DE2142855B2

DE2142855B2 - Verfahren zum Herstellen von Formkörpern aus Kunststoff

Info

Publication number: DE2142855B2
Application number: DE19712142855
Authority: DE
Inventors: Makoto Yokohama Kanagawa Hashimoto; Kirokuro Yokohama Kanagawa Hosoda; Yoshio Kadowaki; Naonori Shiina; Tadashi Sakai Osaka Sugita; Naohiko Funabashi Chiba Suzuki
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 1970-08-26
Filing date: 1971-08-26
Publication date: 1980-07-24
Also published as: DE2142855C3; GB1353041A; DE2142855A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Formkörpern aus Kunststoff, welche einen gut geschäumten Kern bzw. eine gut geschäumte Schicht und eine nicht oder nur wenig geschäumte Oberfläche aufweisen.

Formkörper aus Kunststoffen mit Schaumstruktur werden in letzter Zeit in großem Ausmaß als Baumaterialien, als Verpackungsmaterial und für andere Anwendungszwecke eingesetzt, weil diese Kunststoffe nicht nur leicht sind und einen niedrigen Gestehungspreis haben, sondern weil sie außerdem ausgezeichnete wMrmeisolierende Eigenschaften aufweisen und zudem stark stoßdämpfend und schalldämpfend wirken.

Formkörper aus derartigen Künststoffen weisen jedoch die Nachteile einer niedrigeren mechanischen Festigkeit gegenüber nichtgeschäumten Kunststoff-Formkörpern auf. Um diesen Nachteil zu überwinden und dadurch den Anwendungsbereich von Formkörpern aus Schaumkunststoffen zu erweitern, hat man bereits mehrfach versucht, die mechanischen Eigen

,(ι

schaften derartiger Formkörper aus Schaumkunslstoffen zu erhöhen. Dies gelingt beispielsweise dadurch, daß man die geschäumten Formkörper mit einer dicken und festen Oberflächenschicht versieht, wodurch nicht nur die mechanische Festigkeit «erbessert wird, sondern derartige Verbund-Formkörper auch alle diejenigen günstigen Eigenschaften beibehalten, welche Schaumstoff-Formkörper aufweisen.

In der US-Patentschrift 3455483 und in der japanischen veröffentlichten Patentanmeldung 46-10316 wird die Herstellung solcher Verbund-Formkörper aus Schaumkunststoffen mit einer oder mehreren Oberflächenschichten beschrieben. Diese bekannte Arbeitsweise besteht darin, daß man zunächst auf der Innenwand eines Formwerkzeuges eine nichtgeschäumte Oberflächenschicht herstellt und dann erst einen schäumbaren Kunststoff einfüllt, worauf das Formwerkzeug zwecks Durchführung des Schäumungsprozesses erhitzt wird. Obwohl sich auf diese Weise Formkörper aus Schaumstoff mit einer gesonderten Oberflächenschicht erzeugen lassen, ist es doch von Nachteil, daß man das Formwerkzeug in zwei Verfahrensstufen mit dem betreffenden Kunststoffmaterial beschicken muß und daß auch das Formwerkzeug zweimal erhitzt werden muß, wodurch sich die Herstellungskosten wesentlich erhöhen. Außerdem ist es bei dieser Arbeitsweise schwierig, eine innige und vollständige Bindung zwischen der nichtgeschäumten Oberflächenschicht und der geschäumten Innenschicht herzustellen.

Aus der US-Patentschrift 3052927 ist auch schon ein einstufiges Verfahren zur Herstellung von Verbund-Formkörpern aus Schaumkunststoffen mit speziellen Oberflächenschichten bekannt. Dabei wird ein rotierendes Formwerkzeug verwendet, das mit einer solchen Geschwindigkeit rotiert wird, bei der Zentrifugalkräfte auftreten. Als schäumbares Material wird beispielsweise Polyurethan eingesetzt. Bei diesem Verfahren beginnt die Schaumbildung an denjenigen Stellen des Formwerkzeuges, die von der Drehachse weiter entfernt liegen. Die Dichte in dem erhaltenen Formteil unterscheidet sich daher stufenweise je nach der Richtung in dem Formkörper. Diese Arbeitsweise hat den Nachteil, daß für die Erzeugung der erforderliehen hohen Drehgeschwindigkeit kostspielige Vorrichtungen erforderlich sind, und außerdem ist die Visko-Elastizität der eingesetzten Kunststoffe zur Zeit des Aufschäumens sehr hoch, insbesondere wenn man ein schäumbares thermoplastisches Harz einsetzt.

Gemäß einer anderen bekannten Arbeitsweise, welche in der US-Patentschrift 3542912 beschrieben wird, verarbeitet man in dem Formwerkzeug eine Formmasse, welche aus Polymeren mit niedrigem und mit hohem Schmelzpunkt bestehen. Beim Rotieren des Formwerkzeuges bilden die Polymeren mit niedrigem Schmelzpunkt die äußere Schicht, während diejenigen Polymere mit hohem Schmelzpunkt die innere oder Kernschicht bilden. Diese Arbeitsweise ist demgemäß auf den Einsatz solcher polymeren Stoffe beschränkt, welche an sich nicht miteinander verträglich sind, wobei außerdem noch der Nachteil besteht, daß die äußere Schicht des Formkörpers aus dem Polymeren mit niederem Schmelzpunkt besteht und daher nicht ausreichend wärmebeständig ist.

Nach einem älteren, jedoch nicht vorveröffentlichten Vorschlag gemäß DE-PS 2061 112 sollen zum Herstellen geformter Gegenstände aus thermoplastischem Kunststoff, die über einer Schicht mit Schaum-

struktur eine ungeschäumte Schicht aufweisen, treibmittelhaltige und treibmittelfreie, thermoplastische Harzteilchen unterschiedlicher Wärmekapazitäten verwendet werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die genannten Schwierigkeiten bei den bekannten Verfahren zu beseitigen und ein Verfahren zur Herstellung von geformten Gegenständen aus Kunststoff in einer Verfahrensstufe zur Verfügung zu stellen, bei dem Kunststoffteilchen unterschiedlicher Teilchengröße Verwendung finden, wobei die geformten Gegenstände im Innern eine Schaumstruktur und als Oberfläche eine gleichmäßig dicke und feste Schicht aufweisen, welch letztere nicht oder nur wenig geschäumt und gut mit dem inneren, geschäumten Kern verbunden ist.

Gegenstand vorliegender Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen von Formkörpern aus Kunststoff, die über einem Kern oder einer Schicht mit Schaumstruktur eine nicht oder nur wenig geschäumte Schicht aufweisen, bei dem thermoplastische Kunststoffteilchen unterschiedlicher Größe, von denen zumindest die größeren Teilchen ein Treibmittel enthalten und vorzugsweise in Form eines Granulats vorliegen und die kleineren Kunststoffteilchen vorzugsweise als Pulver vorliegen, in eine Form eingebracht werden, die Form erhitzt und die gemischten Teilche ι in der Form bewegt werden, bis die Teilchen in der Hitze schmelzen und sich das Treibmittel zersetzt. Dieses Verfahren ist nun dadurch gekennzeichnet, daß die. Kunststoffteilchen mit deutlich größerer Teilchengröße ein Vernetzungsmittel enthalten.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren soll das Werkzeug mit einer solchen Geschwindigkeit rotiert werden, daß praktisch noch keine Zentrifugalkräfte erzeugt werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren haftet der Kunststoff in Pulverform, das beißt mit kleiner Teilchengröße, als erster auf der Innenwandung des Formwerkzeuges und bildet dadurch die Oberflächenschicht, und der Kunststoff mit größerer Teilchengröße, das heißt in Granulatform, haftet auf der so gebildeten Oberflächenschicht. Da eine relativ große Menge an Treibmittel zweckmäßigerweise vorher in den Kunststoff in Granulatform eingearbeitet wird, schäumt dieser in einem solchen Maß auf, daß das Formwerkzeug vollständig ausgefüllt wird. Auf diese Weise wird ein Formkörper erhalten, welches eine dicke und feste Oberflächenschicht sowie einen gut geschäumten Kern aufweist, wie es aus den Fig. 4 und 5 ersichtlich ist.

