DE1479972C - Verfahren zur Herstellung kombinierter Schaumstoffe - Google Patents

Description

Die Erfindung bctriiFt ein Verfahren zum Herstellen kombinierter Scliaiiinkunststoffc durch Hinbringen eines härtbaren aber noch fließfähigen Kunststoffschaiinies in die Zwischenräume zwischen Teilchen aus porösem Kunststoff. .

Fs ist bekannt, daß man poröse Formkörper erhält, wenn man teilweise expandierte thermoplastische Kunststoffe, die durch Hrliitzcn eines ein Treibmittel enthaltenden thermoplastischen Kunststoffs entstehen, in nicht gasdicht schließenden Formen weiter expandiert und verschweißt. Auf diese Weise lassen sich beispielsweise flatten aus porösen Kunststoffen, z. B. aus porösem Polystyrol, herstellen, die eine sehr kleine Wärmeleitzahl besitzen und daher für Isolations'zwecke weite Anwendung gefunden haben. Ein gewisser Nachteil derartiger Platten besteht darin, daß sie zwar ein niedriges Raumgewicht haben, aber meistens auch sperrig, sind, so daß. der Transport vom Ort ihrer Erzeugung zum Ort ihrer Verwendung unwirtschaftlich ist. Auf der anderen Seite ist eine Erzeugung direkt an der Baustelle wegen des damit verbundenen, apparativen Aufwandes kostspielig und hat sich darum nicht durchsetzen können. Ein weiterer Nachteil der erwähnten Platten besteht darin, daß sie in Handarbeit zu den gewünschten Isolierschichten zusammengesetzt werden müssen.

Neben ilen porösen Formkörpern aus thermoplastischen Kunststoffen sind auch gehärtete Kunststoffseliäume bekanntgeworden, die meistens auf der Basis von Phenol- oder Harnstoff-Harzen aufgebaut sind. Derartige Schaumstoffe erzeugt man zweckmäßig unmittelbar am Ort ihrer Verwendung, bringt sie in noch fließfähiger Form an den gewünschten Ort und liif.it sie dort härten. Solche Schäume lassen sich also einfach verarbeiten, haben dafür jedoch gewisse andere Nachteile. So neigen sie zur Schrumpfung und zur Rißbildung. Außerdem weisen sie nur geringe mechanische Festigkeit auf und zeigen ein verhältnismäßig hohes Aufnahmevermögen für Wasser und beträchtliche Durchlässigkeit für Wasserdampf, was in vielen Fällen unerwünscht ist.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, Schallschluckplatten aus einem Schaumkunststoff herzustellen, in den ein auf anderer Grundlage hergestellter Schaumstoff eingelagert ist. Jedoch ist der konkrete Vorschlag, in einen Schaumkunststoff während der Herstellung Körner eines treibinittelhaltigen Thermoplasten einzulagern und diese dann durch Wärmezufuhr zu verschäumen, in der Praxis kaum durchführbar, da der bereits fertige Anteil· des Schaumkunststoffs die Wärmezufuhr in dein noch aufzuschäumenden anderen Anteil behindert.

Aufgabe der Erfindung ist daher ein neues Verfahren zur Herstellung kombinierter Schaumstoffe, das mit geringem Aufwand arbeitet und vor allem die Neigung härtbarer Kunststoffe, beim Aushärten zu schrumpfen, durch möglichst dichte Packung des nicht schrumpfenden Schaumstoffanteils überwindet und ohne Wärmezufuhr am Verwendungsort durchführbar ist. ■

Es wurde nun gefunden, daß man koinb'mierte Scliaimikunsistoffe durch Einbringen eines härtbaren aber noch fließfähigen Kunslstoffschaumes in die Zwischenräume zwischen Teilchen aus porösem Kunststoff besonders vorteilhaft herstellen kann, wenn man kontinuierlich dem Förder- und Mischraimi einer an sich bekannten Mischvorrichtung mit Schnecke die Teilchen aus porösem Kunststoff zuführt und während ihrer Weiterbeförderung mittels der Schnecke in dichter Packung den härtbaren aber noch fließfähigen Kunststoffsehaum in die Zwischenräume zwischen den Teilchen aus porösem Kunststoff einbringt.

