DE1504149A1

DE1504149A1 - Verfahren und Einrichtung zur Erzeugung von expandierten geschaeumten Polymerisat-Film-Produkten

Info

Publication number: DE1504149A1
Application number: DE19631504149
Authority: DE
Inventors: Rittenhouse William Edward; Merrill Elwyn Ernest; Tabol Stanley Stephen; Veazey Earl Wesley
Original assignee: Dow Chemical Co
Current assignee: Dow Chemical Co
Priority date: 1962-10-22
Filing date: 1963-10-16
Publication date: 1969-09-25
Also published as: US3248462A; FR1377632A; GB994610A; BE638935A; NL299302A; SE303370B

Description

Dipl-Ing. F.Weickmann, Dr. Ing. A-Veickmann, D1PL.-ING. H.Weickmann D1PL.-PHYS. Dr. K. FiNCKE Patentanwälte icn/ 1/Q

I MÖNCHEN 27, mohlst&asse 22, hufnummer. 413921/22 8955-F ABac ·

München, den 16. Okt. 1963

THE DOW CHEMICAL COMPANY, Midland, Mich., USA

Verfahren und Einrichtung zur Erzeugung von expandierten geschäumten Polymerisat-Film-Produkten

Die Erfindung bezieht sich auf gepreßte oder gespritzte und geschäumte Polymerisatbahnen und auf ein Verfahren und eine Einrichtung zum Expandieren und Schäumen eines Polymerisats in Bahnen oder filmähnliche Formen, die gleiche physikalische Eigenschaften in der Längs- und in der Querrichtung der Bahn oder de3 Filmes haben.

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Erfindungsgemäß wird ein geschäumtes Polymerisat in Form eines Ulmes Oder einer Bahn mit in beiden Achsrichtungen im wesentlichen gleichen Dehnungseigenschaften in der Weise erzeugt, daß man das flüssige (geschmolzene) Polymerisat, welches ein Treibmittel, d.h. ein Mittel zum Schäumen und zur Erzeugung von Poren oder Hohlräumen in dem expandierten Polystyrol enthält, durch eine ringförmige Ifllse in die !Form einer fortlaufenden Röhre preßt oder spritzt und daß der Durchmesser dieser Röhre unmittelbar nach der Expansion durch die Düse auf das zwischen ungefähr 10- bis ungefähr 30-fache des Durchmessers, den die Röhre beim Verlassen der Form oder Düse besitzt, vergrößert wird.

Nach bekannten Verfahren wird eine Filmröhre zu einer Blase mit dem 4- bis 6-fachen Durchmesser des ursprünglichen Durchmessers der expandierten Röhre aufgebläht, wobei diese Blase an ihrem größten Umfang im wesentlichen kreisförmig ist. Daher wird eine Umfangsorientierung des Filmes bewirkt* Indessen zeigt trotz der scheinbar gleichförmigen radialen Orientierung der expandierte, nach den bisher bekannten Verfahren geschäumte Film beträchtlich schlechtere physikalische Eigenschaften, insbesondere Dehnungseigenschaften in der Filmquerrichtung gegenüber den entsprechenden Eigenschaften in der längs- oder Laufrichtung durch die Maschine. Man führt dies zurück auf die Abnahmeeinrichtung, welche "nach dem Zusammendrücken der Blase Verwendung findet und welche

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eine weitere Orientierung des Filmes in der Maschinenlaufrichtung verursacht.

Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß, wenn Aufblähverhältnisse (das ist das Verhältnis des größten Durchmessers der Filmblase zu dem Durchmesser der Düsenöffnung der Spritzform) in der Größenordnung von ungefähr .10 : 1 bis ungefähr 30* 1> vorzugsweise zwischen ungefähr 15 : 1 und ungefähr 20 : 1, gehalten werden, ein Film von im wesentlichen gleichen Dehnungseigenschaften in beiden Achsrichtungen gewonnen wird» Die Gründe hierfür sind nicht voll aufgeklärt, insbesondere wenn man die Tatsache berücksichtigt, daß keine größere Orientierung in irgendeiner einzelnen radialen Richtung relativ zur anderen um den umfang der aufgeblähten Blase erhalten wird. Das will heißen, daß die Blase noch im wesentlichen kreisförmig ist an irgendeiner Stelle, an der der Umfang gemessen wird, genauso, als wenn kleinere Aufblähverhältnisse verwendet würden als die erfindungsgemäß vorgeschlagenen. Somit sind.die in den geschäumten Filmprodukten gemäß der vorliegenden Erfindung beobachteten überlegenen physikalischen Eigenschaften völlig überraschend und unerwartete

