Verfahren zur Herstellung formbeständiger Zellkörper.
Zellkörper mit geschlossenen Zellen aus thermoplastisehen Massen, z. B. thermoplastischen Kunststoffen und Elastomeren, verlan- dern sich mehr oder weniger bei langerem Gebraueh oder bei längerer Lagerung bei Zimmertemperatur oder bei erhöhter Temperatur dadureh, dass sieh im Laufe der Zeit eine Sehrumpfung einstellt. So kann zum Beispiel bei einem aus Polyvinylehloridmassen hergestellten, vorzugsweise weiehen Zellkörper bei INngerer Lagerung oder Verwendung die Schrumpfung 10% und mehr, ja bis zu 25 o/o betragen (natürliehe Alterung).
Diese Schrumpfung lässt sich vor allem vermutlich darauf zurückführen, dass bei der Herstellung des Zellkörpers durch Expansion unter Er- wärmung und unter dem Druck des in den Zellen eingeschlossenen Gases elastische Span nungen in den Zellwandungen entstehen.
Diese Spannungen haben naturgemäss das Be- streben, den Rauminhalt der Zellen zu ver kleinern und das eingeschlossene Gas aus den Zellen hinauszutreiben, Bei den bekannten Zellkörpern sind die in den Zellen eingeselilos- senen Gase, wie z. B. Stickstoff oder Luft, bei Zimmertemperatur aber nur schwer durch die Zellwände hindureh diffundierbar. Ganz dicht sind die Zellwände jedoch nicht, so dass man annehmen kann, dal3 im Laufe der Zeit ein (*asverlust in den Zellen entsteht.
Infolgedessen lässt die Spanomg der Zellwände naeh, was zu Deformationen, insbesondere zu der genannten Schrumpfung der Zellkörper, führt.
Infolge dieser Deformationen sind also die bisher hergestellten Zellkörper nicht stabil, das heisst nieht formbeständig und nieht mass- haltig. Fur manche Anwendungsgebiete ist eine naehträgliehe Sehrumpfung nicht von gober Bedeutung. Für wiehtige Anwendungsgebiete jedoch, wie finir Platten von Fussböden, Wandbeläge, Sehuhsohlen und sonstige Gegen- stade kommt es unbedingt auf dauernde Formbeständigkeit bzw. Masshaltigkeit der fertig auf den Markt gebrachten Zellkörper an, z.
B. fur deren spatere maf3gerechte Ver leglmg in Plattenform oder sonstige Verwendung. Indessen ist es bisher wegen der erwähn- ten Schrumpfung nicht gelungen, Platten fur solehe Anwendungsgebiete aus thermoplastischen Stoffen in Form von Zellkörpern mit gesehlossenen Zellen herzustellen.
Das vorliegende Verfahren betrifft die Herstellung formbeständiger masshaltiger Zellkörper mit geschlossenen Zellen, wobei man vorzugsweise von insbesondere weichmacherhaltigen Zellkörpern, wie sie bei der normalen Fabrikation anfallen, die also ganz oder weitgehend fertig gebildet bzw. expandiert sind, ausgeht. Das Verfahren gemäss der Erfindung ist daudrhc gekennzeichnet, dass man Zellkör- per aus thermoplastischen Massen einer sol chen WRrmebehandlung iinterwirft, daB sie nach dem Abkühlen, z. B. beim Lagern und beim Gebrauch, lieine nachtragliclie Deformationen mehr zeigen, wie sie sonst freiwillig und unerwünscht in langen Zeiträumen an diesen Zellkörpern auftreten würden.
Die Wärmebehandlung dauert vorzugsweise einige Minuten im Vakuum bis mehrere Stunden oder wenige Tage unter Normaldriiek. Diese Zeiten sind verhältnismässig kurz im Vergleich zu den langen Zeiträumen der natür- lichen Alterung, die erst nach Monaten oder Jahren abgeschlossen ist. Es zeigt sieh, dass naeh der Wärmebehandlung und dem Wiederabkühlen der Zellkörper bei diesen keine oder veine nennenswerten Deformationen, insbeson dere Schrumpfungserscheimmgen mehr auftreten.
Vermutlich ist dies darauf zurückzu führen, dass der Gasdruek verringert ist und keine Spannungen mehr erzeugt, so dal3 die Zelle praktisch kein Bestreben mehr zeigt, sicle im Laufe der Zeit zu deformieren.
