-
Feinporige Kunststoffe und Verfahren zu ihrer Her stellung Die Erfindung
bezieht sich auf feinporige Kunststoffe und hat zum Ziel die Schaffung von im wesentlichen
transparenten feinporigen Kunststoffen mit äußerst feiner Porenbildung, die stark
wasserabweisend sind, während sie eine bedeutende Durchlässigkeit für Wasserdampf
und Gase behalten. Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zur Herstellung
solcher Kunststoffe.
-
Feinporige Kunststoffe sind bisher hergestellt worden durch Entziehung
auslaugungsfähiger Porenbildner, die zuvor über den ganzen Kunststoff verteilt waren.
Beispiele solcher feinporiger Kunststoffe sind in den US-Patentschriften Nr. 2 542
527 und 2 676 929 offenbart. Beim Gegenstand dieser Patente ist das porenbildende
auslaugungsfähige Material in der Kunststoffmasse als identifizierbare zweite Phase
anwesend. Um ein gutes Auslaugen zu gestatten, muß diese zweite Phase vermöge eines
hohen Verhältnisses zwischen porenbildendem Mittel und Kunststoff kontinuierlich
sein oder die zweite Phase muß durch ein besonderes Verfahren kuntinuierlich gemacht
werden etwa dadurch, daß bei Verwendung von Stärke als porenbildendes Mittel
eine
körperliche Ausdehnung der Stärketeilchen bewirkt wird.
-
Gemäß dem Verfahren nach der Erfindung wird das Kunststoffmaterial
vorbereitet durch Einführung eines zweifach wirkenden Weichmachers/ Porenbilders
in den plastischen Grundkörper derart, daß der Weichmacher/Porenbilder und der Kunststoff
selbst unter Bildung einer einzigen Phase ineinander löslich sind. Nachfolgend wird
wenigstens ein Teik des Weichmachers/Porenbilders aus dem Kunststoff herausgelaugt
mittels eines Lösungsmittels,in welchem der Kunststoff selbst im wesentlichen oder
vollständig unlöslich ist. Dieses Verfahren läßt einen feinporigen Kunststoff entstehen
mit äußerst feinen Poren, d.yh. in der Größenordnung von Hundertstel Mikron und
sogar weniger mit einem mittleren Porendurchmesser kleiner als etwa 0, 01/u. Dies
ist im Gegensatz zu feinporigen Materialien möglich, die durch Zweiphasensysteme
hergestellt werden, in denen es äußerst schwierig ist, Poren merklich unterhalb
von 0, 11U herzustellen Wegen der äußerst geringen Porengroße ist es offensichtlich,
daß die feinporigen Kunststoffe nach der Erfindung weitgehend transparent sind.
-
Bei dem Verfahren nach der Erfindung kann beispielsweise Polyvinylchlorid
(PVC) mit einem wasserlöslichen Material gemischt werden, welches die zweifache
Wirkung eines Weichmachers und eines Porenbilders hat und in welchem das Polyvinylchlorid
löslich ist. Ein Beispiel für ein solches wasserlösliches Material ist Dicarboxylsäureester,
das Aethylenoxydgruppen enthält. Ein im Handel erhältliches Material, das für die
vorerwähnte Gruppe typisch ist, wird unter dem Namen K e s cowe a v e A verkauft.
Kescoweave A kann durch die folgende Formel dargestellt werden: CH3O(CH2)2O(CH2)2OOC(CH2)4COO(CH2)2O(CH2)2OCH3
di (methyl carbitol)adipat
Das Polyvinylchlorid und Kescoweave A
werden durch Hitze und Behandlung bei einer Temperatur von 1600C bis 2400C gegenseitig
gelöst und durch Kalandern oder Strangpressen in vorbestimmte Formen geb racht wie
Folien, Streifen, Stäbe oder Rohre. Danach wird die geformte Mischung in kaltem
Leitungswasser gewaschen, zum Entzug des Kescoweave A, wobei ein Polyvinylchlorid-Material
mit sehr feinen gleichmäßigen Poren ubrig'Dleibt. Es ist schwierig, alle, Kescoweave
A herauszuziehen, der zurückbleibende Teil schafft infolge seiner plastizierenden
Wirkung eine Elastizität des geformten PVC.
-
Wenn es erwünscht ist, hoch plastizierte feissporige Kunststoffe herzustellen
oder wenn der Weicbmacher/Porenbilder leicht aus dem Kunststoff herausgezogen wird,
können herkömmliche Weichmacher für den Kunststoff zusätzlich zum WeichmacherlPorenbilder
verwendet werden wie Dioctyl Phthalate, Dioctyl Azelate, Dioctyl Sebacate oder Mischungen
davon durch deren Einbringen in die Mischung mit dem Kunststoff und dem Weichmacher/Porenbilder.
Es können andere geeignete Weichmacher bekannter Art benutzt werden, die mit dem
Kunststoff verträglich sind und nicht durch das Lösungsmittel herausgelaugt werden.
-
Einer der Vorteile der Erfindung liegt darin, daß die durch dieses
Verfahren hergestellten feinporigen Materialien derart feine Poren haben, daß gewöhnlicher
Schmutz oder anderes feines Material sogar die größten Poren nicht durchdringen
kann, so daß aus solchem Material hergestreute Gegenstände nicht leicht Schmutz
und Staub aufnehmen. Ferner kann wegen der äußersten Feinheit der Poren durch dieses
Verfahren feinporiges Polyvinylchlorid mit hochgradiger Transparenz hergestellt
werden. Wo eine hochgradige wasserabstoßende Eigenschaft gefordert wird, ergibt
der sehr feinporige Aufbau des entstehenden reinporigen Produktes eine sehr starke
Wasserabweisung und dennoch behält
das Produkt eine beträchtliche
Durchlässigkeit für Wasserdampf.
