DE2029374A1 - Light plastic mouldings - by bonding and moulding hollow polyolefin bodies - Google Patents

Abstract

Hollow bodies of polyolefin material are bonded together and moulded to give light plastic mouldings of uniform structure without the need for sintering foamed plastic bodies. Thermal damage of the polyolefin is avoided, and expensive appts. is not required. The hollow bodies are pref. spherical, and may have a closed or non-closed surface. Specif., the bodies consist of polyethylene or polypropylene, and have a dia. of 0.3 - 4 mm and an apparent density of 0.02 - 0.2 g/cm3.

Description

Verfahren zur Herstellung von spezifisch leichten Formteilen. Process for the production of specifically light molded parts.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von spezifisch leichten Formt eilen aus Kunststoffen.The invention relates to a method for the production of specifically lightweight molded parts made of plastics.

Neben einem geringen Gewicht ist bei solchen Formteilen eine gute chemische Beständigkeit erforderlich; ebenso muß die Möglichkeit der mechanischen Bearbeitbarkeit in verschiedenster Weise, z.B. durch Sägen, Stanzen, Bohren usw. gegeben sein.In addition to a low weight, such molded parts have a good one chemical resistance required; so must the possibility of mechanical Machinability in various ways, e.g. by sawing, punching, drilling, etc. be given.

Es ist bekannt, zur Erfüllung dieser Erfordernisse Polystyrol-Kügelchen in einer Grösse von 1 bis 2 mm, die ein flüssiges leicht flüchtiges Treibmittel gelöst enthalten, einer Wärme von etwa 10000 auszusetzen, wodurch man zunächst puffreisartig vorgeschäumte Kugeln erhält. Diese werden in eine perforierte, vorgeheizte Aluminiumform gegeben und nochmals auf 10000 erwärmt. Dabei wird das vorgeschäumte Granulat an seiner Oberfläche plastisch, so daß die Partikel unter dem sich in der Form entwickelnden Druck miteinander versinternj Dabei entstehen Form körper, die zB. anschliessend zu Einzelplatten zerteilt werden können.Polystyrene beads are known to meet these requirements in a size of 1 to 2 mm, which is a liquid, highly volatile propellant contained dissolved, to a heat of about 10,000, which initially looks like puffed rice receives pre-expanded balls. These are in a perforated, preheated aluminum mold given and heated again to 10,000. The pre-expanded granulate is activated its surface is plastic, so that the particles under the developing in the form Pressure is sintered with one another Shape body, e.g. can then be cut into individual panels.

Es ist ferner bekannt, poröse Formkörper aus Kunststoffen dadurch herzustellen, daß man körnige thermoplastische Kunststoffe z.B. Polyäthylen unter Druck mit Dampf sintert, wobei dieser allseitig in-das zu versinternde Gut eindringt ( Schweiz. Patentschrift 470 960).It is also known to make porous molded bodies made of plastics to produce that granular thermoplastics such as polyethylene under Sinters pressure with steam, which penetrates on all sides into the material to be sintered (Swiss. Patent 470 960).

Nach einem Vorschlag der Deutschen Patentschrift 1 139 972 werden poröse Formkörper durch Sintern von kleinteiligem Polyäthylen erhalten, indem man Schüttungen des Kunststoffes unter Luftabzrchluss, gegebenenfalls in Gegenwart inerter Gase oder im Vakuum unter gleichzeitiger Formgebung erhitzt.According to a proposal of the German patent specification 1,139,972 porous moldings obtained by sintering small-sized polyethylene by Pouring the plastic with exclusion of air, if necessary in the presence of inert Gases or heated in a vacuum with simultaneous shaping.

Die Deutsche Patentschrift 1 204 389 beschreibt die Anwendung einer porösen, durchlässigen norm, insbesondere aus Sintermetall zur Herstellung poröser Formkörper durch Sintern von in die Form eingefüllten, nicht aufblähbaren Körnern eines thermoplastischen Kunststoffes mittels eines hindurchströmenden heißen, gasförmigen Mediums.German Patent 1 204 389 describes the use of a porous, permeable standard, in particular made of sintered metal for the production of porous Shaped body by sintering non-inflatable grains filled into the mold of a thermoplastic material by means of a hot, gaseous one flowing through it Medium.

Beim Sintern von flüchtigen Treibmitteln enthaltenden Kunststoff-Kügelchen werden zwar einheitlich geschäumte Formkörper mit niedrigen Gewichten erhalten, doch ist hierzu zunächst ein Vorschäumen mit Wasserdampf erforderlich.When sintering plastic beads containing volatile blowing agents uniformly foamed moldings with low weights are obtained, but this first requires pre-foaming with steam.