Zweekmässig wird die Wärmebehandlung der Ausgangszellkörper mindestens bei solchen Temperaturen durehgeführt, bei denen der weich-elastische Zustand der lvlassen in den plastischen Zustand (also ohne elastische Dehnbarkeit) iiberzugehen beginnt, das hein) t mehr oder weniger unterhalb bis in die Nähe der obern Fliessrenze (Houwink). Bei weich macherhaltigem Polyvinyleblorid liegt dieses Temperaturintervall in der Regel zum Beispiel zwischen etwa 105 und 140 C.
In vielen Fällen wird es sich nach Massgabe der Struktur, des Gasdruckes und der Zusammensetzun ; des Ausgangszellkörpers und abhängig von der gewünsehten Endstruk- tur von untersehiedlieher Härte, Elastizität und sonstiger Konsistenz empfehlen, die Zellkörper der Wärmebehandlung bei so hohen Temperaturen und während einer solchen Zeitdauer zu unterwerfen, dass sie mindestens einen Teil des in den Zellen eingeschlossenen Gases unter Druckveminderung verlieren.
Dieser Fall ist der häufigste, da die Aus gangszellkörper naeh der Expansion in der Regel ein sehwer diffundierbares Gas unter erheblichem Uberdruck in den Zellen enthalten. Indessen ist diese Möglichkeit, einen Teil des Gases in den Zellen bei erhöhter Tempera tiir hinausdiffundieren zLi lassen, keine unbe- dingt notwendige Bedingung für das eingangs genannte Verfahren der Warmebehandlung zum Zwecke sogenannter künstlicher Alterung ;
vielmehr bewirkt vermutlieh aueh die Wärmebehandlung für sich allein, insbesondere, wenn sie in der Nähe der obern Fief3- grené stattfindet, infolge der Dehnung bereits eine beträehtliehe Herabsetzung oder sonar ein Verschwinden der durch das Herstellungsverfahren bedinbten elastischen Span- nungen.
Die vorgenannte erhöhte Behandlungstemperatur, bei der das eingesehlossene Gas mehr oder weniger hinausdiffundiert, kann gegebenenfalls vollstandig im plastischen Bereich des Werkstoffes liegen, bei Polyvinylehlorid zum Beispiel zwischen 140 und 180 C. Die Wärmebehandlung muss lediglieh vorsiehtig durchgeführt werden und noch etwas unterhalb der Temperatur bleiben, bei der die Zellstruktur des Krpers verschwinden oder beeinträchtigt würde.
Die im Einzelfall riehtige Temperatur hängt selbstverständlich von der Art un der Zusammensetzung des Werkstoffes und insbesondere der venge des ihm beigegebenen Weichmachers sowie von der Zell körperstruktur und dem in den Zellen eingeschlossenen Gas ab, lässt sich aber in jedem Einzelfall aus den vorstehend gegebenen Be dingungen ohne weiteres feststellen.
Die Wärmebehandlung kann auf jede beliebige Art erfolgen, insofern damit das Ziel erreicht wird, den Zellkörper in einen form beständigen Zustand überzuführen. Die theo retisehen Darlegungen, die dabei fiir die verschiedenen sich abspielenden Vorgänge gegeben wurden, sind noch nicht ganz abgekliirt ; sie lionne wohl zum Verständnis des Ver fa. lires beitragen, sind dafür aber nieht mass- gebend.
Wesentlich ist in allen diesen Fallen einerseits, dass die Zellwände dureh das noch eingeschlossen verbliebene Gas durch die Ans- dehnung während der Wärmebehandlung nich bis zum Reissen beansprueht werden, und anderseits, dass die im Ausgangszellkörper vorhandenen Spannungen, welche Anla. f3 zu Deformationen geben können, beiseitigt werden.
In den Fällen, in denen ein Teil des eingeschlossenen Gases, trotz seines bei Zimmertemperatur vorhandenen Widerstandes gegen die Diffusion, durch die Zellwände hindurch aus den Zellen entfernt werden soll, ist es wesentlieh, dass die Wärmebehandlung bei solchen Temperaturen und während solehen Zeiten durchgefiihrt wird, dal3 die Durehläs- si,, rkeit der Zellwände auch für solche schwer diffundierbaren Gase genügend ist, um durch die Wiederabkühlung den Druck der Glase auf das erforderliche Mass zu vermindern.
Die Zellkörper sind von ihrem Herstellungsprozess her oft mit einer dichten Aussen haut überzogen, die auch bei erhöhter Temperatur die Diffusion praktisch verhindern könnte. In diesen Fällen wird zweckmässig zur Erleichterung der Gasdiffusion diese Aussen- haut vor der Wärmebehandlung dureh Abschneiden oder dergleichen entfernt.