-
Zur Bereitung feinporigen Materials nach der Erfindung wird das Weichmacher;iPorenbjIder
- Material mit dem Kunststoff innig gemischt, der feinporig gemacht werden soll.
Das Verhältnis zwischen dem Weichmacher/Porenbilder und dem Kunststoff kann nach
den Wünschen des Herstellers variieren, aber es sollte genügend Weichmacher/Poren
bilder-Material anwesend sein, um genug feine Poren zu schaffen, so daß das feinporige
Kunststoff-Produkt genügende Dampfdurchläs sigkeit besitzt. Ferner soll das Verhältnis
Weichmacher/Porenbilder zu Kunststoff derart sein, daß die bei der Mischung und
Erwärmung dieser Bestandteile enthaltende Lösung behandelbar ist. Im allgemeinen
hat sich ein Gewichtsverhältnis WeichmacherlPorenbilder zu Kunststoff von etwa 1:1
bis etwa 1:3 als befriedigend erwiesen, Beispiele I-VI: Nachfolgend werden seths
Beispiele von feinporigen Polyvinylchlorid-Folien beschrieben, die durch Verwendung
von Kescoweave A als Weichmacher/Porenbilder hergestellt worden sind. A B F Goodrich
Polyvinylchlorid-Harz Geon 103 EP und Kessler Chemical Company's Kescoweave A werden
durchgehend gemischt in Gewichtsverhältnissen von 1:1 und 1:2. Diese Mischungen
werden über Nacht aufgestellt, um maximale Benetzung und Absorption zu erreichen.
Aus den Mischungen der Verhältnisse 1:1 und 1:2 wurden Filme hergestellt in einer
Carver hydraulischen Presse zwischen Aluminiumfolie unter einem Druck von 2000 psig
bei etwa 275°F(= 135°C) in Perioden von etwa zwei Minuten.
-
Diese Proben wurden denn ohne Rühren über Nacht in Wasser untergetaucht,
um Kescoweave A herauszulösen, Die entstandenen Filme wurden dann in einem Ofen
getrocknet während einer Zeit von etwa drei Stunden -bei einer Temperatur von 600C.
Die nachfolgende Tabelle zeigt die Ergebnissen
G ew. Verhältnis
Kescoweave entfernt Dicke Luftströmungsge-3 scnwinaigkeit PVC : A Gew.% bezogen
auf A 10-3 Zoll 1/min/cm2 = A 0, bezogen auf A = , 0254mm 4'H2O col.
-
1:1 32.6 20 0. 02 s 1 61. 2 24 0.05 1:1 -- 22 0. 02 1:2 71.6 17 D.
11 1:2 57.4 22 0.18 1:2 70.8 18 0.09 Die durch diesesVerfahren hergestellten Filme
zeigten einen hohen Grad von Transparenz, eine bei feinporigem Material normalerweise
nicht erwartete Eigenschaft. Die Erklärung der wahren Eigenschaft der Transparenz
kann noch nicht vollständig gegeben werden, möglicherweise ergibt sie sich aus der
Tatsache, daß die Poren in dem Material so fein sind, daß sie optisch kein Zweiphasensystem
schaffen, was der Fall sein würde, wenn man übliche Arbeitsweisen zur Porenbildung
anwenden würde. In den durch Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung hergestellten
Erzeugnissen sind die Poren so fein, daß sie tatsächlich von molekularer Dimension
sind, so daß Licht nicht gestreut wird.
-
Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf Vinylharze beschränkt
ist, sondern auch anwendbar ist bei Azetaten, Butyraten, Styrolen und Methacrylaten.
Das wichtige Erfordernis der Erfindung liegt darin, daß der plastische Grundstoff
und das porenbildende Mittel unter Bildung einer einzigen Phase gegenseitig löslich
sind. Obwohl es vorteilhaft ist, zur Porenbildung einen wasserlöslichen Weichmacher
zu verwenden, ist die Erfindung hierauf nicht beschränkt. Wenn der Weichmacher nicht
in Wasser löslich ist, kann er in einem nicht wässerigen Mittel herausgelöst werden,
in welchem der Kunststoff selbst nicht löslich ist,
Die Erfindung
ist auch anwendbar bei anderen wasserlöslichen Weichmachern/Porenbildern als Kescoweave
A. Beispiele anderer wasserlöslicher Weichmacher sind Polyaethylenglycol, Methylcarbitolacetat,
Methylcellosolveazetat, Cellosolveazetat, Triaethylcitrat, Triaethylenglycoldiproprionat
und Glyzerintriazetat. Wie dem Fachmann bekannt ist, sind solche Weichmacher verträglich
mit einem oder mehreren der folgenden Kunststoffe : Celluloseazetat, Celluloseazetatbutyrat,
Cellulosenitrat, Aethylcellulose, Polymethylmethacrylat, Polyvinylazetat, Polyvinylbutyrat,
Polyvinylchlorid und Vinylchlorid-Vinylacetat Kopolymere. Wegen weiterer Einzelheiten
bezüglich verschiedener Weichmacher und ihrer Verträglichkeit mit den betreffenden
Kunststoffen kann verwiesen werden auf Plasticizers Chart, Seiten 460-478, in der
Modern Plastics Encyclopedia, Ausgabe 1963, Band 40, Nr. 1 A.
-
Patentansprüche X