Die als Treibmittel verwandten niedrigsiedenden Lösungsmittel wie Petroläther, mit Siedepunkten zwischen 40 und 6000, sind teilweise feuergefährlich und physiologisch nicht unbedenklich. Die vorgeschäumten Partikel und der fertig geschäumte Formkörper bedürfen Jeweils einer mehrtägigen Lagerung, damit die vom Wasserdampf herrührende Feu9htigkeit entfernt wird und Luft in die Zellen eindiffundiert. Gute Ergebnisse werden erzielt, wenn das Versintern von Polyäthylenpulver in einem Druckbehälter mit strömendem Wasserdampf durchgeführt wird. Es bereitet Jedoch Schwierigkeiten, die allseitig in dem zu versinternden Gut eingedrungene Feuchtigkeit wieder restlos zu entfernen.The low-boiling solvents used as blowing agents such as Petroleum ethers, with boiling points between 40 and 6000, are sometimes flammable and physiologically not harmless. The pre-expanded particles and the done foamed moldings each require storage for several days so that the from Moisture originating from water vapor is removed and air diffuses into the cells. Quality Results are obtained when sintering polyethylene powder in a pressure vessel is carried out with flowing steam. However, it is difficult the moisture that has penetrated the material to be sintered on all sides is completely restored to remove.

Außerdem ist bei diesem Verfahren in den meisten Fällen das Herstellen eines Vorpresslings, z.B. in Form einer Platte, erforderlich, ehe die Behandlung mit dem Wasserdampf erfolgt.In addition, in most cases this process is manufacturing of a pre-press, e.g. in the form of a plate, is required before the treatment takes place with the steam.

Bei Sinterverfahren, die von körnigem oder kleinteiligem Gut ausgehen, besteht die Gefahr der thermischen Schädigung des Kunststoffs, was insbesondere bei der Anwendung von Poiyoiefinen zutrifft.In the case of sintering processes that start from granular or small-sized material, there is a risk of thermal damage to the plastic, which in particular applies to the use of poiyoiefinen.

Zwar ist diese Gefahr durch die Anwendung inerter Gase oder durch Arbeiten im Vakuum wesentlich vermindert, doch sind solche Methoden recht aufwendig und erfordern zu ihrer Durchführung spezielle Apparaturen und eine strenge Überwachung des Verfahrens.Although this risk is due to the use of inert gases or by Working in a vacuum is significantly reduced, but such methods are quite expensive and require special equipment and strict supervision to carry them out of the procedure.

Auch die Anwendung spezieller Formen, die es ermöglicht, dass das heisse, gasförmige Medium überall an den Kunststoff herantritt, bietet keine Gewähr, daß einheitlich gesinterte Formkörper erhalten werden, denn bekanntlich ist es schwer, eine gleichmässige Wärmeverteilung bei pulverförmigen Schüttungen von Kunststoffen zu erreichen, weil Kunststoffe die Wärme nur schlecht leiten.Also the use of special forms that allow the hot, gaseous medium approaches the plastic everywhere, offers no guarantee that uniformly sintered moldings are obtained, because it is known that it is difficult an even distribution of heat in the case of powdery bulk of plastics because plastics are a poor conductor of heat.

Der erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese und andere Nachteile zu vermeiden und spezifisch leichte Pormkörper einheitlicher Struktur ohne Schäumvorgang aus Kunststoffen zu erhalten. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass man Hohlkörper aus Polyolefinen miteinander verbindet und formt.The invention is based on these and other disadvantages to avoid and specifically light shaped bodies of uniform structure without a foaming process obtained from plastics. According to the invention, this object is achieved by that hollow bodies made of polyolefins are connected to one another and shaped.

Im Rahmen der Erfindung werden bevorzugt-Rohlkörper verwendet, die rund, insbesondere kugelförmig sind. Sie können sowohl eine geschlossene, als auch nicht-geschlossene Oberfläche, ddh. eine Öffnungen aufweisende Oberfläche, haben. Solche Hohlkörper aus Polyolefinen, beispielsweise aus Polyäthylen oder Polypropylen, können z.B. nach einem Vorschlag gemäss der deutschen Patentanmeldung P 1 953 399, angemeldet am 23.10.69, hergestellt werden Die I>urchmesser der Hohlkörper liegen dabei etwa zwischen 0,1 bis 10 mm, bevorzugt zwischen 0,3 bis 4 mm und das Schüttgewicht liegt zwischen 0,01 bis 0,5 g/om) G Bevorzugt wird ein Schüttgewioht, das etwa zwischen 0 5 02 und 0,2 g»/cm3 liegt.In the context of the invention, blanks are preferably used which round, in particular spherical. You can have both a closed and a non-closed surface, i.e. an apertured surface. Such hollow bodies made of polyolefins, for example made of polyethylene or polypropylene, can e.g. according to a proposal according to the German patent application P 1 953 399, registered on 10/23/69, to be manufactured. The diameter of the hollow body is located between 0.1 and 10 mm, preferably between 0.3 and 4 mm, and the bulk density is between 0.01 to 0.5 g / om) G A bulk density is preferred which is approximately between 0 5 02 and 0.2 g »/ cm3.

