DE2542452A1

DE2542452A1 - Verfahren zur herstellung von schaumstoff-formkoerpern aus olefinpolymerisaten

Info

Publication number: DE2542452A1
Application number: DE19752542452
Authority: DE
Inventors: Gerhard Grab; Udo Ing Grad Haardt; Dieter Dipl Ing Karau; Heinrich Dipl Chem Dr Wirth
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1975-09-24
Filing date: 1975-09-24
Publication date: 1977-04-14
Also published as: IT1077006B; FR2325489A1; AT352404B; ATA707576A; DE2542452B2; FR2325489B1; BE846442A; SE420840B; GB1560630A; DK429776A; SE7610474L; CH598938A5; DE2542452C3

Description

BASF Aktiengesellschaft

Unser Zeichen: O.Z. 31 5ββ Fre/Wil 67ΟΟ Ludwigshafen, 22.9-1975

Verfahren zur Herstellung von Schaumstoff-Formkörpern aus Olefinpolymerisaten

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Schaumstoff-Formkörpern aus Olefinpolymerisaten durch Zusammenpressen von schaumförmigen Teilchen mit Gasen auf 20 bis 80 % des ursprünglichen Schüttvolumens, Einfüllen der zusammengepreßten Teilchen in eine geschlossene Form und Entspannen des Gasdrucks im Innenraum der Form.

Formkörper aus schaumförmigen Olefinpolymerisaten werden nach dem derzeitigen Stand der Technik hergestellt, indem man schaumförmige Teilchen in Formen lose einfüllt, sie mittels eines durch ihre Zwischenräume hindurchströmenden Heizmediums erhitzt und sie durch ejnen äußerlich aufgebrachten mechanischen Druck versintert (vgl. DT-AS 1 629 295 und DT-AS 1 629 28I). Dieses Verfahren verlangt Formen mit einer aufwendigen Mechanik zur Bewegung eines Teils der Forminnenwand, um den erforderlichen Druck zu erzeugen. Es ist deshalb beschränkt auf Formkörper mit einfacher Geometrie.

Es war auch vorgeschlagen worden, feinteilige schaumförmige Olefinpolymerisate mit Bindemitteln zu mischen, die Mischung zusammenzupressen und unter Druck auszuhärten (vgl. DT-OS 1 669 648). Da das Bindemittel einen anderen chemischen Aufbau als das schaumförmige Material besitzt, ergaben sich nach diesem Verfahren Produkte mit veränderten Eigenschaften, wie z. B. die Beständigkeit gegenüber Chemikalien oder Umwelteinflüssen.

Aus der DT-OS 1 629 316 ist schließlich ein Verfahren zur Herstellung von Schaumstoff-Formkörpern durch Verbinden von schaumförmigen Teilchen aus Olefinpolymerisaten unter Druck und Wärme in einer Form bekannt, wobei man die geschäumten Teilchen in einer geschlossenen Form durch Einpressen von Gasen zusammenpreßt, das Volumen des Innenhohlraums der Form verringert oder

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die geschäumten Teilchen außerhalb der Form mit Gasen zusammenpreßt und in eine geschlossene Form füllt, und anschließend den Druck im Innenraum der Form durch Entspannen des Gases verringert. Die Verschweißung der Teilehen erfolgt beim Entspannen des Gases, wobei die Oberflächen der geschäumten Teilchen vor dem Einbringen in die Form oder in der Form bei loser Schüttung der Teilchen mit Heißluft erwärmt wurden. Nach diesem Verfahren sind lange Heizzeiten notwendig und es ist sehr schwierig, gleichmäßig gut verschweißte Teilchen herzustellen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Herstellung von Schaumstoff-Formkörpern, ohne daß die oben erwähnten Nachteile auftreten.

Die Aufgabe wurde dadurch gelöst, daß man Wasserdampf mit einem Druck, der gleich oder größer ist als der Druck, der beim Einfüllen der Schaumteilchen in der Form wirksam war, in die mit zusammengepreßten Schaumstoffteilchen gefüllte Form einleitet.

Unter Olefinpolymerisaten im Sinne der Erfindung sollen Polymerisate von Olefinen mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen verstanden werden. Für das Verfahren eignen sich insbesondere solche Olefinpolymerisate, deren Röntgenkristallinität bei 25°C über 20$liegt, So kommen z.B. Homopolymerisate des Äthylens bzw. Propylens oder Copolymerisate dieser Monomeren in Frage. Insbesondere eignen sich für das Verfahren Copolymerisate des Äthylens mit anderen äthylenisch ungesättigten Monomeren, die mindestens 50 Gewichtsprozent des Olefins einpolymerisiert enthalten. Besonders geeignet sind Copolymerisate des Äthylens mit 5 bis 30 Gewichtsprozent Estern der Acryl- oder Methacrylsäure oder Vinylcarbonsäureestern. Unter den Comonomeren haben die Ester der Acrylsäure des n-Butylalkohols und des t-Butylalkohols und das Vinylacetat eine besondere Bedeutung. Auch können Gemische der Olefinpolymerisate untereinander oder mit anderen polymeren Verbindungen verwendet werden.