Die einfachste Ausfiihrung der Erfindung besteht in einer längeren Erwärmung des zu behandelnden Zellkörpers bei den genannten erhöhten Temperaturen, z. B. durch Legen des Zellkörpers in einen Heizschrank. Der Zellkörper dehnt sich dabei zunäehst allmählich aus und kann dann unter Abgabe eines Teils seines Gasinhaltes zusammensehrnmpfen. Beim Erkalten geht sein Volumen mehr oder weni ger zurüek, und die elastischen Spannungen der Zellwände sind dann verringert oder ganz aufgehoben. Auf diese Weise ist der Zellkör- per in den gewiinsehten stabilen, formbestän- digen Zustand übergeführt worden.
Die Dauer der Wärmebehandlung riehtet sieh naeh der Struktur des Zellkörpers und der Art und Zusammensetzung des Werkstof- fes sowie insbesondere naeh seinem Weich maehergehalt. Im allgemeinen wird man die WHrmobellandlung mindestens während eini ger Stunden, z. B. 1 bis 4 Stunden, dnrehfiih- ren ; sie kann aber in gewissen Fallen-etwa bei sehr starliwandigen Zellkorpern-auf lanere Zeiten, z. B. 6 bis 24 Stunden und mehr, ausgedehnt werden.
Dabei gilt fur die Behandlungstemperatur das oben Gesagte, und man kann diese Temperatur in jedem einzelnen Falle, das heiXt für bestimmte Ausgangszellkörper, durch einen einfachen Vorversuch bestimmen.
In vielen Fallen wird man zweckmässig die Wärmebehandlung direkt im Anschlul3 an die letzte Stufe des eigentlichen Herstellungsverfahrens des Zellkörpers ausführen. veine weitere Ausführungsform der Erfin- dung besteht darin, dal3 man den Zellkörper währned der Wärmebehandlung einige Zeit einem Vacuum aussetzt. Man kann hierdurel die Dauer und die Temperatur der Arme- behandlung verringern.
Diese Arbeitsweise lässt sieh vorteilhaft auf Zellkörper mit divin- nen Zellwänden anwenden, lmd unter Umständen kann eine Temperatur von etwa 100 C dann schon fur die Wärmebehandlung genügen. Der Zellkörper dehnt sich dabei stars, z. B. auf das Zwei-bis Sechsfache seines Volumes, aus. Bei Entfernung des Va kuums und Abkuhlung schrumpft er wieder zusammen. In der Regel wird schon eine Va kuumbehandlung von nur einigen Mimlten das gewiinschte Ergebnis erbringen, z. B. bei poly vinylehloridhaltigen Massen.
Indessen ist die notwendige Dauer der Vakuumbehandlung auch hier, wie oben dargelegt, von der Art des Zellliorpers abhangig. Je nach der Natur und der Grösse des Zellkörpers kann es sich auch empfehlen, den Zellkörper vor dem Einbringen in das Vakuum einer Wärmebehandlung im vorstehend ausgeführten Sinne der Erfin- dung bei gewohnlichem Druck zu unterziehen.
Gegebenenfalls kann es sich dann erübrigen, bei der Vakuumbehandlung noch weitere Wärme zuzuführen oder erhöhte Temperatur vorzusehen, wenn der Körper von der Vorbehandlung noch warm ist.
Eine weitere Ausfiihrungsart des Verfahrens nach der Erfindung besteht schliesslich darin, dal3 man Zellkörper, deren Gasinhalt aus Stiekstoff oder einem andern schwer dif fundierbaren Gas, wie Ijuft oder Sauerstoff oder Argon, besteht, im beginnenden plastischen Zustande oder im plastischen Zustande bei erhöhter Temperatur mit einem Gas oder
Dampf behandelt, das bzw. der durch die Zellwände schneller und leichter diffundiert als das eingeschlossene Gas. Diese im allgemeinen leiehter diffundierbare Gas, wie z. B.
Wasserstoff oder Kohlensäure, diffundiert dann in die Zellen ein naeh Massgabe seines Druckes und erhöht den Gasdruek in den Zellen um seinen Partialdruck, so dal3 der Zellkörper weiter aufgetrieben wird. Auch in diesem Falle lässt man im Verlaufe der Wärme-und Gasbehandlung den Zellkörper sich bis zn einer erhebliehen Zunahme seines Volumes, z. B. 30 bis 50%, ausdehnen.