Von Bedeutung hierbei ist der Umstand, daß es bisher nicht möglich war, an bekannten Preß- oder Spritzanlagen einen geschäumten Polystyrolfilm von mindestens gleichförmiger und fehlerloser Qualität unter Anwendung der Aufblähverhf-iltnisse gemäß der Erfindung zu erzeugen,,

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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der beiliegenden Figuren, · welche das erfindungsgemäße Verfahren sowie die Vorrichtung zur Durchführung desselben an Ausführungsbeispielen erläutern» Von den Figuren stellen dar:

Fig. 1 einen geschäumten Polystyrolfilm gemäß der vorliegenden Erfindung im Schrägriß,

Fig„ 2 eine Einrichtung zur Erzeugung eines derartigen geschäumten Polyst3Tolfilms im Aufriß teilweise geschnitten,

Figo 3 eine Preß- oder Spritz Lorm, wie zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet, im Aufriß teilweise geschnitten, Fig. 4 den Düsenteil der Form im vergrößerten Maßstab

geschnitten,

Fig. 5 eine andere Ausführungsform der Spritz- oder Preßform,

Fig« 6 den Düsenteil der Form der Fig. 5,

Figo 7 eine Loch- oder Stauscheibe der Preßform in Ansicht, Fig. 8 eine Extruderschnecke für die Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

In Fig. 1 ist ein gepreßter oder gespritzter geschäumter Polystyrolfilm 9 im Schrägriß gezeigt» Der geschäumte Film ist einzellig (unicellular), von geringer Dichte und besitzt im wesentlichen gleiche Dehnungseigenschaften in beiden Achs- »richtungen, wobei T₁ und T₂ die Zugbeanspruchung in der Längs- und in der Querrichtung des Filmproduktes anheben.

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Der Extruder der Pig. 2 besteht aus einem Gehäuse 11, in welchem sich die drehbare Extruderschnecke 12 befindet» Die Preß- oder Spritzform 13 ist am Ende des Gehäuses 11 über eine loch- oder Stauscheibe 15 in Abstimmung mit der Schnecke 12 befestigt. 'Letztere wird durch eine äußere Kraftquelle von links her (nicht gezeichnet) zum Beispiel über eine Kette oder ein Zahnradgetriebe in Drehung versetzt. Schäumbares Polystyrol, vorzugsweise in Form von festen Partikelchen, wie Tabletten od.dgl., wird der Extruderschnecke 12 über einen Aufgabetrichter 14 zugeführt. Wie !igο 2 erkennen läßt, ist die Extruderschnecke im wesentlichen aus drei Abschnitten zusammengesetzt, deren Zweck später beschrieben wird. Die schäumbaren Polystyrolpartikel werden auf dem Weg durch das Gehäuse 11 in Richtung zu der Preß- oder Spritzform 13 durch eine geeignete Heizung des Gehäuses erwärmte Es können Heizungselemente fortlaufend über die ganze Länge des Gehäuses oder intermittierend in Abständen desselben angeordnet sein» Eine gewisse Wärmemenge wird durch Reibung zwischen dem Polymerisat und den Extruderoberflächen erzeugt; diese Wärme trägt zum Schmelzen des festen Polymerisats bei. Nach dem Anlauf der Presse ist es im allgemeinen erforderlich, das Gehäuse zu kühlen, z.B. mittels eines Luftgebläses oder durch zirkulierende Flüssigkeit, um die durch Reibung erzeugte Wärme zu kompensieren. Das geschmolzene schäumbare Polymerisat wird so. durch die Lo.ch- oder Stauscheibe 15, welche einen Dorn 16 trägt, gepreßt. Das Polymerisat fließt rund um den Dorn 16, füllt dabei den Raum 17 der Preßform 13 und tritt durch

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die ringförmige Düsenöffnung 18, die zwischen der Form 13 und dem Dorn 16 gebildet ist, aus. Luft, unter leichtem Druck, kann durch eine Leitung 19 zugeführt (oder abgezogen) werden. Die Leitung 19 geht durch die Platte 15 und ist mit einem zentralen Kanal 20 des Dornes verbunden. Der Kanal 20 mündet am Ende des Dornes aus diesem.

