DE1569151C - Verfahren zum Herstellen von verschäumten Oberflächen von Formkörpern aus Styrolhomopolymerisaten und kautschukmodifizierten Mischpolymerisaten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von verschäumten Oberflächen von Formkörpern aus Styrolhomopolymerisaten und kautschukmodifizierten Mischpolymerisaten durch Imprägnieren der gewählten Oberfläche des Formkörpers während einer vorbestimmten Zeitdauer mit einem Schaum erzeugenden flüssigen Medium, Trocknen bei Raumtemperatur während einer vorbestimmten Zeitdauer und Erhitzen zur Bildung der verschäumten Oberfläche. m

Es ist in der Technik bekannt, Schaumstoffe aus -Kunststoffen dadurch herzustellen, daß einem thermoplastischen H^arz ein Treibmittel oder ein gasfreisetzendes Material einverleibt wird und anschließend die Temperatur des Gases erhöht wird. Durch das Erhitzen bildet das Treibmittel Gas, wobei das Harz unter Ausbildung einer porigen Struktur ausgedehnt wird. Das so gebildete verschäumte Harz besitzt eine wesentlich geringere Dichte oder ein leichteres spezifisches Gewicht als das Ausgangsharz und weist im allgemeinen sehr erhöhte Schalldämpfungsund Wärmeisolierungseigenschaften auf.

Auf Grund der verhältnismäßig schlechten Strukturfestigkeit der aus solchen verschäumten Materialien hergestellten Fertigprodukte war daher die Verwendung derartiger Schaumstoffe beschränkt. Zur Beseitigung dieses Problems waren verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden, um das verschäumte Harz zu stützen, wobei die meisten ein Kleben oder Verbinden von festen und/oder starren Gliedern mit dem Schaumstoff umfassen. Die Herstellung derartiger Gebilde ist jedoch im allgemeinen schwierig und kostspielig und deren Anwendung unterliegt bisweilen Beschränkungen in Abhängigkeit von der Wirksamkeit des Bindungsvorganges.

Es ist ferner aus der deutschen Patentschrift 916 116 ein Verfahren zur Erzeugung poröser Oberflächen an Formkörpern aus thermoplastischen Kunststoffen mit Hilfe eines Gemisches aus einer oder mehreren den Kunststoff lösenden Flüssigkeiten und einer oder mehreren den Kunststoff nicht lösenden bzw. nur quellenden Flüssigkeiten bekannt, wobei die Formkörper nur so lange mit diesem Flüssigkeitsgemisch behandelt werden, daß nur ihre Oberflächen angequollen werden, und hierauf auf Temperaturen oberhalb des Erweichungspunktes des Kunststoffes erwärmt werden. Nach dieser bekannten Arbeitsweise können jedoch noch nicht Produkte mit Schaumporen, die eine erwünschte optimale Isolierwirkung ergeben, erhalten werden.

Es wurde nunmehr gefunden, daß verschäumte Oberflächen von Formkörpern aus Styrolhomopolymerisaten und kautschukmodifizierten Mischpolymerisaten mit Isoliereigenschaften entsprechend denjenigen von verschäumtem Harz und gleichzeitig mit einer Strukturbeständigkeit und -festigkeit von unverschäumtem Kunststoff nach einem einfachen und verhältnismäßig billigen Verfahren hergestellt werden können.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines Verfahrens zum Herstellen von Formkörpern mit verschäumten Oberflächen, die eine verbesserte Kombination von Isolier- und Struktureigenschaften besitzen.

Das Verfahren zum Herstellen von verschäumten Oberflächen von Formkörpern aus Styrolhomopolymerisaten und kautschukmodifizierten Mischpolymerisaten gemäß der Erfindung durch Imprägnieren der gewählten Oberfläche des Formkörpers während einer vorbestimmten Zeitdauer mit einem Schaum erzeugenden flüssigen Medium, Trocknen bei Raumtemperatur während einer vorbestimmten Zeitdauer und Erhitzen zur Bildung der verschäumten Oberfläche geschaffen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man als Schaum erzeugendes Medium Trichlormonofluormethan verwendet und den imprägnierten Gegenstand während einer Dauer von etwa 10 bis 30 Sekunden vor dem Erhitzen trocknet.

Die bei der Ausführung des Verfahren gemäß der Erfindung verwendeten Formkörper können aus Styrolhomopolymerisaten oder kautschukmodifizierten Styrolmischpolymerisaten, beispielsweise Styrolpfropfmischpolymerisaten oder Mischungen hiervon, bestehen.