Bei Entfernung der äussern Atmosphäre des leicht diffnndier- baren Gases geht der Zellkörper auf ein ge- ringeres Volumen zurück, da dann das leicht diffundierbare Gas aus den Zellen wieder hin ausdiffundiert, so dass diese die Spannungen, welche zu Deformationen Anlal3 geben, verlieren. vlan kan die Wärmebehandlung aueh so durchführen, dass man den Zellkörper sieh zuerst ausdehnen lässt und im ausgedehnten Zustande fixiert. Dies kann zum Beispiel bei Elastomeren derart erfolgen, dal3 man durch an sieh bekannte ehemisehe Mittel, wie z.
B durch Vulkanisation, die Zellwande derart er härtet, dass sie der Zusammenziehung des Gases bei der Abkühlung nieht mehr folgen.
WEan kann den Zellkörper aueh in einer geschlossenen, jedoch gasurchlässigen Form erwärmen, so dal3 er sich nicht oder nur auf eine bestimmte Grösse ausdehnen kann. Die Form ist gasdurchlässig, das heisst sie enthält Öffnungen, Löcher oder Spalten, aus denen das durch die Erwarmmg herausdiffundie- rende Gas entweichen kann. Der in der Form eingeschlossene Zellkorper wird daher einen Teil seines Gasinhaltes durch die Wärmebehandlung verlieren und naeh dem Abkühlen ein formbeständiges Produkt ergeben.
Bestehen die Zellkörper zum Beispiel aus polyvinylchloridenthaltenden oder ähnlichen Kunststoffmassen, so werden diese Massen häufig mit sogenannten flüchtigen Weich maehern bzw. Qucllungs- oder Lösungsmitteln bei der Herstellung der Ausgangszellkörper verarbeitet, das heisst mit Weichmachern, die sehon bei Zimmertemperatur oder wenig er höhter Temperatur flüehtig sind. Solche flüchtige Weichmackungs- und Lösungsmittel sind zum Beispiel fur Polyvinvlehlorid Chlorben- zol, Butanol, Tetrahydrofuran, Methyläthyl peton usw. Vermöge dieses Zusatzes soleher Lösungs- bzw.
Weichmachungsmittel lassen sich die Zellkörper bei gleicher Treibgasmenge besser expandieren. Der Widerstand gegen die Dehnung ist dann nämlieh um so geringer, je hocher der Lösungs bzw. Weichmachungsmittelgehalt ist. Die flüchtigen Mittel werden dann bei oder nach der Durchführung der Expansion wieder entfernt, und man kans dadurch dann einen oft unerwünschten Weichheitsgrad des Zellkörpers verringern bzw. beseitigen.
Bei nach dieser Arbeitsweise hergestellten Zellkörpern besorgt nun die Parme- behandlung gemäss der Erfindung zugleieh das Austreiben der etwa noch vorhandenen restlichen Anteile an fliichtigen Weich- machern.
Es ist bekannt, bei der Herstellung der Zellkörper, die flüchtige Weichmacher enthalten, die im allgemeinen sehon bei der Expansion entweichen, rest. liche Bestandteile an flüehtigem Weiehmaeher bei wenig erhöhter Temperatur auszutreiben. Die dabei angewendeten Temperaturen und Zeiten reichen jedoch nichet zou der hier angestrebten künstliehen Alterung a-Lis. Indessen werden diese restlichen Bestandteile bei der erfindungsgemässen Wärmebehandlung naturgemäss nebenbei und noch wirksamer und schneller ausgetrieben.
Unter ferti.-en Ausgangszellk6rpern sind im allgemeinen nur solehe Zll verstehen, die fertig expandiert sind und bei denen das Herstellungsverfahren abgeschlossen ist, bei denen also auch die erwahnten fluehtigen und fur das Endprodiikt unerwunschten Weichmaelier im wesentliehen sehon entfernt bzw. freiwil.lig entwiehen sind. Nur im vorstellenden Aus- nahmefall iionnen als Ausgangszellkörper auch solch in Betracht kommen, die noeh Restbestandteile an flüchtigen Weichmachern entha. Iten.
Die als Ausgangsmaterial verwendeten Zellkörper können auf jede beliebige Art lier- gestellt sein, wenn nur geschlossene Zellen dabei gebildet werden. Besonders geeignet ist das Verfahren fürZellkörper mit einem Volumengewicht unter 0, 4. Der Zellkörper kann aus jeder naeh den genannten Verfahrensbedin- glmgen behandelten thermqplastisehen Masse, z. B. aus thermoplastischen Kimststoffen, wie z. B, Polyvinylehlorid, oder aus Elastomeren, wie z.