Es ist im Rahmen der Erfindung von Bedeutung, daß mindestens zwei Kunststoffe unterschiedlicher Teilchengröße in der Formmasse vorliegen. Um diesen Unterschied klar zu kennzeichnen, wird nachstehend im allgemeinen von Kunststoff in Pulverform bei der Komponente mit kleinerer Teilchengröße und von Kunststoff in Granulatform bei der Komponente mit größerer Teilchengröße, welche auch das Treibmittel enthält, gesprochen. Dies bedeutet jedoch nicht, daß bezüglich der Gestalt der Kunststoffteilchen irgendein Unterschied zu bestehen braucht. Vielmehr beziehen sich diese Angaben nur auf den relativen Größenunterschied der Kunststoffteilchen.

Die Gestalt de* einzelnen Kunststoff teilche η ist dabei nichl von Bedeutung. Es kann sich in jedem Fall um Pulverteilchen, Granulate, Pellets, kubisch oder kugelförmig gestaltete Teilchen handeln. Wichtig ist

nur der Größenunterschied- Die Kunststoffteilchen sollen sich bezüglich ihrer Größe im allgemeinen um den Faktor drei und vorzugsweise um den Faktor zehn voneinander unterscheiden, wobei sich diese Größenangaben bei Kugelform auf den Durchmesser beziehen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bildet sich infolge des Größenunterschiedes des Kunststoffes in Pulverform und des Kunststoffes in Granulatform und außerdem infolge der unterschiedlichen Geschwindigkeit, mit welcher sich die Kunsistoffteilchen in dem rotierenden Formwerkzeug bewegen, sehr leicht eine Oberflächenschicht und eine gesonderte, gut geschäumte Innen- oder Kernschicht aus. Da dieser Trennvorgang stattfindet, während die Kunststoffe aufschmelzen, ist die Schmelzviskosität der eingesetzten Kunststoffkomponenten ohne Einfluß.

Außerdem ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, nur für die Oberflächenschicht weitere Zusatzstoffe einzusetzen, beispielsweise feuerhemmende Mittel. Antioxydationsmittel, UV-Strahlen absorbierende Mittel, antistatische Mittel, sowie Verstärkungsmittel in Pulver- oder Faserform. Auf diese Weise ergibt sich eine beachtliche Kostenersparnif in bezug auf die meistens sehr kostspieligen Zusatzstoffe.

Beispielsweise ist es möglich, leichte aber doch sehr feste Maschinenunterlagen und andere Formkörper herzustellen, welche eine Oberflächenschicht aus zum Beispiel Polyäthylen oder Polypropylen hoher Dichte, aus ABS-Harzen (Acrylnitril-Butadien-Styrol-Mischpolymere), aus Polyamiden oder aus Polycarbonaten, und mit einem inneren Kern aus vernetzbarem Polyäthylen mit guten Schaumeigenschaften herzustellen.

Den eingesetzten Formmassen können jedoch auch noch größere Mengen anderer, kleinteiliger Stoffe zugesetzt werden, beispielsweise hohle Glaskügelchen oder andere Leichtstoffe, wodurch Formkörper erhalten werden, welche in der geschäumten Kernschicht Glaskugeln oder entsprechende Leichtstoffe enthalten und außerdem die gewünschte harte Oberflächenschicht aufweisen. Derartige Formkörper zeigen eine ausgezeichnete Wärmebeständigkeit und eignen sich daher sehr gut als Wärmeisolationsmaterial.

Es ist außerdem möglich, Kunststoffabfälle in die innere Kernschicht mit einzuverarbeiten, wobei man die Kunststoffabfälle zweckmäßig bis zu einer Größe zerkleinert, welche etwa dem schäumbaren Kunststoffgrar.ulat entspricht.

Weiterhin ist es möglich, auch Formkörper herzustellen, welche drei oder mehr verschiedene Schichten aufweisen, und beispielsweise aus einem gut geschäumten Innenkern, einer nicht geschäumten Schicht und einer nur leicht geschäumten Schicht bestehen. Zu diesem Zweck verwendet man eine Formmasse, welche Kunststoffteilchen von drei verschiedenen Abmessungen enthält Diese Formmasse besteht zum Beispiel aus einem sehr fein gepuiverten Kunststoff, der nur wenig schäumbar ist, aus einem granulatförmigen, gut schäumbaren Kunststoff und aus einem Grobpulver eines Kunststoffes, dessen Teilchengröße zwischen derjenigen des feinen Kunststoffpulvers und des Kunststoffgranulates liegt. Durch geeignete Auswahl eines solchen Kunststoffes in Grobpulverform läßt sich außerdem eine außerordentlich starke Bindung zwischen der Oberflächenschicht und der inneren Kernschicht erzeugen.

Als Kunststoffkomponente in Pulverform eignet sich jeder beliebige thermoplastische Kunststoff, der vernetzbar ist. Selbstverständlich können auch Mischungen dieser Kunststofftypen eingesetzt werden. Bei dem vorstehend erwähnten vernetzbaren Kunststoff kann es sich um Polymere handeln, denen Vernetzungsmittel zugesetzt worden sind, beispielsweise organische Peroxide oder als Vernetzungsmittel wirkende Azide. Außerdem können auch thermoplastische Kunststoffe verwendet werden, welche vorher durch einen Zusatz chemischer Verbindungen oder durch entsprechende Bestrahlungsmaßnahmen bis zu einem solchen Ausmaß vernetzt worden sind, daß dadurch die Fließfähigkeit noch nicht beeinträchtigt wird.

Es ist wesentlich, daß die in der Formmasse vorliegenden Kunststoffe kleiner Teilchengröße soweit zerkleinert sind, im Verhältnis zu den granulatförmigen Kunststoffen, daß sie leicht aufschmelzen und während der Umdrehungsbewegung des Formwerkzeuges eher an die Innenwandung desselben gelangen als der granulatförmige Kunststoff. Es muß jedoch darauf geachtet werden, daß die Teilchengröße des pulverförmigen Kunststoffes nicht zu klein gewählt wird, da sich sonst diese feinen Teilchen während der Drehbewegung des Formwerkzeuges koagulieren können, wodurch ihre Beweglichkeit innerhalb des Formwerkzeuges herabgesetzt wird. Dadurch wird dann der erforderliche Trennvorgang zwischen den pulverförmigen und granulatförmigen Kunststoffteilchen gestört und es bereitet Schwierigkeiten, Oberflächenschichten gleichmäßiger Dicke herzustellen.