Die Bedingungen, unter welchen die Imprägnierbehandlung ausgeführt wird, werden als kritisch angesehen. Üblicherweise wird der Kunststoffgegenstand praktisch auf seine Fertigform verarbeitet bevor erhitzt oder verschäumt wird, da eine weitere Bearbeitung auf der Oberfläche des Gegenstandes nach dem Verschäumen zu einer Verformung oder Zerstörung des verschäumten Teiles führen würde. Der Erhitzungs- und Verschäumungsvorgang kann jedoch mit einem Preßformungsvorgang verbunden werden. So kann z. B. ein Kunststoffbogen oder eine Kunststoffbahn in dem Schaum erzeugenden Medium gequollen werden, worauf die Kunststoffbahn oder -platte einer Preßformung zu einer Tasse unterworfen wird. Bei dieser Arbeitsweise dient die Wärmezuführung sowohl der Preßformung als auch der Verschäumung. Hierbei besitzen die Temperaturen und Drücke der Preßformungsbehandlung einen Einfluß auf die Porengröße und es muß gewöhnlich darauf geachtet werden, eine Verformung oder Zerstörung der Porenstrüktur des geformten Kunststoffes zu vermeiden. Gewöhnlich wird die Imprägnierung ausgeführt, nachdem der Kunststoffgegenstand praktisch auf Raumtemperatur gekühlt worden ist. Die Imprägnierung kann jedoch auch ausgeführt werden, wenn der Kunststoffgegenstand bei erhöhten Temperaturen vorliegt, wobei hierdurch die Geschwindigkeit oder das Ausmaß der Absorption des Mediums durch den Kunststoffgegenstand erhöht wird. Bei Anwendung dieser Arbeitsweise kann gegebenenfalls die Regelung des Verschäumungsvorganges hinsichtlich der Gleichförmigkeit der Oberfläche etwas erschwert sein, wobei jedoch bei sorgfältiger Arbeitsweise gute Ergebnisse erhalten werden können.

Für die Imprägnierung sind gewöhnlich nur einige Sekunden notwendig, wobei die Imprägnierungsdauer hauptsächlich von der gewünschten Schaumtiefe und den jeweiligen Temperaturen des Schaum erzeugenden flüssigen Mediums und des Kunststoffgegenstandes abhängt. Das Imprägnieren kann ausgeführt werden, indem man den Kunststoffgegenstand in das flüssige Imprägniermittel eintaucht oder indem man den Kunststoffgegenstand den Dämpfen des Imprägniermittels in einem Gefäß unterwirft, das gegebenenfalls unter Druck gesetzt sein kann.

Nach dem Imprägnieren wird der Kunststoffgegenstand vor dem Erhitzen oder Verschäumen eine kurze Zeitdauer trocknen gelassen. Durch dieses Trocknen wird eine tiefere Diffusion ermöglicht und eine Härtung der Außenoberfläche, beispielsweise von der Tasse erreicht, wobei eine Haut in gewissem Ausmaß gebildet wird, die zu der Erzielung der für

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gute Isoliereigenschaften erforderlichen geschlossenen B e i s d i e 1 2

Porenstruktur wesentlich beiträgt. Gegegebenenfalls ^p

kann die Trocknungszwischenzeit beschleunigt wer- Die Arbeitsweise von Beispiel 1 wird mit der Abden, indem man Preßluftgebläse, mäßige Erhitzungs- änderung wiederholt, daß (1) eine kautschukmodibedingungen od. dgl. anwendet. Nach der Zwischen- 5 fizierte Styrolpolymerisatmischung mit einem Moletrocknung wird der Kunststoffgegenstand erhitzt, um kulargewicht nach Staudinger von etwa 50000, die Oberflächen des Kunststoffgegenstandes zu ver- d. h. eine physikalische Mischung aus 7,5 Teilen Styschäumen. Es können verschiedene Heizmittel zu rol-Butadien-Pfropfmischpolymerisat mit 92,5 Teilen diesem Zweck angewendet werden, wobei die End- Styrolpolymerisat, wobei das Pfropfmischpolymerisat ergebnisse von der Gleichförmigkeit des Erhitzens, io 28 Gewichtsprozent Styrol, bezogen auf das Gewicht dem Ausmaß des Erhitzens und der Temperaturhöhe, des Mischpolymerisat, enthält, an Stelle des Styrolbei welcher das Erhitzen ausgeführt wird, abhängig homopolymerisats verwendet wird und (2) die Tasse sind. Bei biaxial orientierten Kunststoffen ist es bis- in Trichlorfluormethan während einer Dauer von weilen notwendig, das blatt- oder bahnenförmige 5 Sekunden anstatt von 10 Sekunden eingetaucht Material dimensionsmäßig zu unterstützen oder zu 15 wird. Wie im Beispiel 1 sind die Isoliereigenschaften befestigen, um Orientierungsverluste während des der Tasse um ein Mehrfaches erhöht.
Behandlungsvorganges zu vermeiden. .