B. Kautsehuk, oder aus deren Cemisehen, das heisst praktisch aus jedem Thermoplast mit Dehnbarlieit bzw. Fliessbar- keit bei erhöhter Temperatur bestehen.
Die erfindungsgemäss stabilisierten Zellkörper zeigen auch bei noch so langem Gebrauch überraschenderweise auch bei hohem Weiehheitsgrad keine nennenswerte Schrump- fung mehr. So gelingt es zum Beispiel, Zell körper herzustellen, die eine Alterungsschrumpfung von höehstens 1 /o und oft tuber- haupt keine messbare Schrunpfung auch bei noch so langer Lagerung oder Verwendung erfahren.
Infolge ihrer guten Masshaltigkeit können die stabilisierten Zellkörper für in verschiedener Hinsicht interessante und orteilhafte Anwendungsgebiete in Betracht kommen, wie zum Beispiel als Polstermaterial, als Fussbodenplatten, als Isolationsmaterial fur Warme-und/oder Schalldampfung oder fur elektrische Isolierzwecke, als Unterlagen finir Dampfnngszweclie, als Schubsohlen usw.
Ausfüka ungsbeispiele :
1. Man verwendet einen Zellkörper mit geschlossenen Zellen aus Polyvinylehlorid und Dioctylphthalat im Verhältnis von 50/50, bei welchen die Expansion naeh dem L6sen von gasförmigem Stickstof in den Massen durch Komprimieren, Gelieren und Abkühlen derselben in bekannter Weise herbeigefiihrt wurde.
Der so hergestellte, fertigexpandierte Zellkörper hat ein spezifisches Gewicht von etwa 0, 07 g/cm3 ; bei-etwa 100 bis 110 C beginnt or seine Elastizität zu verlieren und plastisch zu werden. Er wird in einem Heizschrank bei Temperaturen von etwa 100 bis 110 C zum Beispiel während 2 bis 4 Stunden erwärmt, wobei er sich zunächst expandiert und darauf Während der Fortsetzung der Wärmebehandlung wieder etwas zusammenschrumpft. Hernach wird er auf normale Temperatur abgekühlt. Man erhält einen Zellkörper mit einem spezifisehen Gewicht von etwa 0, 10 g/cm3.
Der Zellkörper ist weitgehend formbeständig und zeigt auch bei erhohter Temperatwr keine nennenswerten Schrumpfungserscheinungen. Das Material kann zur Herstellung von Poster, Kissen usw. verwendet werden.
2. Eine Mischung von 60 Gewichtsteilen Polyvinylehlorid lmd 40 Gewiehtsteilen Weich- macher, z. W. Trikresylphosphat, mit 15 Gewichtsteilen einer gasabspaltenden Aminoazoverbindung, wie Diazoaminobenzol, wird in bekannter Weise auf Zellkörper mit geschlossenen Zellen verarbeitet.
Der fertige Zellkör- per, bei dem der elastische Widerstand gegen Dehnung aueh bei etwa 100 bis 110 C aufhart, wird nach Entnahme aus der Form oder aus dem Ofen, in der bzw. in dem seine Expansion durch Erwärmen herbeigeführt würde, in eine Vakuumkammer gebraeht. In dieser Kammer wird der Zellkorper-oder gleichzeitig eine Reihe solcher Zellkörper während einiger Minuten bei einer Temperatur von etwa 100 C einem Vakuum von etwa 100 mmWS ausgesetzt, wobei sich der Zell körper stark ausdehnt.
Hernach entfernt man das Vau-sium und lässt den Korper abknhlen, wobei er annähernd auf sein urspriingliches Mass zurückgeht. Man erhält ein Endprodukt von hoher Masshaltigkeit und Beständigkeit, das man zum Beispiel znr Auspolsterung von Möbeln und dergleiehen oder zu fertigen vollständigen Polsterteilen verwenden kann.
3. veine Mischung aus 60 Gewichtsteilen Polyvinylchlorid und 40 Gewichtsteilen Di oetylphthalat und 20 Gewichtsteilen Methyl äthylketon als flüehtiger Weiehmaeher wird zu einem Zellkörper gemäss dem Beispiel 1 verarbeitet. Der Zellkörper wird dann 3 bis 4 Stunden auf 100 bis 110 C erwärmt, wobei derselbe anfangs expandiert und wieder zusammenschrumpft. $Gleichzeitig verflüchtigt sich das Methyläthylketon. Das so erhaltene Produkt hat hohe Formbeständigkeit aueh im geschnittenen Zustand und eignet sich daher fiir zahlreiche ATerwendungszweeke.