Das schäumbare Polystyrol, welches aus der Form 13 austritt, wird in Luft oder ein anderes geeignetes inertes Medium bei Raumtemperatur gepreßt} durch Kontakt mit diesem Medium beginnt das geschmolzene Polymerisat sich zu verfestigen und bildet eine endlose oder nahtlose Polystyrolröhre ο Das erhitzte Polymerisat wird durch das enthaltene Treibmittel in seinem Inneren geschäumt, wenn es dem atmosphärischem Druck außerhalb der Preß- oder Spritzform ausgeäetzt wird, so daß eine geschäumte Filmröhre entsteht. Auf diese Weise finden die Extrusion und der Vorgang der Schäumung gleichzeitig statt. Die frischgeformte Röhre wird dann aufgeblasen oder ausgeweitet durch den Innendruck der Röhre, der durch über die Kanäle 19 und 20 zugeführtes Gas, z.B. Luft, erzeugt wird. Abhängig von den Arbeitsbedingungen kann es u.U. entbehrlich sein, der expandierten Röhre kontinuierlich Luft zuzuführen« Es kann sogar notwendig sein, Luft oder anderes Gas aus der Röhre während des Arbeitsvorganges mit Rücksicht auf die die Schäumung in dem Polymerisat verursachenden und in das Innere der Röhre dringenden Gase, abzuziehen. Die Röhre 21 aus geschäumtem Polystyrol wird auf den ungefähr 10- bis 30-fachen Durchmesser der

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Dtisenöffnung 18 aufgebläht, wobei als Bezugsmasse der größte Durchmesser 22 der Blase dient, wie in Fig. 2 gestrichelt angedeutete Die Röhre 21 wird sodann lärgs Trägerrollen 23 in den Spalt zwischen Klenimwalzen 24 transportiert. Die zusammengequetschte Röhre läuft über Messer 26, welche sie abkanten, so daß zwei voneinander unabhängige Bahnen 27 entstehen. Diese werden getrennt und über Leitrollen 28 Aufwickelrollen 29 zugeführt. Gewünschtenfalls können die Messer weggelassen werden, in welchem Pail eine Bahn doppelter Stärke entsteht, die auch als Röhre verwendet werden kann. Die Bahnen können, statt auf Rollen .29 aufgewickelt zu werden, direkt weiteren Behandlungen zugeführt werden.

Das geschäumte Filmprodukt, welches man nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhält, besitzt ausgezeichnete physikalische Eigenschaften, vor allem insofern, als es in beiden Achsriehtungen im wesentlichen gleiche physikalische Eigenschäften aufweist. Es können Filme in Dicken von ungefähr 0,0127 mm bis ungefähr 19 mm mit einer Dichte von ungefähr 16 oder weniger bis ungefähr 320 kg pro m erzeugt werden. Das Produkt ist unicellular; d.h» es weist geschlossene Zellen auf; die Zellengröße variiert in Abhängigkeit von verschiedenen Faktoren einschließlich der Temperatur, dem Druck des Preß- oder Spritzvorganges und der Art und Menge des dem Polymerisat einverleibten Treibmittels. So können mit dem erfindungscemäßen Verfahren Zellen, die im wesentlichen sphärisch sind, rait Durchmessern zwischen ungefähr 5 mm bis ungefähr 0,005 mm erhalten werden. Auch können unterschiedliche

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. Stufen im Glanz der Filmoberfläche erhalten werden, vom Atlasglanz; bis zu einer matten Oberfläche, ge nach den Arbeitsbedingungen» Ein besonderer Vorteil des geschäumten Films ist seine Flexibilität sowohl in der Längs-wie in der Querrichtung; der Film kann ohne weiteres um einen Winkel von 180° mehrmals gebogen und umgelegt werden, und zwar mehrmals in jeder Richtung, ohne Brüche zu zeigen. Die Reißfestigkeit in beiden Richtungen ist demzufolge gleich oder nahezu gleich, was besonders vorteilhaft ist» Wie angegeben, ist es ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung, daß ein Aufblähverhältnis von zwischen ungefähr 10 s 1 bis zu ungefähr 30 : 1 bei der Erzeugung des. geschäumten Filmes zur Anwendung kommt» Wird ein Aufblähverhältnis von weniger als ungefähr 10 : 1 benutzt, erhält man Produkte von bedeutend schlechterer Qualität, d.h» die Dehnungseigenschaften in Längs- und Querrichtung des Filmes sind nicht mehr im wesentlichen gleich. Auf der anderen Seite zeigt, wenn Aufblähverhältnisse von erheblich über ungefähr 30 : 1 zur Anwendung kommen', die Blase Brüche und Löcher, also schlechtere Filmprodukte. Als besonders günstig haben sich Aufblähverhältnisse in der Größenordnung von ungefähr 15:1 bis 20 : 1 erwiesen₀

Ein weiterer Vorteil bei der Einhaltung der Aufblähverhältnisse gemäß der vorliegenden Erfindung besteht in einer wesentlichen Zunahme der. Produktionsraten.