Die nach dem Verfahren gemäß der Erfindung Beispiel ό

hergestellten Formkörper mit verschäumten Ober- Eine kautschukmodifizierte Styrolpolymerisat-

fiächen sind insbesondere für Anwendungszwecke 20 mischung, wie im Beispiel 2 beschrieben, wird in

brauchbar, bei welchen 'hohe Isoliereigenschaften und Form eines Blattes oder einer Bahn mit einer Dicke

gute Struktureigenschaften verlangt werden. Außer- von 660 μ extrudiert.

dem werden die Formkörper gemäß der Erfindung Ein Teil dieses blatt- oder bahnenförmigen Mateauf solchen Anwendungsgebieten angewendet, bei rials wird dann auf etwa 132° C erhitzt und im Vawelchen das Schwitzen (atmosphärische Kondensa- 25 kuumpreßverfahren in die Form einer Tasse mit enttion) von Flüssigkeit oder Gas enthältenden oder tra- sprechenden Abmessungen, wie im Beispiel 1 angegenden Formkörpern eine Schwierigkeit darstellt. Be- geben, gebracht.

sondere Anwendungsgebiete umfassen die Herstel- Die so gebildete Tasse wird durch Eintauchen des

lung von Tassen und anderen Behältern, die zur Auf- unteren oder Bodenteils der Tasse in Trichlorfluor-

nahme von heißen oder kalten Substanzen vorgesehen 3° methan bis zu innerhalb etwa 12,7 mm von ihrem

sind, Leitungen, Schalttafeln oder Füllungen, Draht- oberen Randumfang und Halten der Tasse in diesem

überzüge und zahlreiche andere Gebilde, bei welchen eingetauchten Zustand während einer Dauer von

diese besondere Kombination von Eigenschaften not- 5 Sekunden imprägniert und gequollen, worauf die

wendig und erwünscht ist. Tasse aus dem Lösungsmittel entfernt wird. Nach

Die Erfindung wird nachstehend an Hand von Bei- 35 einer Zeitdauer von 20 Sekunden bei trockenen

spielen näher erläutert, in welchen die angegebenen Raumtemperaturbedingungen wird die Tasse in ein

Mengen auf Gewicht bezogen sind, wenn nichts heißes, bei 80° C gehaltenes Wasserbad während

anderes angegeben ist. einer Dauer von 10 Sekunden eingetaucht.

Die so erhaltene Tasse besitzt eine verschäumte

40 Außenoberfläche über den Bereich der Eintauchung

B e i s ρ i e 1 1 i_n d_as Imprägniermittel, wobei die Verschäumung

sich in den Tassenkörper bis zu etwa einem Drittel

Ein Styrolhomopolymerisat mit einem Molekular- ihrer gesamten Dicke erstreckt. Die Prüfung der gewicht nach Staudinger von etwa 55 000 wurde im Tasse zeigt, daß sämtliche strukturellen Eigenschaf-Spritzgußverfähren in die Form einer glatten ko- 45 ten der Tasse durch die Imprägnierbehandlung nicht nischen Tasse verarbeitet, die eine Höhe von etwa ernsthaft verändert wurden, während gleichzeitig die 10,2 cm und einen Tasseninnendurchmesser von Isoliereigenschaften der Tasse um ein Mehrfaches erdurchschnittlich etwa 5,7 cm besaß. Die so geformte höht wurden.
Tasse wird mittels Eintauchen des unteren oder Beispiel 4
Bodenteils der Tasse in Trichlorfluormethan bis zu 50

etwa 12,7 mm von ihrem oberen Umfangsrand und Eine kautschukmodifizierte Polystyrolmischung, Halten der Tasse in diesem eingetauchten Zustand wie sie im vorstehenden Beispiel 3 verwendet wurde, während einer Dauer von 10 Sekunden imprägniert wird in Form eines blatt- oder bahnenförmigen Mate- und gequollen, worauf die Tasse aus dem Impräg- rials mit einer Dicke von 660 μ extrudiert.
nierungsmittel entfernt wird. Nach einer Zwischen- 55 Während dieses blatt- oder bahnenförmige Matedauer von 20 Sekunden unter trockenen Raumtem- rial noch warm ist, wird die Oberfläche, die die peraturbedingungen wird die Tasse in ein heißes Außenseite des herzustellenden Gegenstandes oder Wasserbad bei 80° C während einer Dauer von 10 Formkörpers bildet, an Trichlormonofluormethan Sekunden eingetaucht. ausgesetzt, indem man entweder die genannte Außen-