-•■Mit diesem Verfahren wird es erstmals möglich, Schaumkunststoffe. etwa auf der Grundlage verschäumten Polystyrols, die normalerweise in Perlenform vorliegen, auf wirtschaftlichem kaltem Wege zu

ίο einem kompakten Schaunistoffgebilde zu verarbeiten. Diese Möglichkeit ist vor allem da von Vorteil, wo aus räumlichen Gründen eine Erwärmung nicht in Frage kommt, z. B. beim Ausschäumen von Leitungsschächten, Zwischenwänden und ähnlichen Stellen, die auch nicht z. B. durch vorgeformte .Teile aus Schaumstoff ausgefüllt werden können.

Die kombinierten Schaumstoffe, die man auf diese Weise erhält, eignen sich zur Herstellung von Formkörpern und insbesondere für Isolationszwecke. Sie

so vereinigen in sich viele Vorzüge, die die erwähnten porösen thermoplastischen Kunststoffe und die gehärteten Kunststoff-Schäume aufweisen. Es ist ein besonderer Vorzug des · Verfahrens nach der Erfindung, daß man den kombinierten Schaumstoff nut· geringem apparativem Aufwand auf Baustellen erzeugen und ihn in noch fließfähigem Zustand an den Ort des Einbaus fördern kann. Man braucht also Isolierschichten nicht mehr aus vorgefertigten Formkörpern in Handarbeit herzustellen. Die kombinierten Schaumstoffe sind mechanisch viel stärker beanspruchbar als die erwähnten gehärteten Kunststoffschäume. Die Druckfestigkeit der kombinierten Schaumstoffe erreicht nahezu diejenige der porösen thermoplastischen Kunststoffe. Schrumpfung und Rißbildung werden nicht beobachtet, und die Wasscraufnahme sowie die Wasserdurchlässigkeit der kombinierten Schaumstoffe sind gegenüber den gehärteten Kunststoffschäumen wesentlich herabgesetzt. Die Eigenschaften der kombinierten Schaumstoffe lassen sich durch Mitverwendung geeigneter Füllmaterialien, wie Korkschrot, . Asbest oder Faserabfälle, modifizieren. Insbesondere die mechanischen Eigenschaften werden dadurch verbessert. Es ist auch möglich, die Oberfläche der kombinierten Schaumstoffe durch gut haftende, mechanisch oder thermisch besonders widerstandsfähige Überzüge, z. B. aus Asbest oder Asbestmischungen, zu versehen.

Geeignete Kunststoffe, aus denen die erwähnten porösen Teilchen bestehen, sind beispielsweise PoIyvinylchlorid, Polyäthylen und Polymethacrylsäureester. Besonders vorteilhaft verwendet man poröse Teilchen, die aus Polystyrol oder aus Mischpoly-' merisaten des Styrols mit anderen polymerisierbaren Verbindungen, wie Acrylnitril oder Butadien, be-

stehen. Sie sind in üblicher Weise erhältlich, d. h. durch Erhitzen von Kunststoffteilchen, die ein Treibmittel enthalten, auf eine Temperatur oberhalb des Siedepunktes des Treibmittels und des Erweichungs-' punktes des Kunststoffes unter Bedingungen* unter denen die Teilchen sich nicht verbinden. Die so erhaltenen- vorgeschäumten Kunststoffteilchen läßt man zweckmäßig einige Zeit, z. B. eine halbe Stunde bis zu einigen Tagen an der Luft lagern, bevor man sie — noch feucht oder in trockenem Zustand — weiter verarbeitet. Es werden Teilchen bevorzugt, die annähernd Kugelgestalt besitzen. Zweckmäßig sollte die überwiegende Menge der vorgeschäumten Kunststoffteilchen einen Durchmesser oberhalb von 2 mm