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Unter Herstellen von Schaumstoff-Formkörpern aus Olefinpolymerisaten durch Zusammenpressen von schaumförmigen Teilchen mit Gasen, Einfüllen der zusammengepreßten Teilchen in eine Form und Entspannen des Gasdruckes im Innenhohlraum der Form wird das beschriebene Verfahren verstanden. Danach werden Polyolefin-Schaumstoffpartikeln, die teilweise vernetzt sein können und vorzugsweise 20 bis 80 Gew.% Gelanteile enthalten,. in eine nicht gasdicht schließende Form, die Perforationen enthält und von druckdichten Kammern umschlossen ist, gegen einen Staudruck (A) pneumatisch eingefüllt. Der Staudruck beträgt vorteilhaft 1,5 bis 3,5 bar. Dabei werden die Olefinpolymerisat-Teilchen in ihrem Volumen auf 20 bis 80$ des ursprünglichen Schüttvolumens verkleinert, so daß kleine Einfüllöffnungen und kleine Formteilquerschnitte möglich sind.

Nach dem vollständigen Füllen des Formenhohlraumes wird der Gasdruck auf Normaldruck entspannt. Die Partikeln dehnen sich infolge der Rückstellkräfte der eingeschlossenen komprimierten Luft aus und verdrängen dadurch weitgehend die zwischen den

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Schaumstoffpartikeln befindliche Luft, ohne daß sie miteinander verschweißen.

Beim nächsten Arbeitsschritt wird durch die Formkammern Wasserdampf mit einer Temperatur von 112 bis 145⁰C bis zu einem vorgegebenen Staudruck (B), der gleich oder höher liegt als der Einfülldruck (A) von 1,5 bis 3,5 bar, eingeleitet. Dieser Vorgang erfolgt in wenigen Sekunden, bevorzugt in weniger als 20 Sekunden, was zur Erzielung eines formgetreuen Schäumstoff-Formkörpers wichtig ist. Nach Erreichen des eingestellten Staudrucks (B) kann nach Bedarf dieser Druck kurze Z§it, vorzugsweise 0,5 bis 5 Sekunden, aufrechterhalten werden.

Als nächster Arbeitsschritt erfolgt die Entspannung der Formkammern vom Dampfdruck auf Normaldruck. Dadurch dehnen sich die Partikeln erneut aus, schmiegen sich eng aneinander und verschweißen an den erwärmten Oberflächen. Zum Zwecke der raschen Abkühlung kann man nun Wasser oder Kaltluft durch die Formkammern hindurchleiten oder Sprühiüsen in den Formkammern wirksam werden lassen.

Es kann auch von Vorteil sein, die Formkammern vor dem Druckaufbau mit Wasserdampf von der in ihnen enthaltenen Luft mit Dampf von 100⁰C freizuspülen.

Man erhält nach dem erfindungsgemäßen Verfahren Schaumstoff-Formkörper, die dem vorgegebenen Formhohlraum entsprechen, wobei die Verschweißung der Schaumpartikeln nahezu vollständig ist. Bei einem Bruchversuch erfolgt zu mehr als 90 % der Bruch durch den Schaumstoff, also nicht entlang der Partikelgrenzflächen.

Beispiel 1

In eine Form von 0,75 Liter Inhalt, die kleine schlitzförmige Perforationen enthält und von 2 Kammern umschlossen ist, wurden 1,5 Liter schaumförmiger Rundteilchen von 6 mm Durchmesser aus Polyäthylen mit einer Schüttdichte von 0,0125 g/cm-⁵, die kein Treibmittel mehr enthielten, eingefüllt. Die Schaumstoffteilchen hatten einen Gelgehalt von 48 Gew.^. Das Einfüllen der Schaum-

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Stoffteilchen erfolgt aus einem Druckbehälter über eine Schlauchleitung durch eine verschließbare öffnung in der Formwand. Der Behälter stand unter einem regelbaren Druck von 3*0 bar. Während des Einfüllvorganges stellten Überdruckventile in den Kammern einen Staudruck (A) von 2 bar ein. Nach dem Füllen der Form wurde die Einfüllöffnung gasdicht geschlossen und die Kammern entspannt. Anschließend wurden die Dampfkammern bei geöffneten Ventilen mit strömendem Wasserdampf gespült. Nach Schließen der Ventile baute sich ein Wasser dampf druck in den Kammern von 2,3 bar auf. Nach Erreichen dieses Druckes wurde die Dampfzuführung abgestellt und die Kammern sofort entspannt. In die Kammern wurde nun durch Sprühdüsen Wasser zur Kühlung eingeleitet. Nachdem der Formkörper ausreichend gekühlt war, wurde er entnommen.