Die so erhaltene Tasse besitzt eine verschäumte 60 oberfläche des blatt- oder bahnenförmigen Materials Außenoberfläche auf der Lösungsmitteleintauch- auf die Oberfläche von Trichlormonofluormethan fläche, die sich auf etwa einen Drittel der Gesamt- aufbringt, oder indem man die genannte Außenoberdicke in den Körper der Tasse erstreckt. Eine Prü- fläche mit Dämpfen von Trichlormonofluormethan fung der Tasse zeigt, daß keine ernsthafte Ver- behandelt. Die Behandlung mit Trichlorfluormethan änderung bei sämtlichen strukturellen Eigenschaften 65 wird während etwa 5 Sekunden ausgeführt. Das blattder Tasse durch den Imprägniervorgang nicht erhal- oder bahnenförmige Material wird dann an Räumten wurde, wobei gleichzeitig die isolierenden Eigen- temperatur und -feuchtigkeit während etwa 20 Seschaften der Tasse um ein Mehrfaches erhöht werden. künden ausgesetzt. Anschließend wird das Blatt in

eine Preßform der Vakuumart eingebracht, rasch auf eine Temperatur von etwa 132° C erhitzt und dann im wesentlichen gleichzeitig einem Vakuum unterworfen, um aus dem erhitzten Blatt eine Tasse zu formen. Die Tasse wird dann auf Raumtemperatur abkühlen gelassen. Die Tasse besitzt eine verschäumte Außenoberfläche, die sich in den Tassenkörper um mehr als ein Drittel der Gesamtdicke erstreckt. Die Dicke des verschäumten Teils ist in den Seitenwänden und am Boden größer als an deren Verbindung auf Grund der Preßformung. Die Größe der Poren ist gewöhnlich etwas größer als diejenige der Poren, die gemäß der Arbeitsweisen von Beispiel 2 und 3 erhalten wurden, was wahrscheinlich darauf zurückzuführen ist, daß das Blatt bei der Aussetzung an Trichlormonofluormethan warm war, wodurch die Aufnahme an Imprägnierungsmittel erhöht war, und gegebenenfalls auch darauf zurückzuführen, daß die Temperatur während des Formpreßvorgangs höher als die Wassertemperatur in den Beispielen 1 und 3 war. Bei Anwendung der in diesem Beispiel beschriebenen Arbeitsweise muß eine schärfere Qualitätsregelung ausgeübt werden.

Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung ist die Zwischentrocknung der Formkörper nach dem Aussetzen an Trichlormonofluormethan wesentlich, um das gewünschte Aussehen des Schaums und die gewünschten Isoliereigenschaften zu erhalten. Eine ungenügende Zwischentrocknung führt zu blasigen rauhen Oberflächen, die voraussichtlich ohne Gebrauchszweck in den beispielsweise isolierten Tassen sowohl hinsichtlich der Isolierung als auch des Aussehens sind. Wenn jedoch das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird, wird ein Schaum mit feinen geschlossenen Poren erhalten, wie er für gute Isolierwirkungen erforderlich ist.

Wenn andererseits eine Arbeitsweise angewendet wird, wie sie z. B. in der deutschen Patentschrift 116 beschrieben ist, werden lediglich rauhe geborstene Poren erhalten, die die gewünschte optimale Isolierwirkung nicht ergeben können.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von verschäumten Oberflächen von Formkörpern aus Styrolhomopolymerisaten und kautschukmodifizierten Mischpolymerisaten durch Imprägnieren der gewählten Oberfläche des Formkörpers während einer vorbestimmten Zeitdauer mit einem Schaum erzeugenden flüssigen Medium, Trocknen bei Raumtemperatur während einer vorbestimmten Zeitdauer und Erhitzen zur Bildung der verschäumten Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, daß man als Schaum erzeugendes Medium Trichlormonofluormethan verwendet und den imprägnierten Gegenstand während einer Dauer von etwa 10 bis 30 Sekunden vor dem Erhitzen

as trocknet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man nach dem Imprägnieren der gewählten Oberfläche des Formkörpers mit Trichlormonofluormethan und Trocknen des Materials bei Raumtemperatur während der vorbestimmten Zeitdauer das imprägnierte Material zu einem anderen Formkörper umformt und gleichzeitig die imprägnierte Oberfläche verschäumt.