teilchen, gegebenenfalls im Gemisch mit den erwähnten FüHmaterialien, treten durch den Stutzen 1 in den Förder- und Mischraum 2 ein, werden durch die Schnecke 3 bis zum Stutzen 4 gefördert, durch den der härtbare, noch fließfähige KunststofTs'chuüm eintritt. Die Zwischenräume zwischen den porösen Kunststoffteilchen werden ausgefüllt und der mich fließfähige kombinierte Schaumstoff wird dann durch die Leitung 5 an den Ort seiner Verwendung geführt.

Die Art und Weise, in der die porösen Kunststoffteilchen und der härtbare, aber noch fließfähige KunststofTschaum miteinander gemischt werden, ist wesentlich für das Gelingen des Verfahrens.

Die nächstliegende Arbeitsweise, nämlich das Eintragen der porösen Kunststoffteilchen in den vorgebildeten härtbaren Schaum unter gutem Durchmischen, führt überraschenderweise zu völlig unbe-

besitzen. Die obere Grenze der Größenverteilung ist nicht kritisch. Zweckmäßig geht man von porösen Kunststoffen aus, deren Teilchengröße zwischen 1 und K) mm liegt.

Von den härtbaren Kunststoffschäumen werden diejenigen, die aus Harnstoff oder Phenol und Formaldeyd erhalten werden, bevorzugt. Aber auch Melamin- oder Epoxydharz- und Polyurethanschäunie sind verwendbar. Diese Schäume werden in üblicher

Weise hergestellt und mit dem erwähnten porösen io Es ist wichtig, daß die Dimensionen des Stutzens 1, Kunststoff gemischt werden. des Förder- und Mischraumes 2 und der Schnecke

sowie die Betriebsbedingungen so aufeinander abgestimmt sind,, daß der Misch- und Förderrauin möglichst vollständig mit den porösen Kunststoffteilchen ausgefüllt ist. Es ist leicht einzusehen, daß z. B. der Querschnitt der engsten Stelle des Stutzens 1 so groß bemessen werden muß, daß so viel 'Kunststoffteilchen hindurchtreten können, wie zur Ausfüllung der Hohlräume der Schnecke erforderlich sind. Weiterhin darf

friedigenden Ergebnissen. Möglicherweise verhindern 20 die Drehzahl der Schnecke nicht zu hoch sein, da'in die Unterschiede in den Dichten der zu kombinieren- diesem Fall die porösen Kunststoffteilchen nicht geden Schaumstoffe eine gleichmäßige Verteilung des fördert werden, sondern um die Schneckenachse porösen Kunststoffs in dem Kunststoffschaum. Auch kreisen. Es leuchtet ein, daß die günstigste Drehzahl die mangelnde Benetzbarkeit des porösen Kunst- auch von der Steilheit der Schnecke abhängig ist. Hin Stoffs wirkt seiner gleichmäßigen Verteilung im 25 weiterer Faktor ist der Druck, unter dem der härt-Kunststoffschauin entgegen. Dies ist überraschend, bare, aber noch fließfähige Kunststoffschaum in das weil der Kunststoffschaum unter Mitverwendung Mischgefäß eingeführt wird. Ist er zu groß, so kann eines Stoffes, der die Oberflächenspannung erniedrigt, der Schaum aus dem Stutzen I heraustreten, hergestellt wird. Man hätte daher eine gute Benetz- In einer geeigneten Mischvorrichtung lassen sich

barkeit der hydrophoben porösen Kunststoffteilchen 30 kombinierte Schaumstoffe erzeugen, die eiiiL-n hohen erwarten müssen. Gehalt, beispielsweise bis zu 60 Volumprozent, an