Die Größe der Teilchen der pulverförmigen Kunststoffkomponente muß daher unter Berücksichtigung der Art der betreffenden Kunststoffe, der Größe und Formgebung des Formwerkzeuges und der Teilchengröße des granulatförmigen Kunststoffes ausgewählt werden. Tm allgemeinen sollen die Teilchen des pulverförmigen Kunststoffes kleiner sein als einem Zehn-Maschensieb entspricht und vorzugsweise soll die Teilchengröße kleiner sein als einem Dreißig-Maschensieb entspricht. Außerdem ist es zweckmäßig, wenn die Teilchen des pulverförmigen Kunststoffes schneller und leichter weich werden als diejenigen des granulatförmigen Kunststoffes, da auf diese Weise die Haftung an der Innenwandung des Formwerkzeuges erleichtert wird.

Da jedoch gemäß der Lehre der Erfindung stets zwei Kunststoffarten mit unterschiedlicher Teilchengröße in der Formmasse verwendet werden, ist es nicht unbedingt erforderlich, als pulverförmige Kunststoffkomponente einen solchen Typ auszuwählen, der leichter weich wird als der granulatförmige Kunststoff. Beispielsweise kann man mit gutem Ergebnis als pulverförmigen Kunststoff ein Polypropylen mit einem Schmelzpunkt von 160° C und als granulatförmigen Kunststoff ein Polyäthylen hoher Dichte einsetzen. Damit der pulverförmige Kunststoff eine gute Beweglichkeit aufweist und sich gut innerhalb des Formwerkzeuges dispergiert, werden vorzugsweise solche Kunststoffpulver eingesetzt, welche durch Sedimentation aus einem Lösungsmittel erhalten worden sind. Diese Pulver werden gegenüber den durch mechanische Zerkleinerung erhaltenen Kunststoffpulvern bevorzugt. Um eine gut ausgeglichene Beweglichkeit und ein leichtes Aufschmelzen innerhalb des Formwerkzeuges sicherzustellen, ist es in manchen Fällen zweckmäßig, zwei verschiedene Pulverarten zu ver-

wenden, beispielsweise Mischungen eines Pulvers mi Teilchen entsprechend einem Zweihundert-Ma schensieb und eines Pulvers mit Teilchen entspre chend einem Dreißig- bis Fünfzig-Maschensieb. Ge maß einer anderen Ausfühlungsform des erfindungs gemäßen Verfahrens kann die Beweglichkeit inner halb des Formwerkzeuges auch dadurch verbesser werden, daß man zusätzlich pulverförmige, nicht-or ganische Füllstoffe oder Metallpulver mit guter War meleitfähigkeit und höherer Dichte als das Kunst stoffpulver mitverwendet. Diese Pulver von derarti gen Stoffen können einfach mechanisch mittels eine geeigneten Mischvorrichtung eingemischt werden Für diesen Zweck eignen sich beispielsweise Pulve von Calciumcarbonat, Magnesiumsulfat, Zinkweiß Ton, Talkum oder Aluminium.

Da gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren voi allen Dingen Formkörper mit einer sehr festen Ober flächenschicht hergestellt werden sollen, werden ah Kunststoff in Pulverform vor allem hart eingestellt« Polymere verwendet, beispielsweise Polypropylen Polyäthylen hoher Dichte, Polyamide, ABS-Harze hart eingestelltes Polyvinylchloridharz und/oder Polycarbonate. Erfindungsgemäß hergestellte Formkörper, deren Oberflächenschicht aus einem Polyvinylchloridharz besteht, haben flammhemmende Ei genschaften und eignen sich daher besonders gut al: Baumaterial und für Transportvorrichtungen. Um du feuerhemmenden Eigenschaften noch zu fördern kann in die Oberflächenschicht ein relativ großer Anteil eines nicht-organischen Materials in Pulver- ode; Faserform eingebaut werden. Da die Oberflächen schichten der erfindungsgemäß hergestellten Form körper eine möglichst hohe mechanische Festigkei aufweisen sollen, werden sie nur sehr schwach ge schäumt, und selbst wenn eine starke Schaumbildunj stattfindet, wird diese so gelenkt, daß die Schaumzel len eine Kugelform beibehalten. Falls derartige Form körper für Transportvorrichtungen verwendet werder sollen, ist es jedoch oft erwünscht, daß sie eine wei chere Oberfläche aufweisen, und in diesem Fall kanr dem pulverförmigen Kunststoff ein größerer Antei an Treibmittel zugesetzt werden, so daß vielflächigc Zellen in der Oberflächenschicht gebildet werden. Fü; derartige Anwendungszwecke wird vorzugsweise al; pulverförmige Komponente ein vernetzbarer Kunst stoff eingesetzt, wobei man das Vernetzungsmitte oder Treibmittel zweckmäßig mittels einer Walze ode: einer Extrudiervorrichtung in den Kunststoff einar beitet und dieses Gemisch anschließend zu einem fei nen Pulver zerkleinert. Wenn man als pulverförmige Kunststoffkomponente einen vernetzbaren thermo plastischen Kunststoff einsetzt, wird dadurch di< Stoßdämpfung der Formkörper verbessert und die Menge des aus dem Formwerkzeug ausfließendei Materials verringert. Falls ein Formwerkzeug verwendet wird, dessen innere Oberfläche ein Muster auf weist, lassen sich außerdem auf der Oberfläche de; Formkörpers sehr schöne Musterungen erzielen. Di< Dicke der Oberflächenschicht bei den erfindungsge mäßen Fcrmkörpern beträgt etwa 0,5 bis 15 mm, wo bei Dicken von 2 bis 7 mm bevorzugt sind.

Die in den eingesetzten Formmassen vorliegend« granulatförmige Kunststoffkomponente kann ein be liebiges thermoplastisches Polymer sein, das eine aus reichende Fließfähigkeit aufweist, wenn das Treibmittel sich zersetzt oder verdampft. Außerdem könnei Mischungen aus solchen Kunststoffen und natürli

chem oder synthetischem Kautschuk verwendet werden. Auf jeden Fall ist es jedoch im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens wichtig, daß der granulatförmige Kunststoff eine größere Teilchengröße aufweist als der pulverförmige Kunststoff und daß er außerdem über 5 Gewichtsteile eines Treibmittels, bezogen auf 100 Gewichtsteile des Kunststoffes, aufweist, und daß er ferner ein Vernetzungsmittel enthält. Im allgemeinen soll die Teilchengröße einem Zehn-Maschensieb oder einem gröberen Sieb entsprechen, vorzugsweise einem Fünf-Maschensieb oder einem noch gröberen Sieb. Im Hinblick auf eine gute Trennung der Granulate von den Pulverteilchen während des Drehvorganges des Formwerkzeuges sollen die Granulate vorzugsweise Kugelform oder eine ähnliche Gestalt aufweisen, doch kann man auch kleine Würfelchen oder kleine Parallelepipede, die rechteckig sind, verwenden. Außerdem ist für das Granulat jede beliebige Gestalt brauchbar, wie sie durch ein einfaches mechanisches Zerkleinern oder Pulverisieren von Kunststoffen erhalten wird. Das Mengenverhältnis von pulverförmigem zu granulatförmigem Material kann an sich beliebig gewählt werden, doch liegt das Gewichtsverhältnis von pulverförmigem zu granulatförmigem Kunststoff im allgemeinen im Bereich von 2:8 bis 9:1.

