der Entformbarkeit ist
die Verwendung eines Trennmittels (z. B. eines niedrig schmelzenden
Polyolefinwachses oder eines Fischer-Tropsch-Wachses) sinnvoll.
Beschreibungen der oben genannten Verfahren und Methoden sind in
Der Vernetzungsgrad der erfindungsgemäß hergestellten Schäume liegt bevorzugt zwischen 30 und 100%, besonders bevorzugt zwischen 50 und 100% und insbesondere bevorzugt zwischen 80 und 100%.Of the Degree of crosslinking of the invention produced Foams are preferably between 30 and 100%, especially preferably between 50 and 100%, and more preferably between 80 and 100%.
Ein anderes Verfahren zur Herstellung von quervernetzen Schaumkügelchen, die für das Formen in Artikel geeignet sind, ist das Polymermaterial zu schmelzen und es mit einem physikalischen Treibmittel in einem konventionellen Schaumextrusionsapparat zu mischen, um einen im wesentlichen kontinuierlichen Schaumstrang zu bilden, welcher anschleißend granuliert oder pelletiert wird. Die Schaumkügelchen werden dann durch Bestrahlung quervernetzt. Die quervernetzten Schaumkügelchen können anschleißend verschmolzen und geformt werden, um verschiedene Artikel, zu bilden.One another process for the preparation of crosslinked foam beads, which are suitable for molding in articles is the polymeric material to melt and use it with a physical blowing agent in one conventional foam extrusion apparatus to mix a in the to form a substantial continuous foam strand, which gluing on granulated or pelleted. The foam beads are then cross-linked by irradiation. The cross-linked foam beads can then be fused and formed, to form different articles.
Außerdem
kann die Silanquervernetzungstechnologie für den Extrusionsprozess
angewendet werden. Eine Beschreibung dieses Verfahrens ist ebenfalls
in
In
einer besonderen Ausführungsform wird ein bereits silanfunktionalisiertes,
weitgehend amorphes Polyolefin eingesetzt, wobei dieses entweder
als alleinige Komponente oder aber als Komponente einer Mischung
mit anderen weitgehend amorphen Polyolefinen und/oder als Mischungen
mit anderen Polymeren eingesetzt werden kann. Entsprechende Polyolefine
sind bereits vorab beschrieben. Die Herstellung eines solchen silanfunktionalisierten
weitgehend amorphen Polyolefins wird z. B. in
Schäume, die nach der oben beschriebenen Methode hergestellt sind, weisen Dichten von 5 kg/m3 bis 500 kg/m3 auf, wobei Schäume, die Dichten von 10 kg/m3 bis 400 kg/m3 haben, bevorzugt sind. Die Schäume können offen- oder geschlossenzellig sein, bevorzugt sind Schäume, die im Wesentlichen offen- oder im Wesentlichen geschlossenzellig sind.Foams made by the method described above have densities of from 5 kg / m 3 to 500 kg / m 3 , with foams having densities of from 10 kg / m 3 to 400 kg / m 3 being preferred. The foams may be open or closed celled, preferred are foams that are substantially open or substantially closed-celled.
Die erfindungsgemäßen Schäume eignen sich für eine Vielzahl von Anwendungen, insbesondere zur Schallabsorbtion, Schallisolierung, Flüssigkeitsabsorbtion, Filtration, zum Polstern von Verpackungen oder als Polsterelemente in Möbeln, zur Vibrationsdämpfung (z. B. im Automobilbereich), als Verpackung, als Packmittel, zur Wärmeisolierung, als Volumenelemente mit niedriger Dichte (z. B. im Kleidungsbereich und/oder als Auftriebskörper z. B. in Schwimmelementen), zur Hohlraumversiegelung, zur Herstellung von Filterelementen oder Sandwichstrukturen oder als Isolierungen im Kfz-Bereich. Die genannte Verwendung ist ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung.The foams of the invention are suitable for a variety of applications, in particular for sound absorption, Sound insulation, liquid absorption, filtration, for Padding of packaging or as upholstery elements in furniture, for vibration damping (eg in the automotive sector), as Packaging, as packaging, for thermal insulation, as volume elements with low density (eg in the clothing area and / or as a buoyant body z. B. in swimming elements), for cavity sealing, for the production of filter elements or sandwich structures or as insulation in the automotive sector. The said use is also an object of the present invention.