Zu guten Ergebnissen gelangt man dagegen, wenn porösem Kunststoff aufweisen. Es ist auch möglich, man nicht die porösen Kunststoffteilchen in den noch kombinierte Schaumstoffe herzustellen, bei denen der fließfähigen Kunststoffschaum einträgt, sondern um- Anteil an porösen Kunststoffteilchen beträchtlich gekehrt den Schaum in die Zwischenräume zwischen 35 niedriger liegt. Dies kann"z. B. geschehen, indem man den porösen Kunststoffteilchen einbringt. Man ar- dem Misch-und Förderraum an einer Stelle, die dem beitet zweckmäßig so, daß sich die porösen Kunststoffteilchen berühren und im Idealfall in der dichtest
möglichen Packung vorliegen. Die porösen Kunststoffteilchen brauchen nicht unbeweglich fixiert zu 40
sein, müssen jedoch in ihrer Beweglichkeit so weit
eingeschränkt werden, daß sie dem in die Zwischenräume eindringenden Schaum nicht ausweichen
können.

Man führt das Verfahren nach der Erfindung bei- 45 binierte Schaumstoff gelangen soll, aufrechterhält, spielsweise diskontinuierlich durch, indem man die Man .kann beispielsweise einen genügend hohen porösen Kunststoffteilchen in eine Form einbringt, Förderdruck im Mischraum einstellen, indem man deren Seitenwände verschlossen sind'und deren obere den Stutzen 1 verschließbar gestaltet und durch ihn. Begrenzung Löcher aufweist, die ein Entweichen der Druckluft einführt. Selbstverständlich, muß in diesem Luft, jedoch keinen Durchtritt der porösen Kunst- 50 Fall auch der Druck, unter dem der Kunststoffstolfteilchen gestatten. Durch eine öffnung im unteren schaum durch den Stutzen 4 eintritt, entsprechend Teil der Form führt man dann den härtbaren, noch bemessen, werden. Man kann aber auch nur das ferfließfähigen Kunststoffschaum ein, der die Luft ver- tige Gemisch unter erhöhten Druck setzen, beispielstlrängt und die Zwischenräume zwischen den porösen weise indem man Luft durch die Schneckenwelle ein-Kunststoffteilchen ausfüllt.Man kann den noch fließ- 55 führt. Es ist ferner möglich, den noch fließfähigen fähigen kombinierten Kunststoffschaum in der Form Schaum am Ort seiner Anwendung in üblicher Weise erstarren lassen oder in geeigneter Weise, beispiels- gut zu verteilen, z.B. .mit Hilfe von Rührern oder weise mit Hilfe eines Kolbens, der sich in einem mit Vibratoren.

dem kombinierten Kunststoffschaum gefüllten Zylin- Man kann den noch fließfähigen kombinierten

der vorwärtsbewegt, an den Ort befördern, an dem er 60 Schaumstoff selbstverständlich auch in anderer Weise erstarren soll. . ■' ' . an den Ort seiner Verwendung befördern, z. B. in

Besonders vorteilhaft führt man jedoch das neue Verfahren kontinuierlich durch, und zwar in einer Mischvorrichtung, die einen Förder- und Mischraum mit einer Schnecke besitzt. Eine geeignete Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, die jedoch nicht Gegenstand des Schutzbegehrens ist, ist in der Abbildung wiedergegeben. Die porösen Kunststoff-

Ende näher liegt als der Stutzen 4, weiteren härtbaren, aber noch fließfähigen Kunststoffschaum zuführt.

Der kombinierte, noch fließfähige Schaumstoff wird zweckmäßig durch die Leitung 5 an die Stelle gefördert, an der er erstarren soll. Dies geschieht, indem man eine Druckdifferenz zwischen dem Mischraum und dem Ort, an den derjiöch fließfähige koin-

Gefüßen.