Process for the production of dimensionally stable cell bodies.
Cell bodies with closed cells made of thermoplastic masses, e.g. B. thermoplastics and elastomers, change more or less with prolonged use or with prolonged storage at room temperature or at elevated temperature, so that over time there is a degree of distortion. For example, in the case of a preferably soft cell body made from polyvinyl chloride masses, the shrinkage can be 10% and more, even up to 25%, when stored or used for a longer period (natural aging).
This shrinkage can presumably be traced back to the fact that during the manufacture of the cell body, elastic stresses arise in the cell walls through expansion under heating and under the pressure of the gas enclosed in the cells.
These tensions naturally tend to reduce the volume of the cells and to drive the trapped gas out of the cells. In the known cell bodies, the gases released into the cells, such as B. nitrogen or air, but difficult to diffuse through the cell walls at room temperature. However, the cell walls are not completely tight, so that one can assume that a loss of energy occurs in the cells over time.
As a result, the spanomg lets the cell walls close, which leads to deformations, in particular to the aforementioned shrinkage of the cell bodies.
As a result of these deformations, the cell bodies produced so far are not stable, that is, they are not dimensionally stable and not dimensionally stable. For some areas of application, a subsequent visual hull is not of great importance. For important areas of application, however, such as panels for floors, wall coverings, shoe soles and other objects, permanent dimensional stability and dimensional stability of the cell bodies brought onto the market are essential, e.g.
B. for their later dimensioned laying in plate form or other use. However, because of the shrinkage mentioned, it has not been possible so far to produce plates for such areas of application from thermoplastic materials in the form of cell bodies with closed cells.
The present method relates to the production of dimensionally stable, dimensionally stable cell bodies with closed cells, preferably starting from cell bodies containing plasticizers as they occur in normal manufacture, which are completely or largely fully formed or expanded. The method according to the invention is characterized in that cell bodies made of thermoplastic masses are subjected to such a heat treatment that they, after cooling, B. during storage and use, subsequent deformations show more, as they would otherwise voluntarily and undesirably occur on these cell bodies over long periods of time.
The heat treatment lasts preferably from a few minutes in vacuo to several hours or a few days under normal pressure. These times are comparatively short compared to the long periods of natural aging, which only takes months or years to complete. It shows that after the heat treatment and the re-cooling of the cell bodies, no deformations or no significant deformations, in particular shrinkage discs, occur.
This is probably due to the fact that the gas pressure is reduced and no longer generates tension, so that the cell practically no longer shows any tendency to deform itself over time.
For the purpose of this, the heat treatment of the starting cell bodies is carried out at least at such temperatures at which the soft-elastic state of the fibers begins to change into the plastic state (i.e. without elastic ductility), that is, more or less below the upper flow limit ( Houwink). In the case of plasticizer-containing polyvinyl chloride, this temperature range is usually between about 105 and 140 C.
In many cases it will depend on the structure, the gas pressure and the composition; of the starting cell body and depending on the desired final structure of different hardness, elasticity and other consistency recommend that the cell bodies be subjected to heat treatment at such high temperatures and for such a period of time that they lose at least part of the gas enclosed in the cells under pressure reduction .
This case is the most common, since the starting cell bodies after expansion usually contain a very diffusible gas under considerable excess pressure in the cells. However, this possibility of allowing part of the gas to diffuse out into the cells at an elevated temperature is not an absolutely necessary condition for the above-mentioned method of heat treatment for the purpose of so-called artificial aging;
on the contrary, the heat treatment alone, especially if it takes place near the upper fief3grené, causes a considerable reduction or even disappearance of the elastic stresses caused by the manufacturing process as a result of the expansion.
The above-mentioned increased treatment temperature, at which the enclosed gas diffuses out more or less, can be completely in the plastic range of the material, in the case of polyvinyl chloride for example between 140 and 180 C. The heat treatment must only be carried out carefully and still remain slightly below the temperature, in which the cell structure of the body would disappear or be impaired.
The correct temperature in each individual case depends of course on the type and composition of the material and, in particular, the amount of plasticizer added to it, as well as on the cell structure and the gas enclosed in the cells, but can be in each individual case from the conditions given above without determine further.
The heat treatment can be carried out in any desired way, provided that the aim is achieved to transform the cell body into a shape-stable state. The theoretical explanations which were given for the various processes taking place have not yet been fully clarified; they probably help to understand the ver fa. lires contribute, but are not decisive.