Insbesondere ist mit den erfindungsgemäß hergestellten Polymerschäumen ein Fügen durch kurzzeitiges Erwärmen der Schaumoberfläche (z. B. mit Heißluft, Infrarotstrahlung oder ähnlichem) möglich.Especially is with the polymer foams produced according to the invention a joining by briefly heating the foam surface (eg with hot air, infrared radiation or similar) possible.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei den erfindungsgemäßen Schäumen um eine Dichtungsbahnen oder um Bestandteile eines Bodenbelags, insbesondere um eine Teppichrückenbeschichtung, wobei es sich bevorzugt um eine Teppichrückenbeschichtung für Teppiche handelt, deren Noppen und/oder Filamente zumindest teilweise aus Polyolefinen bestehen und/oder mit Hilfe eines Polyolefin-Schmelzklebstoffes fixiert wurden. Dabei kann insbesondere das Aufschäumen der auf den Teppichrücken aufgebrachten Polymermischung welche mindestens ein erfindungsgemäßes amorphes Polyolefin enthält dergestalt erfolgen, dass entweder der bereits expandierte Schaum direkt auf den Teppichrücken aufgebracht wird, oder aber die noch ungeschäumte Mischung (insbesondere bevorzugt schmelzflüssig) auf den Teppichrücken aufgebracht und einer nachträglichen thermischen Behandlung (z. B. durch IR-Strahler, Wasserdampf, Mikrowellenstrahlung usw.) unterzogen wird, welche die Expansion bewirkt, bzw. ursächlich herbeiführt. Entsprechende Bodenbeläge sind ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung.In a further particularly preferred embodiment, the foams according to the invention are a geomembrane or constituents of a floor covering, in particular a carpet backing, which is preferably a carpet backing for carpets whose studs and / or filaments at least partially made of polyolefins and / or with the help of egg nes polyolefin hot melt adhesive were fixed. In particular, the foaming of the polymer mixture applied to the carpet backing which contains at least one amorphous polyolefin according to the invention can take place in such a way that either the foam which has already been expanded is applied directly to the backing, or else the unfoamed mixture (particularly preferably molten) is applied to the backing and a subsequent thermal treatment (eg., By IR emitter, water vapor, microwave radiation, etc.) is subjected, which causes the expansion, or causally causes. Corresponding floor coverings are also the subject of the present invention.
Eine weitere Anwendung ist die Hohlraumversiegelung. Weitere Einsatzbereiche, in denen neben den Materialeigenschaften des Schaumes auch eine Verklebung erwünscht ist, sind beispielsweise Filterelemente oder Sandwichstrukturen z. B. aus Pappe, Papier, Holz, Glas, Metall und/oder Kunststoffen, wobei sowohl gleichartige wie auch unterschiedliche Materialien verbunden werden können. Weiterhin eignen sich die erfindungsgemäße Schäume als Isolierungen im Kfz-Bereich (z. B. Innenraumisolierung, Motorraumisolierung usw.).A Another application is cavity sealing. Other applications, in which in addition to the material properties of the foam and a Bonding is desired, for example, filter elements or Sandwich structures z. B. of cardboard, paper, wood, glass, metal and / or Plastics, both similar and different Materials can be connected. Furthermore, are suitable the foams of the invention as insulation in the automotive sector (eg interior insulation, engine compartment insulation, etc.).
Strukturen,
die Schaum- und ein, zwei oder mehrere Folienschichten enthalten,
sind ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Dabei kann
die Folie aus allen dem Stand der Technik entsprechenden Polymermaterialien,
insbesondere aber aus weitgehend amorphen Polyolefinen bestehen.
Beispiele für Folien aus amorphen Polyolefinen sind z.
B. in der
Die Schaumteile besitzen auf Grund ihrer Oberflächenklebrigkeit eine Grundhaftung auf den Oberflächen von insbesondere PP, PE, Metallen, Holz, Papier/Pappe, Glas usw., was die Montage erleichtert.The Foam parts have due to their surface tackiness a basic liability on the surfaces of particular PP, PE, metals, wood, paper / cardboard, glass, etc., what the assembly facilitated.