Die erfindungsgemäß hergestellten Formkörper sollen einen gut geschäumten Kern aufweisen, und daher werden vernetzbare Kunststoffe eingesetzt. Wenn die Formmasse aus einem nicht vernetzbaren Kunststoffpulver und einem vernetzbaren Kunststoffgranulat besteht, schmilzt das pulverförmige Material beim Erhitzen des Formwerkzeuges auf und bildet die Außenschicht, und gleichzeitig findet dann eine Vernetzung und Aufschäumung des vernetzbaren; granulatförmigen Kunststoffes statt, wodurch die Schaumzellen außerordentlich stabil werden und das durch das Treibmittel erzeugte Gas nur schwierig entweichen kann. Auf diese Weise wird ein ausreichender innerer Druck innerhalb des Formwerkzeuges eingestellt und dadurch werden Formkörper mit gutem Aussehen erzeugt, welche eine hohe Formbeständigkeit haben und eine ausgezeichnete mechanische Festigkeit aufweisen. Außerdem sind dl·: Oberflächenschichten dieser Formkörper sehr gleichmäßig in bezug auf ihre Dicke und sind gut mit der Kernschicht im Inneren verbunden.

Es wurde vorstehend bereits darauf hingewiesen, daß die erfindungsgemäß verarbeiteten Formmassen auch hohle Glaskügelchen, Aggregate leichten Gewichtes, Holzspäne oder nicht-schäumbaren Kunststoff enthalten können, wodurch sich Formkörper modifizierter Art herstellen lassen. Insbesondere kann den Formkörpern auf diese Weise eine hohe Wärmebeständigkeit, eine hohe mechanische Festigkeit oder die Eigenschaft der Schwimmfähigkeit verliehen werden. Insbesondere Kunststoffabfälle enthalten üblicherweise Holzspäne, Metallspäne, Sand oder andere Füllstoffe, und es ist ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens, daß man derartige Kunststoffabfälle in die innere Kernschicht der Formkörper einbauen kann und diesen damit sehr wünschenswerte und vorteilhafte Eigenschaften verleihen kann. Diese weiteren Zusatzstoffe sollen dabei eine Teilchengröße derart aufweisen, daß diese zwischen der Größe des Kunststoffes in Pulverform und zwischen derjenigen des Kunststoffes in Granulatform liegt. Wenn man ein Formwerkzeug mit einer solchen aus mindestens drei

verschiedenen Kunststoffkomponenten bestehenden Formmasse beschickt und dann in der vorstehend beschriebenen Weise die Formmasse unter Rotieren des Formwerkzeuges zum Schäumen bringt, so erhält man Formkörper, welche aus drei verschiedenen Schichten bestehen, wobei der Kern sehr stark geschäumt ist, dann folgt eine nichtgeschäumte Schicht und schließlich folgt eine nur leicht geschäumte Oberflächenschicht. Derartige Formkörper weisen trotz des leichten Gewichtes eine hohe mechanische Festigkeit und eine hohe Stoßdämpfung auf, so daß sie sich insbesondere als Auskleidungsmaterial für das Innere von Automobilen eignen. Durch geeignete Auswahl des Kunststofftyps mit der mittleren Teilchengröße kann auch die Haftung zwischen der inneren geschäumten Schicht und der Oberflächenschicht verbessert werden, da der für die äußere Schicht verwendete Kunststofftyp im allgemeinen keine besonders gute Verträglichkeit mit dem für die geschäumte Kernschicht verwendeten Typ aufweist.

Das in den Formmassen verwendete Treibmittel hat eine über dem Erweichungspunkt der Kunststoffe liegende Zersetzungstemperatur, wobei es sich sowohl um ein organisches als auch um ein anorganisches Treibmittel handeln kann.

Für manche Anwendungszwecke verwendet man auch ein flüchtiges Treibmittel. Das dem pulverförmigen Kunststoff zugesetzte Treibmittel wird üblicherweise mittels einer Mischvorrichtung eingemischt. Dem granulatförmigen Kunststoff wird das Treibmittel dagegen im allgemeinen mittels eines Walzwerkes oder eines Extruders einverleibt.

Auf Grund der Mitverwendung eines Vernetzungsmittels soll der Vernetzungsvorgang zwecks Erhöhung der Fließfähigkeit vor dem Schäumen stattfinden, und daher liegt die Zersetzungstemperatur des Treibmittels üblicherweise höher als die Zersetzungstemperatur des Vernetzungsmittels.

Die erfindungsgemäß hergestellten Formkörper weisen im allgemeinen Oberflächenschichten auf, welche auf das Ein- bis Dreifache volummäßig ausgedehnt sind, während die innere oder Kernschicht um das Fünf- bis Dreißigfache Volumen ausgedehnt ist. Der gesamte Formkörper weist eine Volumenvergrößerung um etwa das Zwei- bis Zehnfache auf.

Als Formwerkzeug werden üblicherweise verschließbare Formen verwendet, die aber nicht unbedingt luftdicht sein müssen. Um jedoch Formkörper mit gut aussehender Oberfläche herzustellen, während doch die Dichte des Fonnkörpers an sich niedrig ist, muß der Innendruck im Formwerkzeug während des Schäumvorganges möglichst hoch sein. Es kann ein Formwerkzeug aus einem üblichen Gußmetall verwendet werden, doch kann man auch Formen aus gebogenen Stahlplatten oder durch einen Schweißvorgang erzeugte Formen verwenden. Da die Oberfläche der Formkörper durch die Wärmeübertragung von der Außenseite des Formwerkzeuges her durch Wärmeleitung in das Innere der Form erzeugt wird, schmilzt auch der Kunststoff in Pulverform zuerst auf. Falls daher eine möglichst gleichmäßige Oberflächenschicht erzeugt werden soll, muß auch das Formwerkzeug gleichmäßig erhitzt werden. In manchen Fällen ist es jedoch wünschenswert, daß bestimmte Teile des Formiörpers eine besonders hohe Festigkeit aufweisen und daß diese daher eine besondere Dicke der Oberflächenschicht haben sollen. Diejenigen Teile des Formwerkzeuges, welche den betreffenden Stellen

des Formkörpers entsprechen, werden daher aus einem Metall mit besonders guter Wärmeleitfähigkeit hergestellt, oder die Form ist an dieser Stelle besonders dünn. Es ist auch möglich, die Innenwandung des Formwerkzeuges mit Unebenheiten zu versehen, so daß sich der pulverförmige Kunststoff an diesen Stellen ansammelt. Außerdem kann man Metallnetze oder Holzlatten an der Innenwand des Formwerkzeuges anbringen, um so die mechanische Festigkeit der Oberfläche des Formkörpers an diesen Stellen zu erhöhen und gleichzeitig die Ausbildung einer dickeren Oberflächenschicht zu ermöglichen. Da sich die Formmasse bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vor dem Schäumen innerhalb des Formwerkzeuges bewegen muß, soll etwa ein Anteil von 10 Volumenprozent des inneren Hohlraumes des Formwerkzeuges nicht von der Formmasse ausgefüllt sein. Wenn dagegen der verbliebene Leerraum in der Form mehr als 50 Prozent beträgt und das Formwerkzeug nur um eine Achse rotiert wird, dann bereitet es Schwierigkeiten, in dem zentral gelegenen Anteil des Formwerkzeuges eine gute Oberflächenschicht auszubilden.