In all of these cases it is essential, on the one hand, that the cell walls are not stressed to the point of rupture by the remaining gas due to the expansion during the heat treatment and, on the other hand, that the tensions existing in the starting cell body, which cause. f3 to give deformations can be set aside.
In cases in which part of the enclosed gas, despite its resistance to diffusion at room temperature, is to be removed from the cells through the cell walls, it is essential that the heat treatment is carried out at such temperatures and during such times, That the permeability of the cell walls is sufficient even for gases that are difficult to diffuse, in order to reduce the pressure of the glass to the required level by cooling down again.
The cell bodies are often covered with a dense outer skin due to their manufacturing process, which could practically prevent diffusion even at elevated temperatures. In these cases, to facilitate gas diffusion, this outer skin is expediently removed before the heat treatment by cutting off or the like.
The simplest embodiment of the invention consists in heating the cell body to be treated for a longer period of time at the elevated temperatures mentioned, e.g. B. by placing the cell body in a heating cabinet. The cell body initially expands gradually and can then shrink while releasing part of its gas content. When it cools down, its volume decreases more or less, and the elastic tension in the cell walls is then reduced or completely eliminated. In this way the cell body has been converted into the desired stable, dimensionally stable state.
The duration of the heat treatment depends on the structure of the cell body and the type and composition of the material and, in particular, on its soft maeher content. In general, the heat treatment will take place for at least a few hours, e.g. B. 1 to 4 hours, turning; However, in certain cases - for example with very rigid-walled cell bodies - it can last for longer periods of time, e.g. B. 6 to 24 hours and more.
What has been said above applies to the treatment temperature, and this temperature can be determined in each individual case, that is, for certain starting cell bodies, by means of a simple preliminary experiment.
In many cases the heat treatment will expediently be carried out directly after the last stage of the actual manufacturing process for the cell body. Another embodiment of the invention consists in exposing the cell body to a vacuum for some time during the heat treatment. Here you can reduce the duration and the temperature of the arm treatment.
This mode of operation can be applied advantageously to cell bodies with divine cell walls, and under certain circumstances a temperature of around 100 ° C. can then be sufficient for the heat treatment. The cell body stretches stars, z. B. to two to six times its volume. When the vacuum is removed and cooled, it shrinks again. As a rule, a vacuum treatment of just a few women will produce the desired result, e.g. B. with poly vinyl chloride-containing masses.
However, the necessary duration of the vacuum treatment here too, as explained above, depends on the type of cell body. Depending on the nature and the size of the cell body, it can also be advisable to subject the cell body to a heat treatment in the sense of the invention set out above at normal pressure before it is introduced into the vacuum.
It may then be unnecessary to add more heat during the vacuum treatment or to provide an increased temperature if the body is still warm from the pretreatment.
Finally, a further embodiment of the method according to the invention consists in using cell bodies, the gas content of which consists of nitrogen or another gas that is difficult to diffuse, such as air or oxygen or argon, in the beginning plastic state or in the plastic state at an elevated temperature with a Gas or
Treats steam that diffuses through the cell walls faster and more easily than the trapped gas. This generally borne diffusible gas, such as. B.
Hydrogen or carbonic acid then diffuses into the cells to a close proportion of its pressure and increases the gas pressure in the cells by its partial pressure, so that the cell body is expanded further. In this case too, in the course of the heat and gas treatment, the cell body is allowed to expand until its volume increases considerably, e.g. B. 30 to 50%, expand.
When the outer atmosphere of the easily diffusible gas is removed, the cell body returns to a smaller volume, since the easily diffusible gas then diffuses out of the cells again, so that they lose the stresses that give rise to deformations. The heat treatment can also be carried out in such a way that the cell body is first allowed to expand and then fixed in the expanded state. In the case of elastomers, for example, this can be done in such a way that one can use conventional means known per se, such as
B by vulcanization, the cell walls harden in such a way that they no longer follow the contraction of the gas during cooling.
WEan can also heat the cell body in a closed, but gas-permeable form so that it cannot expand or can only expand to a certain size. The shape is gas-permeable, that is, it contains openings, holes or gaps from which the gas that diffuses out due to the heating can escape. The cell body enclosed in the mold will therefore lose part of its gas content as a result of the heat treatment and, after cooling, result in a dimensionally stable product.
If the cell bodies consist, for example, of polyvinyl chloride-containing or similar plastic compounds, these compounds are often processed with so-called volatile softeners or swelling or solvents in the production of the starting cell bodies, i.e. with plasticizers that are volatile at room temperature or at a slightly higher temperature . Such volatile flavors and solvents are, for example for polyvinyl chloride, chlorobenzene, butanol, tetrahydrofuran, methylethyl peton etc. By virtue of this addition of such solvents or solvents.