Auf Grund ihrer Molekülstruktur zeigen die erfindungsgemäß zur Schaumherstellung verwendeten amorphen Polyolefine eine gute Dehnbarkeit, ohne das diese erst mit Hilfe künstlicher Weichmacher (welche ökologisch und vor allem Gesundheitlich bedenklich sind) erzielt werden müsste.On The reason of their molecular structure according to the invention to Foam production, amorphous polyolefins used have good ductility, without this first with the help of artificial plasticizers (which ecologically and above all health are questionable) would have to be achieved.
Die erfindungsgemäß verwendeten amorphen Polyolefine weisen (je nach Polymerzusammensetzung) bereits von sich aus eine gute Haftung auf vielen Materialien auf. Die Haftung kann durch die gemeinsame bzw. alternative Verwendung mit (silan)modifizierten weitgehend amorphen Polyolefinen weiter verbessert werden. insbesondere werden mit den modifizierten weitgehend amorphen Polyolefinen sehr gute Haftungen auf Polymeren (insbesondere Polypropylen, Polyethylen, ABS, Polycarbonat, PMMA, SAN, S/MSA, EVA, Nylon) sowie auf Glas, Metallen, Holz und Papier bzw. Pappe erzielt.The Amorphous polyolefins used in the invention have (depending on the polymer composition) already by itself good adhesion on many materials. The liability can by the common or alternative use with (silane) modified largely amorphous polyolefins are further improved. especially become very much with the modified largely amorphous polyolefins good adhesion to polymers (especially polypropylene, polyethylene, ABS, polycarbonate, PMMA, SAN, S / MSA, EVA, nylon) as well as on glass, Metals, wood and paper or cardboard.
Auch ohne weitere Ausführungen wird davon ausgegangen, dass ein Fachmann die obige Beschreibung im weitesten Umfang nutzen kann. Die bevorzugten Ausführungsformen und Beispiele sind deswegen lediglich als beschreibende, keinesfalls als in irgendeiner Weise limitierende Offenbarung aufzufassen. Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert. Alternative Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in analoger Weise erhältlich.Also without further explanation it is assumed that a person skilled in the art can make the most of the above description. The preferred embodiments and examples are therefore only as descriptive, in no way as limiting in any way To understand the revelation. Hereinafter, the present invention explained in more detail by way of examples. alternative Embodiments of the present invention are analogous Way available.
Analytik:analytics:
a) Hochtemperatur-13C-NMRa) high temperature 13 C NMR
Die Polymerzusammensetzung der eingesetzten Polyolefine wird über Hochtemperatur-13C-NMR bestimmt. Die 13C-NMR-Spektroskopie von Polymeren ist beispielsweise in folgenden Publikationen beschrieben:
- [1]
S. Berger, S. Braun, H.-O. Kalinowski, 13C-NMR-Spektroskopie, Georg Thieme Verlag Stuttgart 1985 - [2]
A. E. Tonelli, NMR Spectroscopy and Polymer Microstructure, Verlag Chemie Weinheim 1989 - [3]
J. L. Koenig, Spectroscopy of Polymers, ACS Professional Reference Books, Washington 1992 - [4]
J. C. Randall, Polymer Sequence Determination, Academic Press, New York 1977 - [5]
A. Zambelli et al: Macomolecules, 8, 687 (1975) - [6]
A. Filho, G. Galland: J. Appl. Polym. Sci., 80, 1880 (2001)
- [1]
S. Berger, S. Braun, H.-O. Kalinowski, 13C-NMR spectroscopy, Georg Thieme Verlag Stuttgart 1985 - [2]
AE Tonelli, NMR Spectroscopy and Polymer Microstructure, Verlag Chemie Weinheim 1989 - [3]
JL Koenig, Spectroscopy of Polymers, ACS Professional Reference Books, Washington 1992 - [4]
JC Randall, Polymer Sequence Determination, Academic Press, New York 1977 - [5]
A. Zambelli et al: Macomolecules, 8, 687 (1975) - [6]
A. Filho, G. Galland: J. Appl. Polym. Sci., 80, 1880 (2001)
b) Rheologieb) Rheology
Die
Rheologischen Messungen an den ungeschäumten Polyolefinen
erfolgen gemäß
c) Nadelpenetration (PEN)c) Needle penetration (PEN)
Die
Nadelpenetration der ungeschäumten Polyolefine wird gemäß
d) DSCd) DSC
Die
Bestimmung der Schmelzenthalpie, der Glasübergangstemperatur
und des Schmelzbereichs des kristallinen Anteils der ungeschäumten
Polyolefine erfolgt über Differentialkalorimetrie (DSC)
gemäß
e) Zugfestigkeit und Reißdehnunge) tensile strength and elongation at break
Die
Bestimmung der Zugfestigkeit und Reißdehnung der ungeschäumten
Polyolefine erfolgt nach
f) Erweichungspunkt (Ring & Kugel)f) softening point (ring & ball)
Die
Bestimmung des Erweichungspunktes der ungeschäumten Polyolefine
nach der Ring- und Kugelmethode erfolgt nach
g) Klebscherfestigkeitg) adhesive shear strength
Die
Bestimmung der Klebscherfestigkeit der ungeschäumten Polyolefine
erfolgt nach
Die beschriebenen Messmethoden beziehen sich dabei auf jede Vermessung im Rahmen der vorliegenden Erfindung, unabhängig davon ob es sich um das zu pfropfende Basispolymer oder um das erfindungsgemäße Polyolefin handelt.The The measuring methods described here refer to every survey in the context of the present invention, regardless whether it is the base polymer to be grafted or the invention Polyolefin acts.