Die Polyolefin-Hohlkörper können miteinander durch Verkleben, Verpressen, Erhitzen oder durch Dampfsintern mit beispielsweise überhitzen Wasserdampf, verbunden werden.The polyolefin hollow bodies can be glued, pressed, Heating or by steam sintering with, for example, superheated water vapor will.

Zweckmässig führt man dabei das Verbinden der Hohlkörper und das Formen gleichzeitig durch. Falls erforderlich, kann das Verbinden und/oder das Formen der Polyolefinhohlkörper auch unter Druck durchgeführt werden.The connection of the hollow bodies and the shaping are expediently carried out at the same time. If necessary, the joining and / or shaping of the Polyolefin hollow bodies can also be carried out under pressure.

Die Polyolefin-Hohlkörper können auch gefärbt sein, sie können Füll-, Streck- und weichmachende Mittel oder auch verstärkende Stoffe enthalten. Zur Erniedrigung der Entflammbarkeit können auch flammwidrige Substanzen sugesetzt sein.The polyolefin hollow bodies can also be colored, they can be filler, Contain stretching and softening agents or reinforcing substances. To humiliation Flammability can also contain flame-retardant substances.

Die Erfindung ist in den folgenden Ausführungsbeispielen näher beschrieben: Beispiel 1 Polyäthylenhohlkugeln von 1 mm werden in eine rechteckige Form aus Aluminium gegeben, mit einem Deckel verschlossen und 35 min auf 14000 vorgewärmt. Danach wird 15 min bei 14000 unter einem Druck von 5 kq cm-2 verpresst.The invention is described in more detail in the following exemplary embodiments: Example 1 Hollow polyethylene balls of 1 mm are in a rectangular shape made of aluminum given, closed with a lid and preheated to 14,000 for 35 min. After that, will Pressed for 15 min at 14,000 under a pressure of 5 kq cm-2.

Nach dem Abkühlen wird eine Leichtstoffplatte mit einer Dichte von 0,11 g cm-3 erhalten.After cooling, a lightweight board with a density of 0.11 g cm-3 obtained.

Beiapiel 2 In eine Metallform der Abmessung 1000 x 600 x 20 mm werden Polyäthylenhohlkugeln mit einem Durchmesser von 0,5 mm eingefüllt und kalt unter einem Druck von bis zu 1,5 kp/cm2 verpresst. Die Form kommt dann in einen Druckbehälter. Dort wird sie 25 min lang mit Wasserdampf von 3,2 atü ( etwa 1450C) behandelt. Nach dem Abkühlen liegt eine zusammengesinterte Leichtstoffplatte mit einer Dichte von 0,13 g cm 3 vor.Example 2 In a metal mold measuring 1000 x 600 x 20 mm Polyethylene hollow balls with a diameter of 0.5 mm filled and cold under pressed at a pressure of up to 1.5 kp / cm2. The mold is then placed in a pressure vessel. There it is treated with water vapor at 3.2 atmospheres (about 1450 ° C.) for 25 minutes. To cooling down is a sintered-together lightweight board with a density of 0.13 g cm 3.

Beispiel 3 Zur Herstellung eines runden Behälters wird eine Form konstruiert, deren Innenwand aus Metall und deren Außenwand aus einem engmaschigen Drahtnetz besteht. Der Wandhohlraum wird mit Polypropylenhohikugeln von einem Durchmesser von 1,4 mm gefüllt. Die Form kommt dann in einen Sattdampfautoklaven und wird darin 20 min auf 1 15000 bei 3,8 atü erhitzt, wobei der Dampf durch das Netz in die Kunststoffmasse einströmen kann und diese zum Sintern an der Oberfläche bringt. Es wurde so ein topfartiger leichtformkörper mit einer Dichte von 0,08 g/ cm 3 erhalten.Example 3 To produce a round container, a mold is constructed, whose inner wall is made of metal and whose outer wall is made of a close-meshed wire mesh consists. The wall cavity is made with hollow polypropylene balls of a diameter 1.4 mm filled. The mold is then placed in a saturated steam autoclave and is there Heated for 20 min to 1 15,000 at 3.8 atmospheres, the steam flowing through the network into the plastic compound can flow in and cause them to sinter on the surface. It turned out to be one Pot-like light molded body obtained with a density of 0.08 g / cm 3.