Plasticizers allow the cell bodies to expand better with the same amount of propellant gas. The resistance to stretching is then the lower, the higher the solvent or plasticizer content. The volatile agents are then removed again during or after the expansion is carried out, and an often undesirable degree of softness of the cell body can thereby be reduced or eliminated.
In the case of cell bodies produced according to this procedure, the parme treatment according to the invention also takes care of expelling any remaining parts of volatile plasticizers that may still be present.
It is known that in the production of the cell bodies, which contain volatile plasticizers, which generally escape during expansion. to drive out the liche constituents of volatile corn at a slightly elevated temperature. However, the temperatures and times used are not sufficient for the artificial aging a-Lis aimed at here. In the meantime, these remaining constituents are, of course, expelled more effectively and more quickly during the heat treatment according to the invention.
By finished initial cell bodies are generally only those cells to be understood which are fully expanded and from which the manufacturing process is complete, i.e. from which the mentioned fluffy and undesirable for the end product are essentially removed or voluntarily withdrawn . Only in the exceptional case presented are those that also contain residual components of volatile plasticizers as starting cell bodies. Iten.
The cell bodies used as starting material can be liered in any desired way, provided that only closed cells are formed. The method is particularly suitable for cell bodies with a volume weight below 0.4. The cell body can be made from any thermoplastic material treated according to the process conditions mentioned, e.g. B. of thermoplastic Kimststoffe, such. B, polyvinyl chloride, or made of elastomers, such as.
B. Chews, or from their Cemisehen, that is to say of practically any thermoplastic with elasticity or flowability at elevated temperature.
The cell bodies stabilized according to the invention surprisingly no longer show any noticeable shrinkage even after long use, even with a high degree of softness. For example, it is possible to produce cell bodies that experience shrinkage with age of no more than 1 / o and often no measurable shrinkage at all, no matter how long they are stored or used.
As a result of their good dimensional stability, the stabilized cell bodies can be considered for various interesting and advantageous areas of application, such as upholstery material, as floor panels, as insulation material for heat and / or sound insulation or for electrical insulation purposes, as pads for steaming purposes, as push soles etc.
Examples:
1. A cell body with closed cells made of polyvinyl chloride and dioctyl phthalate in a ratio of 50/50 is used, in which the expansion after the dissolution of gaseous nitrogen in the masses was brought about by compressing, gelling and cooling them in a known manner.
The finished expanded cell body produced in this way has a specific weight of about 0.07 g / cm3; at-about 100 to 110 C or begins to lose its elasticity and become plastic. It is heated in a heating cabinet at temperatures of about 100 to 110 ° C. for 2 to 4 hours, for example, during which it first expands and then shrinks again somewhat as the heat treatment continues. It is then cooled to normal temperature. A cell body is obtained with a specific weight of about 0.1 g / cm3.
The cell body is largely dimensionally stable and shows no significant shrinkage phenomena, even at elevated temperatures. The material can be used to make posters, pillows, etc.
2. A mixture of 60 parts by weight of polyvinyl chloride and 40 parts by weight of plasticizer, e.g. W. Tricresyl phosphate, with 15 parts by weight of a gas-releasing aminoazo compound, such as diazoaminobenzene, is processed in a known manner on cell bodies with closed cells.
The finished cell body, in which the elastic resistance to stretching also hardens at around 100 to 110 ° C., is brought into a vacuum chamber after being removed from the mold or from the oven in which its expansion would be brought about by heating . In this chamber, the cell body, or at the same time a number of such cell bodies, is exposed to a vacuum of about 100 mm water column at a temperature of about 100 ° C. for a few minutes, the cell body expanding considerably.
Afterwards the vausium is removed and the body is allowed to cut down, whereby it almost goes back to its original size. An end product of high dimensional accuracy and stability is obtained, which can be used, for example, for upholstering furniture and the like or for finished, complete upholstery parts.
3. A mixture of 60 parts by weight of polyvinyl chloride and 40 parts by weight of di oetyl phthalate and 20 parts by weight of methyl ethyl ketone as a volatile Weiehmaeher is processed into a cell body according to Example 1. The cell body is then heated to 100 to 110 ° C. for 3 to 4 hours, during which it initially expands and then shrinks again. $ At the same time the methyl ethyl ketone evaporates. The product obtained in this way has a high dimensional stability even in the cut state and is therefore suitable for numerous purposes.