Es ist eine der Besonderheiten der Erfindung, die zur Erzeugung der geschäumten Filmprodukte erforderlichen Auf-"bläliverhältnisse bei relativ niedrigen Temreraturen und

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Drücken zu erhaltenj dies deshalb, weil, wenn in der Preß- oder Spritzform übermäßige Temperaturen auftreten, das geschmolzene Poljrstyrol in der Form zum Schäumen neigt, wodurch Zellenbrüche .bei der Extrusion durch die Düsenöffnung hervorgerufen werden. Das vorzeitige Schäumen kann etwas kompensiert werden durch Erhöhung des Druckes in der Form; indessen führt der Druckanstieg in der Form zur Bildung heißer Flecken und damit wiederum zum vorzeitigen Schäumen» Erfindungsgemäß sind Maßnahmen getroffen, um die neigung zum Schäumen in der Form zu beheben und gleichzeitig bisher unerreichbare Aufblähverhältnisse einzuhalten, wenn schäumbare Polystyrole bei mäßigen Temperaturen und Drücken extrudiert werden. Demzufolge umfaßt die Erfindung eine neue Kombination einer Extruderschnecke und einer Preß- oder Spritzform, wie in den Figuren beschrieben.

Gemäß F13·. 3 neigt sich die innere Oberfläche 30 der Grieß- oder Spritzform allmählich jedoch zunehmend von der Stelle der Verbindung mit der Loch- oder Stauscheibe

15 zu dem Hals 31 der Form. Von hier an nimmt die Neigung bis zu dem Düsenteil 32 der Düsenöffnung 18 ab. Der Dorn

16 sollte mindestens so lang sein wie die Form 13, er kann sich aber über diese leicht hinauserstrecken, wie in Fig.

4 zu sehen.

Diese Figur zeigt auch den gestreckten oder geraden glatten Abschnitt der Form, der parallel zur Extrusionsachse verläuft und dessen Länge mit x bezeichnet ist.

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Bei der Ausführungsform der Figo 5 verlaufen die Innenoberflächen 34 der Form 13 geneigt von der Lochoder Stauplatte 15 zu dem Düsenteil 32. Letzterer ist wie bei der vorbeschriebeneii Ausführungsform parallel zur Extrusionsachse. Die Seiten des Dornes 33 verlaufen, beginnend von der Loch- oder Stauplatte 15 an, zunächsi» im wesentlichen parallel zur Achse, folgen dann einer zunehmenden und relativ konstanten Steigung bis sum Hals 31 der Öffnung 18, von wo die Neigung auf nahezu Hull zurückgehtο

Fig. 6 zeigt das Verhältnis des geradlinigen, flachen Düsenteils 32 zur öffnung 18 und zu dem Dorn 33· Der Düsenteil 32 hat eine zur Extrusionsachse im wesentlichen parallele Kante und besitzt die Länge y.

Durch die Öffnungen 34 der Loch-'oder Stauplatte 15 (Fig. 7) strömt das geschmolzene Polymerisat in die Preß- oder Spritzform und rund um den Dorn 16„

Die für den Erfindungszweck verwendete, in den Figuren und 5 gezeigte Form hat glatte geneigte Oberflächen, welche in Verbindung mit dem zentral angeordneten Dorn das innere Volumen der Presse allmählich verringern« Auf diese Weise wird ein Strom des Polymerisats durch die Form von der Loch- oder Stauplatte zu der Düsenöffnung mit vernachlässigbarem Druckabfall erreicht; praktisch der gesamte Druckabfall erfolgt über den geradlinigen gestreckten Düsenteil _a Dies ist eine grund-

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sätzliche Abweichung gegenüber der bisher üblichen Bauart, "bei welcher man gewöhnlich versucht, einen erheblichen Druckabfall über die volle Länge der Preßform und so einen gleichförmigen Strom zu erhalten. Gemäß vorliegender Erfindung wird ein gleichmäßiger Strom des Polymerisats gewährleistet, ohne daß ein Druckabfall in der form stattzufinden braucht; der Druckabfall längs des Düsenteils der form muß hinreichend sein, um einen Rückdruck zu erzeugen, der genügt, daa Polymerisat von einem Schäumen in der form abzuhalten

Im allgemeinen wächst die Breite des formgebenden Teiles des Düsenkörpers, wenn der öffnungsdurchmesser zunimmt} um .einen genügenden Rüekdruck zum Zweck der Verhinderung des Schäumens in der form zu bekommen und zugleich ein brauchbares Aufblähverhältnis gemäß der vorliegenden Erfindung, wird das Verhältnis der Länge des formgebenden Teiles des Düsenkörpers (gemessen in Richtung der Extrusion, wie in den fig. 4 und 6 mit χ bzw. y angedeutet) zu dem öffnungsdurchmesser vorteilhaft zwischen ungefähr 1 : 10 und 1tH und vorzugsweise ungefähr 1:12 gewählt. So wird für einen Öffnungsdurchmesser von 9,5 mm die Länge des formgebenden Teils des Düsenkörpers ungefähr 0,8 mm und für einen Öffnungsdurchmesser von 76 mm ungefähr 6,35 mm.

Eine vorteilhafte folgeerseheinung der Spritz- oder Preßform, wie sie erfindungsgeraäß praktisch verwendet wird, ist deren relative Kürze. Dadurch wird es möglich, einen kurzen Dorn zu verwenden und so dessen Neigung zum "Verbiegen

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zu verkleinern. Veränderungen in der Ausrichtung des Dornes führen zu einer ungleichförmigen Filmdicke₀ Die Möglichkeit, die Loch- oder Stauplatte nebst dem Extru- ■ derende anzuordnen, hat weitere Vorteile insofern, als Schweißlinienbildung in dem Film gemindert wird, was ein ernstes Problem ist, wenn beim Spritzen oder Pressen relativ niedrige Temperatur zur Anwendung kommto

'Fig. 8 zeigt eine Extruderschnecke in einer für die Erfindung besonders zweckmäßigen Ausführungsform. Die Schnecke

besteht im wesentlichen aus drei Teilen, die konstante

Außen-Steigung und konstanten/Durchmesser, jedoch unterschiedliehe innere Gewindedurchmesser besitzen. Der Abschnitt a hat einen zunehmenden inneren Gewindedurchmesser} der mittlere Abschnitt b hat konstanten inneren Gewindedurchmesser, der jedoch kleiner ist als der benachbarte innere Gewindedurchmesser des Abschnittes a; der Bndabschnitt c hat konstanten ,inneren Durchmesser, der jedoch größer ist als der innere Gewindedurchmesser des Abschnittes b_o

Zum Auspressen von Polystyrol hat der Abschnitt a vorzugsweise ungefähr die halbe Länge der gesamten Schneckenlänge, während die Abschnitte b und c je ein Viertel der Gesamtlänge betragen. Abschnitt a bildet eine Verdichtungszone, vorzugsweise bei einem Verdichtungsverhältnis von ungefähr 2:1. Abschnitt b ist eine Entspannungszone, . in welcher eine Verringerung des Innendruckes bewirkt

wird. Abschnitt c übt mehr oder weniger eine Pumpenwirkung ,- aus, durch welche das Polymerisat zu der Loch- oder Stau-

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platte gefördert wird. Eine vorzugsweise Ausführungsform einer Extruderschnecke hat ein Verhältnis der Länge zum Außendurchmesser des G-ewindes von 24 : 1.

Obwohl das erfindungsgemäße Preß- oder Spritzverfahren "bei irgendeiner geeigneten, d.h. mit dem besonderen verwendeten Polymerisat verträglichen Temperatur ausgeführt werden kann, ist es wünschenswert, relativ niedrige oder mäßige Temperaturen anzuwenden. So werden Temperaturen von ungefähr 93 bis 190⁰C in der Praxis bevorzugt.

Die Preßdrücke werden beispielsweise in der Größenordnung von ungefähr 7 bis 350 kg/cm gehalten; zweckmäßig in der G-rößenordnung zwischen ungefähr 14 bis 140 kg/cm ,_xvorzugsweise aber zwischen ungefähr 49 bis 105 kg/cm . Es ist zweckmäßig, in der Extruderschnecke und der Form einen solchen Druck zu halten, daß möglichst wenig Polymerisat, am besten überhaupt keines, bei der angewendeten Temperatur schäumen kann, bevor es durch die Ringöffnung ausgepreßt wirdo

Polystyrol ist das bevorzugte thermoplastische Polymer zur Anwendung in dem erfindungsgemäßen Verfahren; es können aber andere thermoplastische, benzollösliche, aromatische Vinylharze Verwendung finden, z.B. die festen Polymere und Copolymere von Ortho-Methylstyrol, Para-Methylstyrol, Heta-Chlorstyrol und Copolymere von irgendwelchen dieser Materialien mit Styrol oder Copolymere von Styrol, •und Alpha-Methylstyrol oder Para-Methyl-Alpha-Methylstyrol mit einem der oben erwähnten Materialien. Ferner können

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Copolymere der often erwähnten Styrolmaterialien mit anderen' monoäthylenisch ungesättigten Polymeren, z.B. Methyl-Methacrylat und Acrylnitril verwendet werden, wobei das Copolymer mindestens 50 Gew.-$ des Styrolmaterials, bezogen auf das Gewicht des" Copolymers, enthalte

Bevorzugt werden schäumbare Styrolpolymermaterialien, d.h. es werden feste Polymere in Form von !Tabletten od.dgl« verwendet, welche Treibmittel enthalten, die das geschmolzene oder flüssige Polymerisat im Inneren expandieren, wie oben beschrieben» Bei dem Beispiel kann das Copolymer in seiner fegten Form von ungefähr 3 bis ungefähr 10 Gew.-96 eines aliphatischen Kohlenwasserstoffschäummittels, das in der Größenordnung von 29 bis 85⁰C siedet, und von ungefähr 0 bis 10 Gew.-$ (bezogen auf das Gewicht des Materials) eines kernbildenden Mittels enthalten. Besonders geeignet als aliphatischer Kohlenwasserstoff sind Pentan oder Dipentan und Hexan-Fraktionen. Kalziumailikat und andere kernbildende Mittel sind zur Durchführung der Erfindung brauchbar. Im allgemeinen werden gute Resultate erzielt mit von ungefähr 5 bis 7 Gew. -Jt des. Kohlenwasserstoff treibmittela und von 0 bis ungefähr 2,5 $> des kernbildenden Mittels (bezogen auf das Gewicht des Materials).

GewünsGhtenfalls können andere Mittel, die geeignet eind, ■ Kohlendioryde freiaumaohen, in das Polymermaterial einverleibt sein, beispielsweise die Kohlendioxyd freimachenden Mittel aus Lithium, Natrium, Kalium, Kalzium, Strontium,

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• Barium und Ammoniumkarbonat und -bikarbonate in Kombination mit einer organischen Säure, wie Malonsäure, !Fumarsäure, Itakonsäure, Ameisensäure, Essigsäure, Zitronensäure, Weinsäure, Buttersäure oder Borsäure, welche mit dem Kohlendioxyd freimachenden Mittel reagieren, um Kohlendioxyd zu liefern«

Es ist ein "besonderer Vorteil des Erfindungsvorschlages, daß geschäumte, in "beiden Achs richtung en flexible, feinzellige Filme von geringer Dichte erzeugt werden können, ohne daß es notwendig ist, irgendein Kohlendioxyd freimachendes Mittel BU verwenden, wie dies bisher erforderlich war. Obwohl, wie oben ausgeführt, Kohlendioxyd befreiende Mittel -Verwendung finden können, muß in diesem Falle besondere Sorgfalt aufgewendet werden im Hinblick auf die Neigung der Entwickelung einer käsigen und damit schwachen -Filmstruktur. Die Möglichkeit der Vermeidung der Verwendung von Kohlendioxyd befreienden Mitteln hat erhebliche Vorteile, Es v/erden nicht nur Material- und Verarbeitungskosten verringert, sondern es wird auch die schädliche Ätzwirkung der Säuren auf die Anlage vermieden.

Anstatt mit festem Polymerisat zu arbeiten, kann auch Polymer in geschmolzener Form unter Druck direkt in den Extruder gegeben werden. Wählt man diese Verfahrensart, dann können die oben beschriebenen Treibmittel Verwendung finden, oder es kann ein normalerweise gasförmiges Treibmittel in die Polymerisatsehmelze einverleibt werden. Die normalerweise gasförmigen Mittel zur Bildung von Zellenprodukten sollten mindestens teilweise löslich sein in atm Polystyrolhars,

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so daß darin ein bewegliches Gel gebildet wirdo Methylchlorid ist das bevorzugte normalerweise gasförmige Mittel, obwohl auch andere Monoalkylhalide Verwendung finden können, z.B» Methylbromid oder Äthylchlorid. Die gasförmigen Mittel können zugegeben werden in Kombination mit Ammoniak oder mit den normalerweise gasförmigen Mitteln, wie Methyläther, Methyläthyläther, Dichlordifluormethan, Propylen oder Butylen»

Die .nachfolgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung, Wenn nichts anderes gesagt, sind alle Teile und Prozentsätze auf das Gewicht bezogene

Beispiel 1

Homopolymeres Polystyrol in Tablettenform, in das ungefähr 5 fo Pentan und ungefähr 1 <fo Kalziumsilikat, bezogen auf das Gewicht des resultierenden Materials, einverleibt wurden, wurde durch den Speisetrichter am Ende der Extruderschnecke eingeführt,, Die Extruderschnecke (mit einem Außendurchmesser von 6,35 cm und einem Verhältnis L/D (L = Länge; D = Durchmesser) von 24 : 1) bestand aus drei Abschnitten"von konstanter Steigung. Der erste Abschnitt (Verdichtungszone) hatte die halbe Länge der Gesamtlänge der Schnecke und einen zunehmenden inneren Gewindedurchmesser; der folgende Abschnitt von 1/4 Län^e der Gesamtlänge hatte einen kleineren inneren Gewindedurchmesser und der letzte. Abschnitt (Ptimpzone) einen •größeren inneren Gewindedurchmesser» Der Extruder wurde auf-ungefähr 120⁰C erhitzt. Die Pumnzone·der Schnecke