Beispiele:Examples:
1. Herstellung von erfindungsgemäß eingesetzten amorphen Polyolefinen für die Herstellung von Polymerschäumen:1. Preparation of inventively used amorphous polyolefins for the production of polymer foams:
Die
Herstellung der amorphen Polyolefine (erfindungsgemäße
Bsp. Nr. 1–8) erfolgt unter Verwendung eines Mischkontaktes
aus einem kristallinen Titantrichlorid in Form eines mit Aluminium
reduzierten TiCl4 (TiCl3·0,33
AlCl3) und Aluminiumtriisobutyl (im Gewichtsverhältnis
1:4). Die in Tabelle 1 angegebenen Monomere werden im Lösungsmittel
n-Butan bei 70°C in einem Laborautoklaven polymerisiert,
wobei je nach Zielmolmasse unterschiedliche Mengen an Wasserstoff
als Molmassenregler eingesetzt werden. Es treten Drücke von
10 bis 36 bar auf. Die Monomere Ethen und Propen werden während
der Reaktionszeit von 3 h kontinuierlich zudosiert, das Monomer
1-Buten wird zusammen mit dem verwendeten Lösungsmittel
vorgelegt. Nach 3 h wird die Reaktionsmischung mit Isopropanol versetzt,
wodurch die Reaktion abgestoppt wird. In einem Verdampfer werden
nicht umgesetzte Monomere sowie das Lösungsmittel n-Butan
verdampft. Das Polymer wird aufgeschmolzen und bei einer Temperatur
von 190°C abgefüllt.
- * im Polymer; bestimmt durch 13C-NMR-Spektroskopie
- * in the polymer; determined by 13 C NMR spectroscopy
2. Zusammensetzungen der schäumbaren Mischungen:2. Compositions of foamable mixtures:
a) Eingesetzte Bestandteile (Produktbezeichnungen):a) Components used (product names):
- VESTOPLAST 704 (Evonik Degussa GmbH) Propenreiches Poly(1-olefin)-Copolymer mit einer Schmelzviskosität (190°C) von 2.900 mPa·s.VESTOPLAST 704 (Evonik Degussa GmbH) Propenreiches Poly (1-olefin) copolymer having a melt viscosity (190 ° C) of 2,900 mPa · s.
- VESTOPLAST 206 (Evonik Degussa GmbH) Silanmodifiziertes Poly(1-olefin) mit einer Schmelzviskosität (190°C) von 6.300 mPa·s.VESTOPLAST 206 (Evonik Degussa GmbH) silane-modified Poly (1-olefin) with a melt viscosity (190 ° C) of 6,300 mPa · s.
- Affinity GA 1900 (The Dow Chemical Company) Metallocen basiertes Poly(ethylen-co-1-octen)-Polymer mit einer Schmelzviskosität (190°C) von 6.000 mPa·s.Affinity GA 1900 (The Dow Chemical Company) metallocene based poly (ethylene-co-1-octene) polymer having a melt viscosity (190 ° C) of 6,000 mPa · s.