Der gesamte Arbeitszyklus setzt sich wie folgt zusammen:

Schließen der Form	Beispiel 2	3 see
Druckaufbau in den Formkammern	3 see
Füllen	12 see
Entspannen	4 see
Spülen der Formkammern	10 see
Dampfdruckaufbau	4 see
Entspannen	1 see
Wasserkühlung	120 see
öffnen der Form	3 see
Gesamtzyklus	l60 see

In der Vorrichtung wie im Beispiel 1 beschrieben wurden 1,8 Liter Schäumst off partikeln aus Polyäthylen der Schüttdichte 0,0136 g/cnr von 8 mm Durchmesser und einem Gelgehalt von 60 Gew.% bei einem Staudruck (A) von 2,2 bar eingefüllt. Nach dem Entspannen wurden die Kammern mit Wasserdampf gespült und ein Wasserdampfdruck (B) von 2,8 bar aufgebaut. Dieser Druck wurde über 5 see aufrechterhalten. Nach dem Entspannen wurde die Form unter Durchleiten von Luft durch die Kammern gekühlt. Das Formteil zeigte eine gut verschweißte Oberfläche. Beim Bruchversuch erfolgt zu mehr als 90 % der Bruch durch die Zellen hindurch.

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Vergleichsversuche

In eine Kastenform von 4,1 1 Inhalt wurden jeweils unter gleichen Bedingungen 9*0 1 PE-Schäumstoffkugeln mit einer Schüttdichte von 0,013 g/cnr und 6 mm Durchmesser bei einem Staudruck in der Form von 2,0 bar und einem Fülldruck von 2,6 bar gefüllt.

Im ersten Versuch wurde das Verschweißen der Partikeln mit Hilfe von Wasserdampf, im zweiten Versuch mit Hilfe von Heißluft vorgenommen. Die dabei benötigten Zeiten (in see) für die einzelnen Schritte gliedern sich wie folgt:

Vergleichsversuche 1 2

Wasserdampf Heißluft (350⁰C), max. 2,6 bar Formwandtemperatur

ca. 14⁰C)

Form schließen 5 5

Druckaufbau mit Luft (2,0 bar) 2 2

Füllen der Form 20 20

Entspannen der Form 3

Spülen der Formkammern mit
Wasserdampf bzw. Vorheizen
der Formkammern mit Luft 5 4-00

Dampfdruckaufbau bzw. Durchleiten von Heißluft (2,6 bar) 12 60

Entspannen 20 20

Wasserkühlung 90 I80

Wartezeit 10 10

öffnen der Form 3 3

Gesamtzeit in see I70 700

Die dabei erhaltenen Schaumstoff-Formteile sind bei Verwendung von Wasserdampf an allen Stellen sehr gut verschweißt und formgetreu. Bei Verwendung von Heißluft ist eine ungenügende Verschweißung der Schaumstoff-Teilchen entlang der Kanten des Formkörpers festzustellen, so daß die Schaumstoff-Teilchen bei äußerer Berührung abbröckeln.

Die verkürzte Heiz- und Kühlzeit bei Verwendung von Wasserdampf 1st technisch und wirtschaftlich sehr vorteilhaft.

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ORIGINAL INSPECTED

Claims

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Patentanspruch

Verfahren zur Herstellung von Schautnstoff-Pormkörpern aus 01efinpolymerisäten durch Zusammenpressen von schaumförmigen Teilchen mit Gasen auf 20 bis 80 % des ursprünglichen Schüttvolumens, Einfüllen der zusammengepreßten Teilchen in eine geschlossene Form und Entspannen des Gasdrucks im Innenraum der Form, Erwärmen und Verschweißen, dadurch gekennzeichnet, daß man zum Erwärmen und Verschweißen der Teilchen Wasserdampf einleitet und einen Wasserdampfdruck aufbaut, der gleich oder größer ist als der Druck, der beim Einfüllen der Schaumstoffteilchen in der Form wirksam war.

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