Es ist beim Verfahren nach der Erfindung darauf zu achten, daß das Formwerkzeug während des Erhitzens nur mit einer solchen Geschwindigkeit rotiert wird, daß sich keine Zentrifugalkräfte ausbilden, da sonst die Trennung zwischen dem Kunststoff in Pulverform und dem Kunststoff in Granulatform nicht vollständig ist. Die geeignete Rotationsgeschwindigkeit hängt jedoch von der Art, der Teilchengröße und dem spezifischen Gewicht sowohl des pulverförmigen als auch des granulatförmigen Kunststoffes und weiterhin von der absoluten Größe des Formwerkzeuges ab. Vorzugsweise wird jedoch die Umdrehungsgeschwindigkeit derart gewählt, daß die am schnellsten rotierenden Teile des Formwerkzeuges sich mit einer Geschwindigkeit von höchstens 15 m/Minute und niedriger, vorzugsweise von 5 m/Minute bis 0,1 m/ Minute bewegen. Diese Drehbewegung kann nur um eine Achse stattfinden, doch kann es in manchen Fällen zweckmäßig sein, auch eine Drehbewegung um mehrere Achsen des Formwerkzeuges zu ermöglichen. Durch eine solche mehrachsige Drehbewegung kann man nämlich erreichen, daß sich der Kunststoff ganz gleichmäßig auf der inneren Oberfläche des Formwerkzeuges verteilt, so daß man auch besonders gleichmäßige Oberflächenschichten erhält. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es aber nicht unbedingt nötig, für die Bewegung des Formwerkzeuges eine Rotationsbewegung zu wählen, sondern man kann statt dessen oder zusammen mit der Rotationsbewegung auch eine Vibration durchführen, um mittels einer solchen vibrierenden Bewegung das Kunststoffpulver innerhalb des Formwerkzeuges von dem Kunststoffgranulat zu trennen. Falls man das Formwerkzeug nur einer solchen Vibrationsbewegung aussetzt, erhält man Formkörper, die auf der einen Seite eine gut geschäumte Schicht und auf der anderen Seite eine überhaupt nicht geschäumte Schicht aufweisen. Derartige Formkörper eignen sich beispielsweise als Rückenstütze für Sitzgelegenheiten in Transport- oder Verkehrseinrichtungen.

Das Erhitzen des Formwerkzeuges erfolgt üblicherweise mittels heißer Luft oder mittels Dampf. Bei Anwendung von Dampf ist es möglich, die Temperatur relativ niedrig und die Erhitzungszeit kurz zu halten. Daher wird Dampf bevorzugt. Ein Beheizen mit Dampf verhindert auch, daß sich der Kunststoff oder das Material c'es Formwerkzeuges zersetzt. Um die Trennung des pulverförmigen Kunststoffes von dem KunststoffgranL lat innerhalb des Formwerkzeuges zu

ι ermöglichen, ist es erforderlich, die Temperatur des Formwerkzeuges selbst zu erhöhen, ohne daß jedoch die Formmasse wesentlich erhitzt wird. Auf diese Weise wird nämlich sichergestellt, daß zunächst der pulverförmige Kunststoff an der Innenwandung des

ι» Formwerkzeuges haftet. Auch aus diesem Grund ist ein schnelles Erhitzen des Formwerkzeuges sehr zweckmäßig. Falls man das erfindungsgemäße Verfahren dazu verwendet, um rohrförmige Formkörper herzustellen, und dabei in üblicher Weise das Form-■■> werkzeug mittels Heißluft erhitzt, so bildet sich zwar an der Oberfläche des Rohrs eine dicke Schicht aus, doch ist es schwierig, eine gut geschäumte Kernschicht im Inneren des Rohres herzustellen. Um diesen Schwierigkeiten zu begegnen, kann man beispielsweise trompetenförmig sich ausweitende Verbindungsstücke an beiden Enden der Form anbringen, wodurch es dann möglich ist, dem inneren Rohrteil des Formwerkzeuges eine größere Menge an Heißluft zuzuführen. Andererseits ist es möglich, diesen Ab-

2"i schnitt des Formwerkzeuges besonders dünn auszugestalten oder hierfür ein besonders gut wärmeleitendes Material, wie Aluminium, zu verwenden. Das Formwerkzeug wird üblicherweise auf Temperaturen von 160 bis 400° C erhitzt und die Erhitzungszeit beträgt

in im allgemeinen 15 bis 120 Minuten. Die erfindungsgemäßen Formkörper werden im allgemeinen rasch abgekühlt und zu diesem Zweck wird das Formwerkzeug üblicherweise in einen Wassertank eingetaucht oder mit einer Kühlflüssigkeit abgespritzt. Da die

Γ) Struktur des geschäumten Kunststoffes bzw. des Kunststoffes in der Oberflächenschicht durch rasches Kühlen sehr feinkristallin wird und außerdem das Entweichen des während des Schäumungsvorganges entstehenden Gases verhindert werden kann, lassen

■in sich auf diese Weise Formkörper hoher Festigkeit herstellen. Ein weiterer Vorteil bejteht darin, daß die mechanische Festigkeit der erfindungsgemäß hergestellten Formkörper infolge der festen und relativ dikken Oberflächenschicht ausreichend groß ist, während

4-; der Kompressionswiderstand im Inneren des Formkörpers infolge der ungeschäumten Kernschicht relativ klein ist. Falls eine solche geringere Kompressionsbeständigkeit nicht erwünscht ist, kann man Formkörper mit Hohlräumen, Einschnitten oder Kerben

w beliebiger Form, beispielsweise runder oder rechtekkiger Form, herstellen. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bildet sich dann nämlich auch auf diesen Hohlräumen oder Einschnitten eine mechanisch feste und dicke Oberflächenschicht aus. Auch kann man

τ, in die so erhaltenen Hohlräume oder Einschnitte ein steifes Materia! einführen, beispielsweise einen Betonblock oder Holzstücke. Als weitere Verstärkungsmaterialien, welche in die nicht-geschäumte oder nur schwach geschäumte Oberflächenschicht eingebaut

bo werden können, eignen sich Metallplatten, Profile aus Stahl, Rohre, Draht, Metallgaze, Holzlatten und ähnliches. Auf diese Weise läßt sich die mechanische Festigkeit der Formkörper ganz wesentlich verbessern. Es wurde vorstehend bereits darauf hingewiesen,

_b5 daß eine weitere Möglichkeit zur Verbesserung der mechanischen Festigkeit der erfindungsgemäß hergestellten Formkörper darin besteht, der Formmasse auch noch Granulate eines nicht-schäumbaren oder

nur wenig schäumbaren Kunststoffes zuzusetzen. Wenn man so verfährt, verbleibt dieser als Verstärkung dienende Kunststoff in der geschäumten Kernschicht und verbindet sich gleichzeitig mit der festen Oberflächenschicht, welche die gesamte Oberfläche des Formkörpers überzieht. Auf diese Weise wird demgemäß die mechanische Festigkeit wesentlich verbessert. Bei manchen Ausführungsformen kann auch dieser verstärkende Kunststoff vor Zumischen zu der Formmasse nichttrennbar mit dem schäumbaren Kunststoffmaterial verbunden werden. Beispielsweise kann man zwei Platten oder Folien aus den betreffenden Kunststoffen miteinander verbinden und dann dieses Laminat zu einem Pulver zerkleinern und dieses Pulver der Formmasse einverleiben. Gemäß einer anderen Ausführungsweise kann man den schäumbaren Kunststoff, der in Granulatform in der Formmasse verwendet wird, auch zunächst zu einem dünnen Stab extrudieren, der dann mit einer nichtschäumbaren Schicht aus dem verstärkenden Kunststoff überzogen wird. Dieser Verbundstab wird anschließend in kleine Granulatteilchen unterteilt und der Formmasse einverleibt.