Beispiel I

Eine Vorrichtung, wie sie in der Abbildung dargestellt ist, enthält eine Förder- und Mischschnecke. Die Schnecke hat eine Länge von 1020 mm und einen Durchmesser von 100 mm. Der Gangabstand

beträgt 60 mm. Durch den Stutzen 1 werden 300 1 scliaumförmige Polystyrolteilchen des Schüttgewichts 16,5 g/I und mil einem durchschnittlichen Durchmesser von 4 bis 5 mm je 3,3 Minuten in die Vorrichtung eingebracht. Durch die Drehbewegung der Schnecke 3 werden die Teilchen in Richtung der Leitung 5 befördert. Durch den Stutzen 4 mit einem lichten Durchmesser von 12,5 mm wird ein noch nicht ausgehärteter Harnsloff-Foinialdchydharzschauin eingedrückt.

Dieser Schaum wird in einer üblichen Mischvorrichtung aus einer 30'Vi.igen wäßrigen Lösung eines Harnstoiformaldehydvorkondensats (Molverhältnis Harnstoff zu Formaldehyd = 1 : 1,8) und einer Schaummitlellösung, die aus einer wäßrigen Lösung von 19¹Vu diisopropylnaphthalinsulfosaurem Natrium und l()^ft/o Phosphorsäure besteht unter Zusatz von Luft in üblicher Weise hergestellt. Von der Harnstofl-Formaldehydvorköndcnsatlösung werden 2 I auf 1,7 1 der Schaummittcllösuiig angewandt. Der aus 10,8 1 dieser verschäumbareii Mischung gewonnene, noch nicht gehärtete fließfähige Harnstoil-Formaldehyd- -.schaum wird in 3,3 Minuten durch den Stutzen 4 in die Schnecke eingedrückt. Dieser Schaum füllt die Hohlräume zwischen dcn-schaumförmigen Polystyroltcilchen aus und wird zusammen mit diesen als kombinierter Schaumstoff in einer Menge von 3-47 1 je 3,3 Minuten durch die Leitung 5 aus der Schnecke aus«etra"cn.

Beispiel 2

Eine Vorrichtung, wie sie in der Abbildung dargestellt ist, enthält eine Förder- und Mischschnecke. Die Schnecke hat eine Länge von 1020 mm und einen Durchmesser von 100 mm. Der Gangabstand beträgt 60 mm. Durch den Stutzen 1 werden 300 1 scliaumförmige Polyvinylchloridteilchen des Schiittgewichtcs 40 g/l und mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 3 bis 6 mm je 3,3 Minuten in die Vorrichtung eingebracht. Durch die Drehbewegung der Schnecke 3 werden die Teilchen in Richtung der Leitung 5 befördert. Durch den Stutzen 4 mit einem lichten Durchmesser von 12,5 mm wird ein noch nicht ausgehärteter Schaum, der aus einer 70°/oigen

ίο wäßrigen Polyepoxydispersion hergestellt worden ist, die 50,4 % Pentaerythritglycidyläther, 19,6% 4,4'-Dianiino-3,3'-dimethyldicyclohexyImelhan und l,5"/o Wasserstoffperoxyd enthält, unter einem Druck von 6 aiii in einer Geschwindigkeit von 2701 in 3,3 Minuten eingedrückt. Dieser Schaum füllt die Hohl-; räume zwischen den schaumförmigcn Polyvinylchloridteilchen aus und wird zusammen mit diesen als kombinierter Schaumstoff in einer Menge von 420 1 in 3,3 Minuten durch die Leitung 5 aus der Schnecke ausgetragen.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zum Herstellen kombinierter Schaumkunststoffe durch Einbringen eines härtbaren noch fließfähigen Kunststoffschaumes in die Zwischenräume zwischen Teilchen aus porösem Kunststoff, dadurch gekennzeichnet, daß man kontinuierlich dem Förder- und Mischraum einer an sich bekannten Mischvorrichtung mit Schnecke die Teilchen aus porösem Kunststoff zuführt und während ihrer Weiterbeförderung mittels der Schnecke in dieser Packung den härtbaren aber noch fließfähigen Kunststoffschaum in die Zwischenräume zwischen den Teilchen aus porösem Kunststoff einbringt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen