DE1919836A1

DE1919836A1 - Thermoplastische Schaumstoffe und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE1919836A1
Application number: DE19691919836
Authority: DE
Inventors: Mathews Carl Fraser; Ealding Cyril John; Komoly Thomas John
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 1967-01-23
Filing date: 1969-04-18
Publication date: 1970-11-12
Also published as: NL6905110A; FR2036830A1; NL160589C; BE730947A; GB1220053A

Description

PATENTANWÄLTE S,^R _O-;^II;^IC-^H-^FINCIC6 MOMCHEN 5 DIPL-IiJG. H. 0OHR MOLLEBSTB XI

WPL.-iae.s.sTAEeE. _Be3cllrei_tun_g , _{8 AP}R 1969

zur Patentanmeldung der * Imperial Chemical Industries Limited, London, S.W.1.-, England,

"betreffend:

Thermoplastische Schaumstoffe und ' ^ « " ο C/ D Verfahren zu deren Herstellung

Die Erfindung betrifft thermoplastische Schaumstoffe sowie ein Verfahren zu deren Herstellung.

Es ist Ziel der Erfindung, ein gewichtsmässig leichtes Schaumthermoplast herzustellen, das einen minimalen Gehalt an nicht thermoplastischem Material sowie eine kleine Zellengrösse aufweist.

Erfindungsgemäss wird also ein Verfahren zur Herstellung von thermoplastischen Schaumstoffen, nach dem ein unter Druck stehendes homogenes Gemisch aus dem geschmolzenen Thermoplast und einer Treibmittelmischung entlastet wird, vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Treibmittelmischung aus einem ersten Treibmittel, das unter dem gewählten Druck mit dem geschmolzenen Thermoplast vollkommen mischbar ist, und einem zweiten Treibmittel besteht, das eine Löslichkeit im Thermoplast von mindestens 0,01 Gew% aufweist und dessen kritische Temperatur unter der Temperatur des homogenen Gemisches bei Beginn der Druckentlastung liegt.

Wenn in dieser Beschreibung eine homogene Losung erwähnt wird, so bezieht sich dies auf eine Lösung des geschmolzenen Thermoplast s und der Treibmittelmischung, wobei jedoch das Vorhandensein von anderen Stoffen, z.B. inerten Füllstoffen, die in .der Lösung als getrennte feste Phase dispergiert sind, nicht ausgeschlossen ist. 00984S/1703

Das erfindungsgemässe Verfahren eignet sich zum Aufschäumen von jedem Thermoplast, z.B. von Polyolefinen, beispielsweise Polymeren und Copolymeren von Äthylen (niedriger sowie hoher Dichte), Propylen, Buten-1,' 4-Methylpenten-1, auch Copolymeren von Olefinen mit ungesättigten Säuren, bei denen mindestens 10/0 der Carbonsäuregruppen durch Metallionen gemäss der britischen Patentschrift 1 011 981 neutralisiert sind; Polystyrol, Styrol/Maleinsäureanhydrid-Copolymeren, Polyvinylchlorid, Polyestern, Polyamiden, Polyoxymethylenen und Polycarbonaten. Am zweckmässigsten verwendet man Polyolefine, insbesondere Polyäthylen, da diese billig und leicht erhältlich sind.

Gemäss der Erfindung werden auch neue thermoplastische Schaumstoffgegenstände mit niedriger Dichte geschaffen; z.B. ein Schaumstoff aus einem Styrol/Maleinsäureanhydrid-Copolymer, der eine Dichte von weniger als 0,1 g/cnr und einen durchschnittlichen Zellendurchmesser von weniger als 100 μ und vorzugsweise weniger als 70 μ aufweist. Hit dem erfindungsgemässen Verfahren können auch Polyolefin-Schaumstoffe mit einer Dichte von 0,05 bis 0,5 g/cm , vorzugsweise 0,1 bis 0,4 g/cm , erzeugt werden.

Gemäss der Erfindung wird auch ein Schaumstoff aus Polyäthylen geschaffen, der dadurch gekennzeichnet ist, dass er nach Zersetzung mit rauchender Salpetersäure nadeiförmige Bruch-

stücke aufweist, wovon der grössere Anteil eine Lange von 5 ^- bis 20 μ und ein Verhältnis der Länge mm Breite von mindestens "·», 50 zu 1 haben und einachsig orientiert sind. Die Zersetzung mit rauchender Salpetersäure erfolgt nach dem von Palmer und

(Jobbold in der Zeitschrift Die Makromolekulare Chemie 1964-, Band 14, S. -174-139 beschriebenen Verfahren. Das zersetzte Material wird dann elektronenmikroskopisch untersucht. Die !töntgendiauramine für die einzelnen nadeiförmigen Bruchstücke eind charakteristisch für einachsige Orientierung, da die Ida^ramiae als Flecken erscheinen, im Gegensatz zu den Hingen, die bei regellos orientierten Polymeren erscheinen.

Dar· Thermoplast und die Treibmittelmischung können in einem Druckgefäß vermischt werden, das vorzugsweise ein Extruder irt, lurch den das reschmolzene 'Ihermoplast hindurchgeleitet v;ird und ier mit einem geeigneten Spritswerkzeug zur Bildung cies gewünschten Endprodukts, z.B. Hohr, Folie, Faden oder Profil, oder mir einer Querkopf-Siehform zum überziehen von Draht ausgerüstet sein kann. Da es sich herausgestellt hat, dass die beste Schaumwirkung dann eintritt, wenn die Strecke, entlang welcher das steile Druckgefälle zu» atmosphärischen Druck auftritt, möglichst kurz gehalten wird, wird bevorzugt, dass ein Werkzeug mit einer kurzen Düse verwendet wird. Selbstverständlich tritt etwas Druckentlastung vor der Düse ein, und "war ab der Stelle, an der das Material den Extruder-Zylinder verlasst und in das Spritzwerkzeug eintritt. Diese Stelle ist es, bei der die erwähnten Forderungen nach Löslichkeit und kritischer Temperatur des zweiten Treibmittels eingehalten werden müssen.

Man kann natürlich eine oder beide Komponenten der Treibmittelnischun.j den: Ihemoplasx oder den theraoplastbildenden Steffen r.u eines früheren Zeitpunkt zugeben. So kann man z.3. bei einem

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Verfahren zur Copolymerisation und Extrusion von Copolymeren aus Styrol und Maleinsäureanhydrid gemäss der britischen Patentschrift 1 088 383 eine oder beide der genannten Komponenten dem im Extruder befindlichen Polymerisationsgemisch zugeben.

Das erste und zweite Treibmittel werden so gewählt, dass sie dem Thermoplast gegenüber unter den im Druckgefäss herrschenden Druck- und Temperaturbedingungen inert sind.

Das mit dem Thermoplast vollkommen mischbare erste Treibmittel kann ein Feststoff, eine Flüssigkeit oder ein Gas sein. Es muss aber eine Siedetemperatur haben, die unter der Temperatur des homogenen Gemisches beim Verlassen des Druckgefässes (d.h. der Temperatur an den Düsenlippen bei einem Extruder) unter dem Druck des Bereichs, in den das Gemisch beim Verlassen des Druckgefässes eintritt, - normalerweise Atmosphärendruck liegt, so dass bei dieser Temperatur Schäumen auftreten kann. Hieraus lässt sich erkennen, dass die vorliegende Erfindung nicht solche Treibmittel umfasst, die allein durch Zersetzung bei erhöhter Temperatur das Schäumen bewirken. Gleichzeitig muss das erste Treibmittel, wie erwähnt, ein gutes Lösemittel für das Thermoplast unter den in der Druckentlastungszone herrschenden Druck- und Temperaturbedingungen sein, was in der Praxis bedeutet, dass z.B. ein Dampf mit einer kritischen Temperatur unterhalb der Temperatur dieser Zone als erstes Treibmittel nach der Erfindung nicht geeignet wäre. Angesichts dieser und anderer Einschränkungen sind erfahrungsgemäss als erste Treibmittel die Substanzen am geeignetesten, die

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Flüssigkeiten sind, deren Siedepunkt bei Atmosphärendruck höher als Raumtemperatur, d.h. 20⁰C, und mindestens 10⁰G unter der Temperatur des homogenen Gemisches beim endgültigen Verlassen des Druckgefässes liegt.

Als Beispiele für die Flüssigkeiten, die als erstes Treibmittel· für das erfindungsgemässe Verfahren Verwendung finden können, kann man folgende erwähnen: gesättigte Kohlenwasserstoffe, wie z.B. Pentan, Hexan, Heptan, Octan; ungesättigte Kohlenwasserstoffe, wie z.B. Penten, 4-Methylpenten, Hexen; Petroläther-Fraktionen; Äther, wie z.B. Diäthyläther; Alkohole, wie z.B. Methanol oder Äthanol; Ketone, wie z.B. Aceton oder Methyläthylketon; und halogenisierte Kohlenwasserstoffe, wie z.B. Tetrachlorkohlenstoff, Chloroform, Äthylendichlorid, Methylenchlorid oder 1,1,3-TrIChIOr-I^, 2-trifluoräthan. Die für ein bestimmtes Thermoplast gewählte Flüssigkeit hängt natürlich von der Mischbarkeit mit dem Thermoplast unter den Bedingungen im Druckgefäss als auch von der Forderung ab, dass der Siedepunkt 10°C oder mehr unter der Temperatur des homogenen Gemisches beim Verlassen des Druckgafässes liegen soll.

Es wurde gefunden, dass sehr geeignete ertse Treibmittel für Polyolefine sind u.a. Pentan, 1,1,3-Trichlor~-1,2,2-tri£luoräthan, Hexan, Petroläther (Sdp. 40-60⁰C oder 60-80⁰C) und Methylenchlorid.

Um gewichtsmässig leichte Schaumstoffe mit einer Dichte von 0,1 bis 0,4 g/cm* aus Polyolefinen zu erzeugen, soll die Konzentration des ersten Treibmittels normalerweise mindestens 10* betragen. 009846/1703

« — O —

Um beim Schäumen eines Copolymers aus Styrol und Maleinsäureanhydrid sehr kleine, gleichmässige Zellen zu erhalten, ist jedoch eine geringere Menge des ersten Treibmittels, ^.B. bis zu etwa 10%, notwendig, um dem frisch gespritzten Schaumstoff eine niedrige Dichte, z.B. unter 0,1 g/cnr, zn ^eben. Bei Anwendung solcher Mengen von Methylethylketon sind Schaumstoffe aus einem Styrol/Maleinsäureanhydrid-Copolymer erzeugt v/orden, die einen durchschnittlichen Zellendurchmesser von weniger als 100 μ haben, wobei dieser Durchmesser häufig weniger als 70 μ und unter geeigneten Bedingungen sogar nur 10 μ beträft.

Beträgt die Konzentration des ersten Treibmittels mehr als dann ist die Herstellung des Produkts aufwendig und die Zellenwände des Schaumstoffs können zusammenfallen, so dass das erhaltene Produkt nicht befriedigend ist.

Da die kritische Temperatur des zweiten Treibmittels unter der Temperatur des homogenen Gemisches beim Verlassen des Druckgefässes liegen muss, ist das zweite Treibmittel in der Regel ein Gas, obwohl gewisse leichtsiedende Flüssigkeiten insbesondere bei einem hochschmelzenden Polymer verwendet werden können. Es ist unbedingt erforderlich, dass das zweite Treibmittel wenigstens etwas Löslichkeit (0,01%) im Thermoplast und/oder dem ersten Treibmittel unter den im Druckgefäss herrschenden Druck- und Temperaturbedingungen aufweist, da sonst die im homogenen Gemisch vorhandene Menge des zweiten Treibmittels nicht ausreicht, um die Kernbildung einer Vielzahl von sehr kleinen Blasen beim Verlassen des Druckgefässes zu

auch
•veranlassen und die Kernbildung/vom ersten Treibmittel herrühren

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kam: und infolgedessen eine kleine Anzahl von sehr grossen Blasen cm steht, was das Produkt wirtschaftlich kaum brauchbar macht. Das _E;evählte zweite Treibmittel hängt natürlich von ier Beschaffenheit des Thermoplasts ab; es wurde aber r<?funden, iasc- ζ.B. Kohlendioxyd, Stickstoff, Luft (bei iolymeron oder ersten Treibmitteln, die dabei nicht oxydiert werden), Lethan, Äthan, tropan, Äthylen, Propylen, Wasserstoff, rleliun, Ar*-on und halogenisiertgtoerivate von Methan und Äthan, z.b. Tetrafluorchloräthan, verwendet werden können. Besonders . eeirnet sind Kohlendioxyd und Stickstoff, da sie leicht erhältlich sind und eine hohe Betriebssicherheit bieten.

VoivU₁-:üveise v.'ird so viel vom zweiten, gasförmigen Treibmittel wie mörüch zugegeben; jedoch beträgt die Menge nicht mehr als -3 er con Löslichkeit entspricht, die in der Hegel ziemlich niedrig:, d.h. unter -¹O^, liegt.

Vor£u_{rsweise v.-erden die beiden Treibmittel in das Druckgefäss a:: etwa derselben Stelle eingebracht. Bei einem Extruder werden die Treibmittel an Stellen des Zylinders eingespritzt, die einen AbGtand.voneinander in der Längsrichtung des Zylinders von nicht mehr als einige Durchmesser des Extruder-Zylinders haben.

Da dar K.ernbiidüngemittel für den Schaumstoff bei dem erfindungs-_L.ein'asseii Verfahren ein lösliches Gas und nicht - wie bei einigen bekannten Verfahren - ein Feststoff ist, erhält man einnn Schauinsreir, der irei von nicht thermoplastischen Verunreinigungen ist und t'ich deshalb für elektrische Verwendungszwecke sehr eignet , wem: eine hohe dielektrische Festigkeit und

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ein niedriger Leistungsfaktor verlangt werden. Auch ist das erfindungsgemässe Verfahren billig, wenn leicht erhältliche Treibmittel verwendet werden.

Für nicht elektrische Verwendungszwecke können Jedoch andere Zusatzstoffe, wie z.B. Pigmente oder Füllstoffe, beispielsweise Titandioxyd, Kieselerde, Kreide, Ton oder Metalle wie Aluminium in das Gemisch eingearbeitet werden. Füllstoffe in Form von Fasern z.B. aus Glas, Asbest oder einem Thermoplast mit einem Schmelzpunkt, der höher ist als der des Schaumstoff-Thermoplasts, also z.B. Polyamid- oder Polyesterfasern bei einem Schaumstoff aus Polyäthylen, sowie Farbstoffe und Wärme- oder Lichtstabilisierungsmittel können auch verwendet werden. Soll eine hohe Lichtundurchlässigkeit erreicht werden, so besteht eine sehr geeignete Füllstoffmischung erfahrungsgemäss aus etwa 10 Gew% eines Füllstoffs wie Titandioxyd und etwa 0,33 Gew# feinverteilten Aluminiums (Teilchengrösse 100-300 μ). Vie eingangs erwähnt, der oben verwendete Ausdruck "homogenes Gemisch" muss bei Verwendung von teilchenförmigen Füllstoffen dahin modifiziert werden, dass er nur auf das Thermoplast des Schaumstoffs und das erste und zweite Treibmittel bezogen wird.

Bei der Herstellung von Polyolefin-Schaumstoffen mit einer niedrigen Dichte haben diese im allgemeinen offene Zellen und sind deshalb luftdurchlässig, wobei die Luftdurchlässigkeit 0,0005 bis 0,1 ml/cm .see.cm Druckhöhe (gemessen nach der britischen Norm BS 2925) bei einer Stoffdicke von 0,381 mm beträgt. Sie haben eine Wasserdampfdurchlässigkeit von 500-bis 10 000 g/m /Tag/mil (gemessen nach der britischen Norm BS 3177). Unter Differentialdruck sind sie'auch durchlässig

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für Flüssigkeiten; z.B. besitzen sie eine Wasserdurchlässigkeit von 0,5 bis 100 ml/m /min/cm Druckhöhe bei einer Stoffdicke von 0,61 mm. Man kann die Porosität des Produkts regeln, besonders wenn das Material schlauchförmig extrudiert und der extrudierte Schlauch hinter dem Spritzwerkzeug aufgeblasen und dann zwischen Quetschwalzen geplättet und abgezogen wird. Ein solches Material aus einem Polyolefin, z.B. Polyäthylen, hat zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten, bei denen die Porosität vorteilhaft ist. So kann es z.B. für Bettwäsche, wie z.B. Laken, Decken und Eopfkissenbezüge, verwendet werden, wobei die Luftdurchlässigkeit in Verbindung mit der Undurchlässigkeit für Flüssigkeiten in Abwesenheit von Differentialdruck sehr zweckmässig ist. Andere Anwendungsmöglichkeiten sind z.B. Verbandstoffe; Kleidung, z.B. Kittel, Leibwäsche oder Party-Kleider, bei denen die Nähte in herkömmlicher Weise, z.B. durch Nähen, oder aber vorzugsweise durch Schweissen gebildet werden können; Schonbezüge z.B. für Autositze, Dachauskleidung, Säcke und Sackleinen, absorbierende Ausfütterung für Schuhaeug, Schutzfilme z.B. für Möbel oder Fahrzeuge beim Transport; Tapeten oder Tapetenunterlagen. Tapeten aus diesem Material sind besonders zweckmässig, da sie leicht von der Wand abziehbar sind, mit den normalen Tapetenklebern angebracht werden können und leicht bedruckt

werden können, ohne dass die Oberfläche vorher einer Sprühen .. ο entladung ausgesetzt werden muss. Die Schaumstoffolie lasst

co sich prägen und durch Tiefziehen verformen. Sie eignet sich . *-
<*> auch als sehr leichtes Verpackungsmaterial, besonders wenn

^[ etwas Porosität erfordert wird, z.B. bei der Verpackung von fa> · Brot, Teichware oder Gemüse oder zum Vwrpacken von Trocken mitteln z.B. zum Einlegen in Laborinstrumente, um Wasser aus-

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zuschalten, oder für die Herstellung von Polst erschaur.s-ccf fen z.B. für Sitze oder Matratzen, für die Herstellung von porösen Bewässerungsrohren z.B. für Treibhäuser. Im .letzteren JAaIle hat das Hohr normalerweise eine solche Festigkeit, dass es eine Druckhöhe von mindestens 3,7 ι Wassersäule aushalten kann, wobei das Vasser, anstatt aus dem .Rohr herauscuspritzen - wie bei dem herkömmlichen Berieselungss73tem -, aus den ilohx· heraussickert, was den Vorteil hat, dase eine geringere Bodenex*osicnswirkung erzielt wird und der Vasserverlust durch Verdampfung geringer ist.

Weitere Anwendungsmöglichkeiten betreffen die Herstellung von Wärme- und Schallisolierstoffen, elektrischen Isolierstoffen z.B. für Drahtumspritzung und Isolierzwischenlagen in Zcndensatoren, die Herstellung von Vliesstoffen, z.B. Kunstleder oder, nach Nadeldurchlochung, Filz, sowie die Herstellung von Zierbändern, Streifen und Faden, die zu Geweben verarbeitet werden können. Eine weitere, wichtige Anwendungsmöglichkeit der erfindungsgemässen Stoffe betrifft die Beschaffung einer Schreib- oder Druckfläche. Sie können besonders gut im Freien, z.B. als Plakate, verwendet werden. Nach der TAPPI Kontrollprüfung Nr.19 ist die Druckbarkeit des Materials durch eine K-N-Nummer von etwa 45 gegeben.

Die Styrol/MaleinsäurtÄnhydrid-Copolymerstoffe mit sehr kleinen, gleichgrossen Zellen sind besonders geeignet als Verpackungsmaterialien und, insbesondere nachdem sie zwischen Walzen unter einem Druck von 7 bis 700 kg/cm zusammengedrückt worden Bind, können sie als Schreib- oder Druckfläche dienen. ««

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Die Erfin 5un_L· wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen rein beispielsweise näher erläutert.

Beispiel 1

Polyäthylen nil einem Schmelzindex von 0,7 (2,16 kg bei 190⁰G) wurde JLi einen isxtruier eingespeist und dort mit Petroläther (Sdp.4"'--o0^oC; 44 Ge w# becojen auf das Polyäthylen) und εο viel KohletiJioxy-.I venengt, dass der Druck innerhalb des Extruders auf 35 kr/cm^v" rebracht wurde. Das dabei entstehende homogene Gemisch wurie durch eine .Singdüse mit 107⁰C gespritzt, wobei las Material an den Düsenlippen aufschäumte.

■χ Das so erhaltene Produkt hatte eine Dichte von 0,12 g/cnr und eine satinähiiliche Textur. Die Dicke des Produkts betrug 0,685 nun, \ind der Anteil an geschlossenen Zellen betrug 44% (gerechnet nach Jen; von Remington und Pariser in der Zeitschrift Rubber World, Mai 1953, S. 261-264 beschriebenen Verfahren) . Der durchschnittliche Zellendurchmesser betrug gemäss mikroskopischen Messungen 120 μ. Die Zerreissfestigkeit des Materials betrug 17,5 kg/cm in der Längsrichtung und 7 kg/ca^ in der Querrichtung. Der Zugelastizitätsmodul betrug 350 kg/cm in der Längsrichtung und 91 kg/cm in der tyierrichtui

Beispiel 2

ο Polyäthylen mit einem Schmelzindex von 0,7 wurde in einen ο

*° Extruder eingespeist und dort mit Petroläther (Sdp. 60-60⁰C; ο, 31 Gevfo bezogen auf das Polymer) und so viel Kohlendioxyd -» vermengt, dass der Druck im Extruder auf 35 kg/cm erhöht wurde

Der so extrudierte Schausstcffschlauch hatte eine Dichte von

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°>42 g/cm , eine Wandstärke von 0,165 mm und einen Antei^ an geschlossenen Zellen von 20%. Die Zerreissfestigkeit des Materials in der Längsrichtung betrug 37,8 kg/cm und in der Querrichtung 40,6 kg/cm « Der Zugelastizitatsmodul betrug 560 kg/cm in der Längsrichtung und 280 kg/cm in der Querrichtung .

Beispiel 3

Polyäthylen mit einem Schmelzindex von 0,7 wurde in einen Extruder-eingespeist und dort mit Petrolather (ßdp. 40-60⁰C; 33 Gew# bezogen auf das Polymer) und Stickstoff (1 Gew# bezogen auf das Polymer) vermengt. Der Schaumstoff trat bei 106°C aus hairadialen Düsenlippen mit einem Durchmesser von 19,05 mm

Die so erhaltene Schaumetoffolie hatte eine Dichte von 0,35 g/cnr, eine Wandstärke von 0,610 mm und Anteile an geschlossenen und offenen Zellen von 12 bzw. 5Q&. Der durchschnittliche Zellendurchmesser betrug 150 bis 200 μ, und die Zerreissfestigkeit in der Längs- bzw. Querrichtung betrug 30,8 bzw. 19,6 kg/cm . Die Waeserdurchläteigkeit des Materials betrug 0,6 bis 2,7 ml/m .min.cm Druckhohe, und die Luftdurchlässigkeit betrug 0,00072 ml/cm .secern Druckhohe.

Beispiel 4

Polyäthylen mit einem Schmelzindex von 0,7 mit 5 Gew# Titandioxyd wurde in einen Extruder eingespeist und dort mit Petroläther (Sdp. 40-60⁰C; 32 Gew# bezogen auf das Polymer) und Stickstoff (1,25 Gew# bezogen auf das Polymer) vermengt.

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Das Material wurde durch, eine Ringduse bei einer Temperatur von 1O7°G extrudiert.