Wie aus dem Vorstehenden ersichtlich wird weisen die erfindungsgemäß herstellbaren Formkörper ein sehr geringes Gewicht auf, zeigen aber trotzdem ausgezeichnete mechanische Eigenschaften. Sie können daher auch zur Herstellung von Formkörpern mit großen Abmessungen eingesetzt werden, beispielsweise als Maschinenunterlagen. Die erfindungsgemäß herstellbaren Formkörper sind daher von großer Bedeutung für viele industrielle Anwendungszwecke.

Die Beispiele erläutern die Erfindung.

Beispiel 1

100 Gewichtsteile Polyäthylen niedriger Dichte, 10 Gewichtsteile Azodicarbonamid und 0,8 Gewichtsteile Dicumylperoxid werden auf einem Walzwerk zu einer gleichförmigen Masse verknetet und dann zu kubischen Pellets mit einer Kantenlänge von etwa

3 mm verformt. 18 g dieser Pellets werden mit 72 g eines pulverförmigen Polyäthylens hoher Dichte (Teilchengröße entsprechend einem 100- bis 200-Maschensieb) und 0,7 g Azodicarbonamid in einem Mischer gut vermischt und dann gibt man diese Formmasse in eine Stahlform der Abmessung 220 mm X 50 mm X 25 mm. Die gefüllte Stahlform wird dann, während man sie mit einer Geschwindigkeit von 4 Umdrehungen pro Minute rotieren läßt, erhitzt und mittels Heißluft 45 Minuten lang auf einer Temperatur von 300° C gehalten. Der so hergestellte Formkörper weist eine nur wenig geschäumte feste Oberfläche mit einer gleichförmigen Dicke von etwa

4 mm und einen gut geschäumten Kernteil auf. Der Formkörper zeigt eine ausgezeichnete Kompressionsfestigkeit und Biegefestigkeit.

Beispiel 2

Man verwendet die in Beispiel 1 beschriebenen Kunststoffe in Granulat- und Pulverform sowie auch die gleiche Stahlform. Das Gewichtsverhältnis von pulverförmigem zu granulatförmigem Kunststoff wird jedoch verändert und auf diese Weise können Formkörper erzeugt werden, deren Volumen durch das Aufschäumen um etwa das Dreifache vergrößert ist, wobei gleichzeitig die Dicke der Oberflächenschicht variiert werden kann. Die so hergestellten Formkörper weisen außerdem eine gute Biegeelastizität auf.

Die nachstehende Tabelle 1 zeigt die Dicke der Oberflächenschicht und die Werte für die Biegeelastizität der so hergestellten Formkörper. Aus den Zahlenwerten ist ersichtlich, daß die Biegeelastizität um so größer ist, je größer die Dicke der Oberflächenschicht ist, und hieraus ergibt sich, daß die Haftung oder Bindung zwischen der Oberflächenschicht und dem geschäumten Kern außerordentlich fest ist.
Tabelle 1

Dicke der Ober	Biegeelastizität
flächenschicht
mm	kg/cm²
0,5	1100
1,0	1630
1,5	2400
2,0	3260
2,5	4130

Beispiel 3

100 Gewichtsteile eines Polyäthylens mittlerer Dichte, 10 Gewichtsteile Azodicarbonamid und 0,3

> Gewichtsteile Dicumylperoxid werden auf einem Walzwerk zu einer gleichförmigen Masse verknetet und aus dieser Masse foi mt man dann kubische Pellets mit einer Kantenlänge von etwa 5 mm (Komponente A). Außerdem vermischt man 100 Gewichtsteile eines

ι im Handel erhältlichen Epoxyharzes, 29 Gewichtsteile Dipropylenglycol, 44 Gewichtsteile Pyromellitsäureanhydrid und 20 Gewichtsteile eines Polyäthylenglycols mit einem Molekulargewicht von 3000 etwa drei Stunden lang bei einer Temperatur von 60° C.

■ Das dabei entstandene Kunststoffprodukt wird abgekühlt und zu einem Pulver mit einer Teilchengröße entsprechend einem 100-Maschensieb oder kleiner verarbeitet (Komponente B).

25 g der Komponente A und 75 g der Komponente B werden in eine Form mit den Abmessungen 220 mm X 50 mm X 25 mm eingefüllt, dann erhitzt und 60 Minuten lang geschäumt, wobei mittels Heißluft auf 320° C erhitzt und gleichzeitig die Form mit einer Geschwindigkeit von 20 Umdrehungen pro Mi-

, nute rotiert wird. Man erhält so einen Formkörper mit einer etwa 3 mm dicken Oberflächenschicht, welche ganz gleichmäßig ist, wobei diese Schicht eine höhere mechanische Festigkeit und eine bessere Biegefestigkeit aufweist als entsprechende Formkörper aus

ι Schaumkunststoff, welche nur aus dem thermoplastischen Kunststoff bestehen. Die Formkörper zeigen außerdem bei einer Temperatur von 100° C eine ausreichende Deformationsbeständigkeit bei Belastung.

Beispiel 4

Pellets mit einem Durchmesser von etwa 3 mm aus Polyäthylen niederer Dichte, welche außerdem ein Vernetzungsmitte! und ein Treibmittel enthalten, sowie ein Pulver aus Polyäthylen hoher Dichte (Schmelzindex 5) mit einer Teilchengröße, die kleiner als ein 100-Maschensieb ist, und ein drei Stunden lang bei 400° C getrockneter Asbest (kanadischer Gütegrad 7M) werden in den in Tabelle II angegebenen Mengenverhältnissen miteinander vermischt. Diese Formmasse wird dann in eine Form, welche ein rechtwinkliges Parallelepiped mit den folgenden Abmessungen darstellt: Höhe 25 mm, Breite 50 mm, Länge 215 mm, eingefüllt und diese Form wird 30 Minuten

lang mittels Heißluft aut 290° C erhitzt, wobei man sie mit einer Geschwindigkeit von 5 Umdrehungen pro Minuten rotieren läßt Anschließend kühlt man das Formwerkzeug mittels Wasser und erhält so geschäumte Formkörper, deren Volumen durch den Schäumungsprozeß um etwa den Faktor 3 zugenommen hat und welche eine Oberflächenschicht von gleichförmiger Dicke aufweisen. In der Kernschicht betrug die Volumenvergrößerung durch Schäumen etwa das Elffache und eine große Menge der zugesetzten Asbestteilchen befindet sich in der Oberflächenschicht mit einer Stärke von etwa 2 mm, welche nicht geschäumt ist. Die Eigenschaften dieser Formkörper sind nachstehend in Tabelle II wiedergegeben.
Tabelle II

Polyäthylen Poly- Asbest Biegeniedriger Dichte äthylen elasti-(Vernetzungs- hoher zität*
mittel u. Schau- Dichte
mer enthaltend)
Granulat Pulver
g g g kg/cm²

18,4
18,4

66,2
58,9

7,4
14,7

3100
4000

• Gemessen bei Dreipunktauflage mit einer Spannweite von 200 mm.

Vergleichsversuch

Es wird eine Formmasse entsprechend der vorstehend angegebenen Zusammensetzung hergestellt, wobei jedoch die Pellets aus Polyäthylen niedriger Dichte durch ein entsprechendes Polyäthylen in Pulverform ersetzt werden, wobei die Pulverteilchen durch ein 100-Maschensieb hindurchgehen. Aus dieser Formmasse wird in der vorstehend beschriebenen Weise ein Formkörper hergestellt, der jedoch eine völlig gleichförmige Struktur aufweist. Die Eigenschaften dieser Formkörper sind nachstehend in Tabelle III wiedergegeben.