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endete nächst der Loch- oder Stauplatte, die einen Dorn trugο Das geschmolzene Polymerisat wurde durch die kreisförmigen öffnungen in der Lochplatte und rings um den durch diese zentrierten und getragenen Dorn gepreßt« . Die Form hatte eine sich von der lochplatte zu dem formgebenden Ende allmählich ändernde Neigung, wie in Fig. 3 gezeigte Der formgebende Teil des Düsenkörpers war 0,32 cm . lang, gerade gestreckt und parallel zu dem Dorn. Die öffnung, durch welche die Polymerisatröhre ausgepreßt oder ausgespritzt wurde, hatte einen 3,8cm-Durchmesser und eine radiale öffnungsweite von ungefähr 0,076 cm. Die Form wurde von dem erhitzten Polymerisat allein bei ungefähr 115⁰O gehalten. Der Druck in der Form war ungefähr 35.kg/cm « Beim Austritt aus der Form schäumte das Polystyrol in eine unicellulare nahtlose Röhre, welche auf einen Durchmesser von ungefähr dem 17-fachen des Durchmessers der Düsenöffnung aufgebläht wurde (Aufblähverhältnis'17 : 1). Die Blase wurde gebildet durch über den Kanal des Domes zugeführte Luftο Die so expandierte Röhre wurde zwischen zwei Aufnahmerollen in einer Entfernung von 2,4 m von der Stirnfläche der Form zusammengequetscht.. Die abgeflachte Röhre wurde abgekantet und in z\vei Bahnen getrennt, die anschließend aufgerollt wurden» Die Extrusionsrate betrug 56,5 kg pro Stunde, die Fördergeschwindigkeit 38,1 m pro Minute, gemessen an den AufnähmeroIlen₀

Im Anschluß, an.die Erzeugung eines Produktes gemäß diesem Ausführungsbeispiel wurden geschäumte Bahnen bei Anwendung

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von Aufblähverhältnissen von ungefähr 22 ι 1 und ungefähr 6 j 1 hergestellt. Die Ergebnisse zeigt in Gegenüberstellung die nachstehende Tabelle»

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Längsrichtung Querrichtung Knick-

Aufblähverhältnis Abzugsge- PiIm- Dichte Dehnfestig-_p Längung Dehn— Lan- Veit *

schwindig- dicke (kg/nr) keit (kg/cm ) (Prozent) festig- gung ftt/ ~

keit (Ft/min) (mm) keit _? (#) ^g/^cm

(kg/om )

¹⁰ 1.7 : 1 125 0,127 80 80*5 A- 78*8 3,5 0,84

cd 22 ! 1 150 0,076 48 59_r5 4 56 3,6 0_r49

£ 6:1 150 0,127 128 80,5 3 29,8 1,5 0,315-

Beispiel 2

Entsprechend dem Verfahren gemäß Beispiel 1 wurden Versuche durchgeführt zur Erzeugung des geschäumten Polystyrolfilmes unter Anwendung ein.es Aufblähverhältnisses von 17 t 1, jedoch mit der Abweichung, daß Variationen in der Extruderschnecke oder der Preßform oder in beiden Teilen vorgenommen wurden, und zwar wie folgt:

(A) Es wurde eine übliche Schnecke von 6,35 cm Außendurchmesser mit konstantem inneren G-ewindedurchmesser und üblicher gerader rohrförmiger Preßform verwendet.

(B) Es wurde die Extruderschnecke wie gemäß Beispiel 1 verwendet in einer üblichen geradwandigen Preßform.

(G) Es wurde eine Schnecke mit einem Außendurchmesser von 6,35 cm und konstantem inneren G-ewindedurchmesser verwendet zusammen mit einer Preßform wie in'Beispiel 1„

Es wurde gefunden, daß im Falle (A) der geschäumte Film nicht bei einem Aufblahverhaltnis von 17 s 1 erzeugt werden kann. Das Verfahren ist unter diesen Bedingungen der Tem- " peratur, des Druckes und des Aufblahverhältnisses mit diesem Apparat nicht ausführbar.