Die so erhaltene Schaumstoffolie hatte eine Dichte von 0,162 g/cnr, eine Wandstärke von 0,356 mm und einen durchschnittlichen Zellendurchmesser von etwa 220 μ. Die Zerreiss-

sy

festigkeit betrug 21,7 kg/cm in der Längsrichtung und 8,4 kg/cm in der Querrichtung. Die Scherfestigkeit dieses Materials wurde nach dem Elmendorf—Verfahren gemessen und betrug 72 g/mm in der Längsrichtung und 180 g/mm in der Querrichtung. Die Steifigkeit der Folie wurde dadurch gemessen, dass die erforderliche Kraft zum Biegen einer Probe der Folie an einer Stelle, die 1 cm von der Einspannstelle entfernt war, festgestellt wurde. Diese Kraft betrug 2,6 g.cm in der Längsrichtung und 0,5 g.cm in der Querrichtung. Das Material enthielt 70% offene Zellen und 12% geschlossene Zellen, und der Reibungskoeffizient zwischen zwei Folien betrug 0,5· Der spezifische Oberflächenwiderstand war hoch,

·· 1S

denn er lag über 1,2 χ 10 ^ 0hm. Das Material hatte eine Druckopazität von 85%, eine Helligkeit von 93% im Vergleich mit genormten Magnesiumcarbonat und einen Glanz von 64%. Bei der IST * Bedruckbarkeitsprüfung liess sich das Produkt nicht hochziehen bei Druckgeschwindigkeiten bis zu 189 m/min und bei Anwendung eines genormten Prüfols niedriger Viscosität. Die Luftdurchlassigkeit des Materials betrug 0,02 ml/cm .sec.cm

Druckhohe.

"2 ^: Beispiel 5

• Die Verfahrensweise gemäss Beispiel 4 wurde wiederholt, mit der Abweichung, dass dem Polymer im Extruder 0,9% eines

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antistatischen Mittels, das aus dem Kondensationsprodukt von 1 Mol Tallow-Amin mit 2 Mol Xthylenoxyd bestand, zugegeben wurden.

Das so erhaltene Produkt hatte gleiche Eigenschaften v/ie da ε Produkt gemäss Beispiel 4, mit der Ausnahme, dass ier spezifische Oberflächenwiderstand 1,2 χ 10 Ohm betrug.

Beispiel 6

Die Verfahrensweise gemäss Beispiel 4 wurde wiederholt, mit der Abweichung, dass dem Polymer vor der Extrusion 1C$ litandioxyd als Füllstoff zugegeben wurden.

Das so erhaltene Produkt hatte ähnliche Eigenschaften v/ie das Produkt gemäss Beispiel 4, mit der Ausnahme, dass die ijruck- opazität 90% betrug.

Beispiel 7

Polyäthylen mit ^% Titandioxyd und mit einem Schmelzindex von 0,7 wurde in einen Extruder eingespeist und dort mit Petroläther (Sdp. 40-60⁰C; 33 Gew% bezogen auf das Polymer) und Stickstoff (1 Gew# bezogen auf das Polymer) vermengt. Die ßpritztemperatur betrug 106⁰C. Das so erhaltene Produkt hatte eine Dichte von 0,135 g/cm , eine Wandstärke von 0,457 und einen durchschnittlichen Zellendurchmesser von etwa 25Ο μ, wobei das Material 7% geschlossene Zellen und 7&Ά offene Zellen enthielt. Die Zugfestigkeit betrug in der Längs- und Querrichtung 15,05 bzw. £,65 kg/cm , und die entspechenden

. _A _Λ BAD ORIGINAL

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Scherfestigkeitswerte -waren 86,8 "bzw. 130 g/mm. Die Steifigkeit betrug 4,3 B-om in der Längsrichtung und 1,9 g*cm in der Querrichtung, und der Reibungskoeffizient zwischen zwei Folien aus dem Material betrug 0,52. Die Druckopazität des Produkts betrug 84$. Die Helligkeit betrug 91# gegenüber genormtem Ma^nesiumcarbonat, und das Produkt liess sich bei der IGT-Bedruckbarkeitsprüfung mit Druckgeschwindigkeiten bis zu 189 3a/min bei Anwendung eines genormten Prüfols niedriger Viscosität nicht hochziehen. Die Luftdurchlässigkeit des Produkts betrug 0,03 ml/cm .seecm Druckhohe, während die Wasserdampfdurchlässigkeit 6 500 g/m²/Tag/mil (1 mil ■ 0,001 Zoll · 0,025 mm) betrug.

Beispiel 8

Ein Copolymer aus Styrol und Maleinsäureanhydrid wurde dadurch erzeugt, dass (a) Styrol-Monomer und (b) eine Losung von Maleinsäureanhydrid und einem geeigneten Katalysator in Methyläthylketon in einen Extruder eingegeben wurden, in dem die Oopolyiaerisation von Styrol und Maleinsäureanhydrid stattfand, worauf so viel Losungsmittel über eine Entlüftung des Extruders abgelassen wurde, dass die Konzentration von Methyläthylketon 1 Gew# bezogen auf das Polymer betrug. Bann

ρ wurde Stickstoff unter einem Druck-von 67 % 2 kg/cm in den

Extruder eingespritzt, bis die Konzentration von dem im to Copolymer gelosten Stickstoff O,19# betrug. Die Temperatur im

OO '

*» Extruder betrug etwa 215°C, und das Polymer wurde durch ^" eine Axialduse gespritzt. Der so erzeugte Gopolymer-Schaumstoff· Q schlauch wurde auf das etwa 2,3fache seines Durchnessers aufgeblasen und von der Düse zwischen Quetschwalzen abgezogen.