Tabelle III

	Polyäthylen	Poly	Asbest	7,4	Biege
	niedriger Dichte	äthylen		14,7	elasti
	(Vernetzungs	hoher		zität*
	mittel u. Schäu	Dichte
	mer enthaltend)
	Pulver	Pulver
	g	g	g	kg/cm²
Nr. 1	18,4	66,2	1100
Nr. 2	18,4	58,9	1200

• Gemessen bei D.xipunktauflage mit einer Spannweite von 200 mm.

Aus einem Vergleich der Zahlenwerte der Tabellen II und III ergibt sich, daß die erfindungsgemäß hergestellten Formkörper eine wesentlich bessere Biegeelastizität aufweisen.

Dies dürfte auch mit davon herrühren, daß sich der als Verstärkungsmaterial eingesetzte Asbest vor allem in der Oberflächenschicht anreichert.

Beispiel 5
Aus den schäumbaren Peiiets von Beispiel i werden mittels eines Extruders Platten von 2 mm Dicke hergestellt. Anschließend erhitzt man eine 1 mm dicke Platte aus einem Polyäthylen hoher Dichte und verbindet dieses durch Laminierung mit der zuerst genannten Platte von 2 mm Dicke. Dieses Verbundmaterial wird dann zu würfelförmigen Pellets mit einer Kanteniänge von etwa 3 mm zerkleinert. Wenn man diese Pellets zusammen mit dem in Beispiel 1 beschriebenen Kunststoffpulver unter den dort angege-

:o benen Bedingungen verarbeitet, so erhält man Formkörper mit sehr hoher Kompressionsfestigkeit, da sich im Inneren des geschäumten Kerns eine Art Gerüst aus dem nichtschäumbaren Polyäthylen hoher Dichte gebildet hat.

Beispiel 6

Zu der in Beispiel 1 beschriebenen Formmasse werden 20 g Granulat aus einem Mischpolymerisat von Äthylen und Vinylacetat mit einer Kanteniänge

-'" von etwa 1 mm zugesetzt. Diese Formmasse wird dann unter den Bedingungen von Beispiel 1 zu Formkörpein verarbeitet. Man erhält so einen aus drei Schichten bestehende ii Formkörper, wobei die eine Schicht aus Polyäthylen, die andere Schicht aus dem Äthy-

:i len-Vinylacetat-Mischpolymer und die dritte Schicht aus vernetztem Polyäthylen besteht.

Beispiel 7

100 Gewichtsteile eines Äthylen-Vinylacetat-Mischpolymers, 5 Gewichtsteile Azodicarbonamid und 1,2 Gewichtsteile Dicumylperoxid werden auf einem Walzwerk zu einer gleichförmigen Masse verar beitet und dann stellt man aus dieser Masse ein Pulvei mit einer Teilchengröße kleiner als einem 50-Maschensieb entspricht her. 100 g dieses Pulvers werden mit 100 g der in Beispiel 1 beschriebenen Kunststoffpellets vermischt und diese Formmasse wird in eine Form aus Stahlplatten mit den Abmessungen 100 mm X 300 mm X 50 mm eingefüllt, wobei die innere Oberfläche der Form Unebenheiten bzw. mit Ausnehmungen versehene Stellen aufweist. Die gefüllte Form wird 30 Minuten lang mittels Dampf mit einem Druck von 12 kg/cm² erhitzt und dabei rotiert Auf diese Weise erhält man Formkörper, deren Volumen durch den Schäumungsprozeß um etwa das Sie benfache zugenommen hat und welche auf der Ober fläche Unebenheiten oder Einkerbungen aufweisen welche dem Muster auf der Innenfläche der Form ent sprechen. Infolgedessen weisen die Formkörper einer großen Reibungswiderstand auf.

Beispiel 8

Zu der Formmasse von Beispiel 1 werden jeweili 5 g hart eingestelltes Polyvinylchlorid, Polystyrol unc Polyamid in Form von Pellets mit einer Kantenlänge von etwa 3 mm zugesetzt. Dann wird die Formmasse unter den in Beispiel 1 angegebenen Bedingunger weiterverarbeitet. Man erhält so Formkörper mit ei ner glatten Oberflächenschicht, deren innerer ge schäumter Kernteil das hart eingestellte Polyvinyl chlorid, Polystyrol und Polyamid enthält.

Beispiel 9

Eine Formmasse der nachstehend angegebener Zusammensetzung wird in einer Form zur Herstellung von Maschinenunterlagen 70 Minuten lang mittel; Heißluft auf 350° C erhitzt, wobei das Formwerkzeuj mit einer Geschwindigkeit von 0,5 Umdrehungen prc

Minute rotiert. Nach Beendigung des Schäumungs- * Vorganges wird die Form mittels Abspritzen mit Wasser rasch abgekühlt und auf diese Weise wird eine Maschinenunterlage mit einer Dichte von 0,3 g/cm³ und dem in Fig. 1 wiedergegebenen Aussehen hergestellt:

Zusammensetzung der Formmasse:

Polyäthylen hoher Dichte

(Schmelzindex: 2, !00 bis 200 Maschen) 15,3 kg Polyäthylen niedriger Dichte

(Schmelzindex: 1, 30 bis 50 Maschen) 4,0 kg

Azodicarbonamid 0,2 kg

Sehäumbare Pellets

(Durchmesser 6 mm, Länge 6 mm) 2,1 kg

Zusammensetzung der schäumbaren Pellets:
Polyäthylen hoher Dichte 50 Gewichtsteile

Polyäthylen niedriger Dichte 50 Gewichtsteile Azodicarbonamid 10 Gewichtsteile

Dicumylperoxid 0,8 Gewichtsteile

Diese Maschinenunterlage weist eine mechanisch feste Oberflächenschicht auf und zeigt eine gemäß JIS-Z-0602 gemessene Durchbiegung, wie sie in Fig. 2 Kurve A wiedergegeben ist. Diese Meßwerte bestätigen die hohe mechanische Festigkeit. Außerdem genügte die Maschinenunterlage dem Falltest und wies eine Kompressionsfestigkeit entsprechend den Bestimmungen von JIS-Z-0602 auf (Japanese Industrial Standard).

Vergleichsvcrsuch

Wenn man eine Formmasse der vorstehend angegebenen stofflichen Zusammensetzung herstellt, aber aus dem pulverförmigen Polyäthylen hoher Dichte, dem pulverförmiger) Polyäthylen niedriger Dichte und dein Azodicarbonamid zunächst mittels eines Extruders Pellets der Abmessungen 6 mm X 6 mm herstellt und diese mit den schäumbaren Pellets gleicher Abmessungen zu einer Formmasse kombiniert und diese Formmasse in gleicher Weise verarbeitet, so erhält man Maschinenuntcrlagen, deren Oberflächenschicht nicht ausreichend ausgebildet ist, wie sich aus der geringeren Festigkeit ergibt (vergleiche Fig. 2 Kurve B).

Beispiel 10

Verstärkungseinlagen aus Stahlplatten mit der in Fig. 3 dargestellten Ausbildung werden an beiden Enden eines Formwerkzeuges zur Herstellung einer Maschinenunterlagc gemäß Fig. 1 eingelegt, und dann stellt man den Formkörper unter den in Beispiel 9 angegebenen Bedingungen her. Die Verstärkungseinlage aus Stab! wird dabei derart in das Formwerkzeug eingelegt, daß die Enden etwa 3 mm von der Oberflächenschicht der Maschinenunterlage entfernt sind. Der größere Anteil der Verstärkungsanlage befindet sich daher innerhalb der Oberflächenschicht. Bei dieser Maschinenunterlage ist daher derjenige Teil, in welchen die Greifer eines Gabelstaplers eingreifen, durch die Metalleinlage wesentlich verstärkt und diese Maschinenunterlage zeigt daher eine gute Schockbeständigkeit und eine sehr geringe Durchbiegung (vergleiche Fig. 2 Kurve C).

Beispiel 11

100 Gewichtsteile Polypropylen mit einem Schmelzindex von 1,3, 5 Gewichtsteile Azodicarbonamid. 5 (iewiehtsiciie Polybutadien und

5 Gewichtsteile 1,10-Decan-bis-sulfonazid

[NjSO₂(CH₂) ₁₀SO₂N₃] werden auf einem Walzwerk zu einer gleichförmigen Masse verarbeitet, und diese wird dann zu Pellets mit einer Kantenlänge von 3 mm ' zerkleinert. 90 g einer Formmasse, welche 30 Gewichtsprozent dieser Pellets und 70 Gewichtsprozent eines nur wenig Treibmittel enthaltenden Polypropylenpulvers enthält, werden in eine aus Stahlpiattcn bestehende Form eingefüllt, weiche die Abmessungen

i" 22 cm X 5 cm X 2,5 cm aufweist. Die gefüllte Form wird mittels Heißluft 45 Minuten lang auf 300° C erhitzt und dabei mit einer Geschwindigkeit von 10 Umdrehungen pro Minute rotiert. Auf diese Weise w erden Formkörper mit einer mechanisch festen

r> Oberflächenschicht gleichförmiger Dicke von etwa 2 mm erhalten, die außerdem insgesamt eine hohe mechanische Festigkeit aufweisen (vergleiche Fig. 4).

Beispiel 12

-'" Eine Formmasse aus 72 g pulverförmigem Polyvinylchlorid mit einer Teilchengröße entsprechend einem 100-Maschensieb und kleiner, 1 g Azodicarbonamid und 8 g der in Beispiel 9 beschriebenen vernetzbaren und schäumbaren Pellets wird in eine Aluminiumform ei.igefüllt, welche ein Innenvolumen von 240 ml aufweist. Man erhitzt mittels Wasserdampf von 10 kg/cm² 15 Minuten lang und läßt dabei die Form mit einer Geschwindigkeit von 8 Umdrehungen pro Minute rotieren. Anschließend kühlt man die Form mittels Wasser ab und erhält dadurch einen Formkörper mit einer gleichmäßigen Oberflächenschicht aus Polyvinylchlorid (vergleiche Fig. 5). Diese Oberflächenschicht weist flammhemmende Eigenschaften auf und außerdem ist die Bindung in dem Formteil zwischen dem Polyvinylchlorid und dem vernetzten Polyäthylen recht gut.

Wenn man in der vorstehend angegebenen Formmasse die 72 g pulverförmiges Polyvinylchlorid durch eine Mischung aus 52 g Polyvinylchloridpulver und 20 g granulatförmiges Äthylen-Vinylacetat-Mischpolymer (Teilchengröße mit einer Kantenlänge von etwa 1 mm) ersetzt, so erhält man einen Formkörper bei dem sich das Äthylen-Vinylacetat-Mischpolymer im Zentrum der Polyvinylchloridschicht eingelagert hat, und in diesem Fall ist die Bindung zwischen der inneren geschäumten Polyäthylenschicht und der Oberflächenschicht aus Polyvinylchlorid sehr gut.

Beispiel 13

2 kg der in Beispiel 9 beschriebenen vernetzbaren Kunststoffpellets werden mit 18 kg pulverförmigem ABS-Kunststoff (Teilchengröße kleiner als 100-Maschensieb) vermisch¹ und in eine Stahlform eingefüllt, welche derart ausgestaltet ist, daß man damit Formkörper mit Einkerbungen der in Fig. 6 dargestellten Art herstellen kann. Diese Form hat die Abmessungen 1000 mm X 1000 mm X 150 mm und wird 60 Minuten lang auf 330^r C erhitzt, wobei man sie mit einer Geschwindigkeit von einer Umdrehung pro Minute rotieren läßt. Anschließend kühlt man die Form rasch ab. Dieser Formkörper zeigt eine gleichförmige Oberflächenschicht aus dem ABS-Kunststoff und er zeigt außerdem ausgezeichnete Eigenschaften in bezug auf die Biegeelastizität. Außerdem hat sich die Oberflächenschicht auch an den Stellen der Einkerbungen ausgebildet und daher werden bei der Prüfung der Durchbiegung und der Kompressionsfestigkeit gleichfalls sehr gute Ergebnisse gemessen.

Beispiel 14

50 Gewichtsteile Hochdruck-Polyäthylen, 50 Gewichtsteile Mitteldruck-Polyäthylen, 1 Gewichtstei! Dicumylperoxid und 5 Gewichtsteile Azodicarbonamid werden auf einem Walzenwerk zu einer gleichförmigen Masse verarbeitet und dann zerteilt man diese zu Granulaten mit einer Kantenlänge von etwa 5 mm.

Eine Formmasse aus 40 g eines pulverförmigen Mitteldruck-Polyäthylens und 40 g der vorstehend beschriebenen Kunststoffgranulate

werden in eine Form mit den Abmessungen 200 mm x 50 mm X 25 mm eingefüllt. Man erhitzt die gefüllte Form 60 Minuten lang auf 250° C in einem Thermostat, der mit einer Schüttelvorrichtung versehen ist, welche mit einer Hublänge von 50 mm in horizontaler Richtung bei einer Geschwindigkeit von 60 Hublängen je Minute vibriert. Der so hergestellte Formkörper hat eine Dichte von 0,35 g/cm' und besteht aus einer gut geschäumten Schicht und einer starren, mechanischen, festen Kunststoffschicht, wobei diese beiden Schichten gut haftend miteinander verbunden sind.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von Formkörpern aus Kunststoff, die über einem Kern oder einer Schicht mit Schaurostruktur eine nicht oder nur wenig geschäumte Schicht aufweisen, bei dem thermoplastische Kunststoffteilchen unterschiedlicher Größe, von denen zumindest die größeren Teilchen ein Treibmittel enthalten und vorzugsweise in Form eines Granulats vorliegen und die kleineren Kunststoffteilchen vorzugsweise als Pulver vorliegen, in eine Form eingebracht werden, die Form erhitzt und die gemischten Teilchen in der Form bewegt werden, bis die Teilchen in der Hitze schmelzen und sich das Treibmittel zersetzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffteilchen mit deutlich größerer Teilchengröße ein Vernetzungsmittel enthalten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Kunststoffteilchen mit deutlich kleineren Abmessungen ein Vernetzungsmittel enthalten.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Kunststoffteilchen mit deutlich größerer Teilchengröße mindestens um den Faktor 3 und vorzugsweise um den Faktor 10 von den Kunststoffteilchen mit deutlich kleineren Abmessungen unterscheiden, jeweils bezogen auf den Durchmesser einer Kugelform.

4. Verfahren nach Anspruch I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kunststoffteilchen-Mischung mit Verstärkungsmitteln, Füllstoffen oder anderen Zusatzstoffen in Pulver- oder Faserform verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kunststoffteilchen-Mischung mit Kunststoffabfall mit einer Teilchengröße verwendet wird, welche zwischen derjenigen der Teilchen mit deutlich größerer Teilchengröße und der Teilchen mit deutlich kleinerer Teilchengröße liegt.