In ähnlicher Weise ist im Falle (B) das Verfahren im wesentlichen nicht ausführbar, und es werden, verglichen mit der Verfahrensweise gemäß Beispiel 1, bei der ein Aüfbläh-

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verhältnis von 17:1 Anwendung fand, Produkte von minderer Qualität-gewonnen«

Im Falle (0) ist es zwar möglich, einen geschäumten Film zu erhalten, der im allgemeinen die Eigenschaften der erfindungsgeniäßen Produkte "besitzt; jedoch nur mit Schwierigkeit. Der erhaltene geschäumte PiIm ist einem nach dem Beispiel 1 hergestellten unterlegen insofern, als er eine höhere Dichte hat als der Film gemäß diesem Beispiele

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Claims

Patentansprüche s

ο Verfahren zur Erzeugung eines gespritzten, geschäumten Polymerfilmproduktes, das in beiden Achsrichtungen im wesentlichen die gleichen Dehnungseigenschaften besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß ein flüssiges Polymer, welches ein Treibmittel enthält, in die Form einer nahtlosen Röhre (Schlauches) gepreßt oder gespritzt und der "Durchmesser derselben unverzüglich um zwischen das Zehn- und Dreißigfache vergrößert wirdo
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der frisch gespritzten Röhre unverzüglich um. zwischen das !Fünfzehn- und Zwanzigfache vergrößert wird«

ο "Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das geschmolzene Polymer durch eine Preß- oder Spritzform, welche in der Extrusionsrichtung abnehmendes Volumen und glatte innere Oberflächen mit sich zur Achse- graduell ändernder Neigung besitzt und in einen Düsenteil mit" im wesentlichen der Neigung Null endet, durch eine Extrudersehnecke extrudiert wird, welche drei unmittelbar aneinander anschließende Abschnitte aufweist, deren erster eine"konstante Steigung urafi einen zunehmenden inneren Gewindedurchmesser in der Extrusionsrichtung, deren mittlerer eine konstante Steigung und einen, konstanten inneren Gewindedurchmesser, der kleiner als der-benachbarte innere Gewindedurchmesser des ersten GewindeabeeJmittes 90 9 8 39/13^1 _. _₂₂^

ist, und deren Bndteil konstante Steigung und konstanten inneren GewindedurehmeBser, der größer ist als der innere Gewindedurchmesser des mittleren Abschnittes, besitzt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Düsenmundstück eine Länge zwischen 1/10 und 1/14 des Durchmessers der Ext ruder öffnung hat.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Polymer Polystyrol verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß alB.Treibmittel ein aliphatischer Kohlenwasserstoff mit einem Siedepunkt in der Größenordnung von 20 bis 85°C verwendet wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymer bis zu 10 Gew.-$, bezogen auf die Zusammensetzung, eines anorganischen kernbildenden Treibmittels enthalte

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß 5 bis 7 Gew.-#, bezogen auf Polymergewicht des aliphatischen Kohlenwasserstoffes, und weniger als 2,5 Gew.-# des kernbildenden Treibmittels verwendet werden<,

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9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 his 8, dadurch gekennzeichnet, daß als aliphatlscher Kohlenwasserstoff Pentan und als kernbildendes Treibmittel Kalzium- · silikat verwendet wirdο ·

ΙΟ» Gespritzte, geschäumte Bahn aus Styrolpolymer, dadurch gekennzeichnet, daß sie in beiden Achsrichtungen gleiche Dehnungseigenschaften besitzt«

11 β Bahn nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Styrolpolymer Polystyrol ist«

12. Einrichtung zur Erzeugung von gespritztem oder gepreßtem, geschäumtem Polymerisatf!immaterial, welches'in

beiden Achsrichtungen im wesentlichen gleiche Dehnungs-^ eigenschaften hat, bestehend aus einer dehnbaren Extruderschnecke in einem Extrudergehäuse und einer Preß- oder Spritzform, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnecke drei aneinanderschließende Abschnitte aufweist, einen ersten mit konstanter Steigung und zunehmendem inneren Gewindedurchmesser in der Förderrichtung, einen mittleren mit konstanter Steigung und konstantem inneren G-ewindedurchmesser, der kleiner ist als der benachbarte Innendurchmesser des ersten Abschnittes, und einen Endabschnitt mit konstanter Steigung und konstantem inneren Gewindedurchmesser, der großer ist als der innere Gewindedurch-

ό messer des mittleren Abschnittes, daß das Volumen der

⁰⁰ Preß- oder Spritzform von dem kreisförmigen Einlaßende

i^ zu dem kreisförmigen Ausläßende abnimmt, und die inneren «* Oberflächen glatt und mit Bezug auf die Drehachse von 5 ,ich allmählich ändernder Neigung _sind _mi ^

BAD OHiSlNAL

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in ein kurzes, im wesentlichen achsparalleles Mundstück übergehen und daß die Schnecke von der Spritz- oder Preßform durch den Träger eines Dornes getrennt ist, der sich axial ü"ber mindestens die ganze Länge der Form erstreckt und zwischen sich und dem Mundstück eine ringförmige Düsenöffnung bildet.

13οEinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die länge des im wesentlichen achsparallelen Mundstückes (Düsenteil der Form) 1/10 bis 1/14 der Länge des Durchmessers der Austritts öffnung ist«.
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BAD ORIGINAL