Die so erhaltene Polie hatte eine Dichte von 0,10 g/cm^ und

BAD ORIGiNAL - »ä _

eine Wandstärke von 0,381 mm, wobei die Zellengrösse bei^; ' einem durchschnittlichen Durchmesser von 50 ]i sehr gleichmassig war. Der von geschlossenen Zellen, offenen Zellen bzw. Zellenwänden eingenommene Volumanteil des Produkts wurde geniäss dem Verfahren nach Remington und Pariser (Rubber World, Hai 1958, S.261-264) gemessen und betrug 80%, 10% bzw. 10%.

Beispiel 9

Die Verfahrensweise gemäss Beispiel 8 wurde wiederholt, mit der Abweichung, dass die Konzentrationen von Methyläthylketon und Stickstoff auf 2,5 bzw. 1,0% eingestellt wurden. In liesem Fall wurde eine halbradiale Querkopf-Ringdüse verwendet. Die so erhaltene Schaumstoffolie hatte eine Dicke von 0,61 mm und eine Dichte von 0,13 s/^cm ι ^Vüa^^L ^sxe enthielt 5050 geschlossene Zellen, 10% offene Zellen und 10% Zellenv/ände .

Beispiel 10

Die Schaumstoffolien gemäss den Beispielen 8 und 9 wurden je mittels eines Kalanders zusammengedrückt. Die Eigenschaften des zusammengedrückten Produkts sind der nachstehenden Tabelle zu entnehmen, in der auch die Eigenschaften einer kalandrierten Schaumstofffolie "angegeben sind, in der als Kernbildungsmittel ein aus der chemischen Reaktion von zwei im extrudierten Copolymer gemischten Komponenten (ß-Naphthalinsulfosäure und Calciumcarbonat) entstehendes Gas diente.

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Dicke (mm)
Dichte (g./cnr) Zellendurchmesser (μ) Von geschlossenen Zellen

e ingenommener Volumanteil(%) Von offenen Zellen eingenommener Volumanteil (%)

Von Zellenwänden eingenommener Volumanteil

-	Folie gem. Beispiel 9	1919836
Folie gem. Beispiel 8	0,064	Kontroll folie
0,233	0,323	0,178
0,264	60	0Λ50
40	9	210
ro/ \ 58 *W⁰)*	65	5
19	26	55
23	210	45
²) 151	54,6

96.10^c 40

59.10

198 m/min

21.10

Zerreissfestigkeit (kg/cm ) Steifheit pro Gewichtseinheit (psi)

K-N-Nr.

IGT Widerstand gegen Hochziehen (niedrigviscoses öl)

Druckopazität

Die in den obigen Beispielen angeführten Testverfahren waren wie folgt:

Zellengrösse und Zellenwandstärke

Diese Messwerte wurden mikroskopisch ermittelt, wobei ein Baker-Interferenzmikroskop fur die Zellenwandstärke verwendet wurde.

IGT Widerstand gegen Hochziehen

Diese Prüfung wurde mit einem IGT Pick Tester durchgeführt, wobei ein Streifen des Prüfmaterials auf einem Sektor eines Zylinders angebracht wurde, der am Umfang eine ein genormtes niedrig-*, mittel- oder hochviscoses öl enthaltende Farbwalze berührte, so dass durch Drehen des Sektors die Farbwalze auch

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in Drehung gesetzt wurde. Im Betrieb wurde der Sektor von der Ruhestellung aus gesteuert beschleunigt, so dass die Geschwindigkeit des jeweils in Berührung mit der Farbwalze befindlichen Teils des Sektors (und damit des angebrachten Streifens)' bekannt ist. Der Streifen wurde dann vom Sektor abgenommen, und die Stelle, an der die Deckung durch das Prüföl ungleichmässi^ zu erscheinen begann, wurde festgestellt, und die entsprechende Umfangsgeschwindigkeit des Sektors an dieser Stelle ebenfalls ermittelt. Dieses stellt den IGT Widerstand gegen Hochziehen (engl. "pick resistance") dar. Die Stelle des Streifens, an der die Streifenoberfläche zerrissen ist, kann auch notiert werden.

Diese Prüfung ist ein Mass für Farbabsorption. Farbe wird im Überschuss auf die Probe aufgetragen , und die nach 2 Minuten noch überschüssige Farbe wird von der Probe abgewischt. Das von einer genormten Lichtquelle kommende, durch diese Probe reflektierte Licht wird mit einem Lichtmessgerät gemessen und mit dem von einer unbehandelten Probe aus demselben Material reflektierten Licht verglichen. Die Messquelle wird so eingestellt, dass das Ergebnis mit der unbehandelten Probe 100 Messeinheiten betragt» Das Ergebnis mit dem behandelten Material wird von 100 abgezogen, und die verbleibende Zahl ist die K-N-Nummer (engl. K & ΪΓ Ink Number).