- SABIC PP520P (Saudi Basic Industries Corporation) Propylen-Homopolymer mit einer „Melt Flow Rate” MFR230°C/2,16kg von 10,5 g/10 Minuten.SABIC PP520P (Saudi Basic Industries Corporation) propylene homopolymer having a melt flow rate MFR 230 ° C / 2.16kg of 10.5 g / 10 minutes.
- SABIC LDPE2101 (Saudi Basic Industries Corporation) Polyethylen niedriger Dichte (LDPE) mit einer „Melt Flow Rate” MFR190°C/2,16kg von 0,85 g/10 Minuten.SABIC LDPE2101 (Saudi Basic Industries Corporation) Low density polyethylene (LDPE) with a melt flow rate MFR 190 ° C / 2.16kg of 0.85 g / 10 minutes.
- VESTOWAX A227 (Evonik Degussa GmbH) Unfunktionalisiertes Polyethylen Hartparaffin mit einem Tropfpunkt von 102–110°C.VESTOWAX A227 (Evonik Degussa GmbH) unfunctionalized Polyethylene hard paraffin with a dropping point of 102-110 ° C.
- IRGANOX 1010 (CIBA Specialty Chemicals) Pentaerythrittetrakis(3-(3,5-di-tertbutyl-4-hydroxyphenyl)propionat); Polymerstabilisator.IRGANOX 1010 (CIBA Specialty Chemicals) Pentaerythritol tetrakis (3- (3,5-di-tert-butyl-4-hydroxyphenyl) propionate); Polymeric stabilizer.
- Dicumylperoxid Bis(1-methyl-1phenylethyl)peroxid; Initiator; SADT (Self accelerating decomposition temperature) = 80°C.dicumylperoxide peroxide, bis (1-methyl-1phenylethyl); Initiator; SADT (Self-accelerating decomposition temperature) = 80 ° C.
- Dynasylan VTMO (Evonik Degussa GmbH) Vinyltrimethoxysilan; Silanmonomer.Dynasylan VTMO (Evonik Degussa GmbH) vinyltrimethoxysilane; Silane monomer.
b) Zusammensetzungen
- * Produkt der Evonik Degussa GmbH
- ** Produkt The Dow Chemical Company
- *** Produkt der Saudi Basic Industries Corporation (SABIC)
- **** Produkt der CIBA Specialty Chemicals
- * Product of Evonik Degussa GmbH
- ** Product The Dow Chemical Company
- *** Product of Saudi Basic Industries Corporation (SABIC)
- **** Product of CIBA Specialty Chemicals
3. Durchführung der Schaumversuche und Schaumeigenschaften3. Implementation of Foam tests and foam properties
Die
Zusammensetzungen (siehe Tabelle 2) werden in einem Labor-Taumelmischer
bei Raumtemperatur für mindestens 30 Minuten vermischt
und anschließend über eine Bandwaage in die erste
Sektion eines mit 5 Sektionen (mit voneinander unabhängigen
Temperiereinheiten) ausgestatteten Einschneckenextruders eindosiert.
Wird ein physikalisches Expansionsmittel verwendet, so wird dieses
in der dritten Sektion über eine Hochdruckmembranpumpe
zudosiert. Der Austrag aus dem Extruder erfolgt durch eine 3mm-Flachdüse
direkt in ein in Austragsrichtung durchströmtes Austragsbad
(Wasser, 20°C). Die Schaumfolien werden geschnitten und
zum weiteren Abkühlen und trocknen aufgehängt.
Nach einer Abkühlzeit von 3 h werden mit Hilfe von Metallschablonen
Probenkörper von 2 × 10 cm zugeschnitten und zur
weiteren Lagerung in den Klimaschrank (20°C. 65% rel. Luftfeuchte) überführt.
- *: Nach 2 Wochen Lagerung im Klimaschrank (20°C; 65% rel. Luftfeuchte)
- HWF: hart und wenig flexibel
- WF: weich und flexibel
- GM: Gleichmäßige Porenverteilung
- UG: Ungleichmäßige Porenverteilung
- OZ: Überwiegend offen-zellig
- GZ: Überwiegend geschlossen-zellig
- *: After 2 weeks storage in a climatic chamber (20 ° C, 65% relative humidity)
- HWF: hard and not very flexible
- WF: soft and flexible
- GM: Uniform pore distribution
- UG: Uneven pore distribution
- OZ: Predominantly open-celled
- GZ: predominantly closed-celled
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Claims (17)
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
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| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102009028200A1 (en) |
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