Dies ist ein Mass für die Lichtreflektionseigenschaften einer Oberfläche. Beflektiertes Licht wird in einer -Sichtung polarisiert, diffuses Licht jedoch nicht. Die von einer genormten Lichtquelle kommende, von der Oberfläche einer Probe reflektierte

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"\^iy~ 19198c6

una diffundierte Gesamtlichtmenge wird zunächst mit einem Lichtmessgerät gemessen, das dann so eingestellt wird, dass aas Ergebnis dabei 100 Messeinheiten beträgt. Dann wird ein Polarä eator zwischen die Oberfläche der Probe und das Messgerät geschoben, um das reflektierte Licht auszuschalten. Die idfferen.: zwischen äem nun erhaltenen Ergebnis und 100 ist .las Marc für den Glanz.

Jie von ..er ivo\.-e reflektierte Gesanrciichtmenge wird mit der von einer genoraten Probe aus Piagnesiuinoxyd reflektierten Lichtnien, e verglichen, und das Ergebnis wird prozentual aus je :rⁱücKt.

ucric]- a;:-ität

Hinter *".ehn Lagen aus dem zu nessenden Material wird ein lichtunlurchlässiijes Material gelegt, und die Lagen werden von eiiit-r Stanaardlichtquelle beleuchtet. Die von diesem Faket reflektierte Gesamtlichtmenge wird mit einem Lichtmessgerät gesessen, und das Ergebnis wird auf 100 Messeinheiten eingestellt. Dieser Messvorgang wird mit lediglich einer Lage aus dem zu messenden Material wiederholt, und üas nun erhaltene Ergebnis ist; das Mass für die Opazität dieses Materials.

BAD ORlGtNAU

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Claims

Patentansprüche

/Ι Λ Verfahren zur Herstellung von thermoplastischen Schaumstoffen, nach dem ein unter Druck stehendes homogenes Gemisch aus dem geschmolzenen Thermoplast und einer Treibmittelmischung druckentlastet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Treibmittel- ■ mischung aus einem ersten Treibmittel, das unter dem gewählten Druck mit dem geschmolzenen Thermoplast vollkommen mischbar ist, und einem zweiten Treibmittä. besteht, das eine Löslichkeit im Thermoplast von mindestens 0,01 Gew# aufweist und dessen kritische Temperatur unter der Temperatur des homogenen Gemisches bei Beginn der Druckentlastung liegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Thermoplast und das Treibmittelsystem miteinander unter Druck in einem Extruder vermischt werden.

3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder beide der Komponenten der Treibmittelmischung dem unvollkommen polymerisierten Material zugegeben wird bzw. werden, von dem das Thermoplast stammt.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Treibmittel eine Flüssigkeit ist, deren Siedepunkt bei Atmosphären druck höher als Raumtemperatur und mindestens 10⁰C unter der·Temperatur des homogenen Gemisches beim endgültigen Verlassen des Druekgefässes liegt. ·■

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* 5· "Polyolefin-Schaumstoffe, dadurch gekennzeichnet, dass sie nach einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt wurden und eine Dichte von 0,1 bis 0,4· g/cnr haben.

6. Polyäthylen-Schaumstoff, dadurch gekennzeichnet, dass er nach einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt wurde und dass er nach Zersetzung mit rauchender Salpetersäure einachsig orientierte nadeiförmige Bruchstücke aufweist, wovon der grÖssere Anteil eine Länge von 5 "bis 20 μ und ein Verhältnis der Länge zur Breite von mindestens 50 : 1 haben.

7· Polyäthylen-Schaumstoff nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass seine Luftdurchlässigkeit 0,0005 bis 0,1 ml/cm .see.cm Druckhöhe (gemessen nach britischer Norm 2925) beträgt.

8. Polyäthylen-Schaumstoff nach einem der Ansprüche 5 his 7> dadurch gekennzeichnet, dass seine Wasserdampfdurchlässigkeit 500 bis 10 000 g/m .Tag.mil (gemessen nach britischer Norm 3177) beträgt.

"9· Polyäthylen-Schaumstoff nach einem der Ansprüche 5 his 8, dadurch gekennzeichnet, dass seine Wasserdurchlässigkeit _o 0,5 his 100 ml/m .min.cm Druckhohe beträgt.

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σ? 10. Styrol/Maleinsäureanhydrid-Gopolymer-Schaumstoff, dadurch ge-

·-* j kennzeichnet, dass er nach einem Verfahren nach einem der _ω Ansprüche 1 bis 4 hergestellt wurde, eine Dichte von unter Öj 1 g/onr" hat und einen durchschnittlichen Zellendurchmesser

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• von weniger als 100 μ aufweist.

11. St/rol/Haleinsäureanhydrid-Gopolyirer-Schauinstcff nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass er einen Zellenclurchmeseer von weniger als 70 μ aufweist.

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