Beispiel 4 polyäthylenhohlkugeln mit einem Durchmesser von 1,6 mm werden mit einer Dispersion eines handelsüblichen Schmelz -klebers auf Basis eines Copolymerisates aus Äthylen und Vinylacetats beschichtet und getrocknet. Die luftragamenge beträgt @twa 5 Gew. Trockensubstanz, bezogen auf die Hohlkugeln. Die beschichteten Hohlkugeln kommen dann in eine Fori und werden dann bei 15500 in 20 min miteinander verbunden. Es wird eine Leichtstoffplatte hoher Festigkeit mit einer Dichte von 0,07 g/cm3 erhalten.Example 4 hollow polyethylene balls with a diameter of 1.6 mm are mixed with a dispersion of a commercially available hot melt adhesive based on a Copolymer of ethylene and vinyl acetate coated and dried. The order amount is about 5 wt. dry substance, based on the hollow spheres. The coated Hollow balls then come into a fori and are then at 15500 together in 20 min tied together. It is a lightweight board of high strength with a density of 0.07 g / cm3 obtained.

Beispiel 5 Polypropylenhohlkugeln mit einem Durchmesser von 2 mm werden in einer 20%igen carboxylierten Butadien-Styrol-Latex-Mischung, der 5 % Zinkoxyd zugesetzt waren, getaucht. Example 5 Polypropylene hollow spheres with a diameter of 2 mm are in a 20% carboxylated butadiene-styrene-latex mixture, the 5% zinc oxide were added, submerged.

Nach gründlichem Abtropfen des überschüssigen Latex kommen die Hohlkugeln in eine Form, die auf 12000 erhitzt ist. Nach dem Verdampfen des Wassers trat eine Verbindung der Kugeln und später eine Vernetzung der Kautschukschicht ein. Die Gesamtdauer des Prozesses beträgt 20 min.After the excess latex has dripped off thoroughly, the hollow balls come out in a form heated to 12,000. After the water evaporated, a Connection of the balls and later a crosslinking of the rubber layer. The total duration the process takes 20 min.

Nach dem Abkühlen wird ein Leichstoff mit einer Dichte von 0,03 g/cm3 erhalten.After cooling, it becomes a lightweight material with a density of 0.03 g / cm3 obtain.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass Formkörper mit definierter, stets reproduzierbarer Zellengrösse erhalten werden. Auch ohne Schäumprozess werden Formkörper mit geringem spezifischen Gewicht erhalten. Die Verteilung der Zellen ist homogen und Zonen geringerer und höherer Dichten, wie sie beim Pulversinterverfahren leicht auftreten, werden vermieden.The advantages achieved with the invention are in particular: that molded bodies with a defined, always reproducible cell size are obtained. Moldings with a low specific weight are obtained even without a foaming process. The distribution of the cells is homogeneous and zones of lower and higher densities, as they easily occur in the powder sintering process, are avoided.

Die hergestellten Formkörper besitzen trotz ihrem geringen Gewicht eine sehr hohe Festigkeit und sind chemisch ausserordentlich stabil. Ein grosser Vorteil besteht in ihrer leichten mechanischen Bearbeitbarkeit. Die erfindungsgemässen Formkörper lassen sich pressen, schneiden, stanzen oder spanabheband bearbeiten.Despite their low weight, the molded bodies produced have have a very high strength and are extremely stable chemically. A large The advantage is that they are easy to machine mechanically. The inventive Moldings can be pressed, cut, punched or machined with metal cutting tape.

Aufgrund ihrer Festigkeit und chemischen Eingenschaften können die Formörper für die verschiedensten Zwsce verwendet werden. Sie finden Anwendung zu Isolationszwecken und zur Schalldämmung. Sie können auch im Bauwesen, in der Kältetechnik, für Polsterwecke, zur Herstellung von Haushaltsgegenständen und im Verpackungswesen eingesetzt werden.Due to their strength and chemical properties, the Molded bodies can be used for a wide variety of Zwsce. You will find application too Insulation purposes and for soundproofing. They can also be used in construction, refrigeration, for upholstery, for the manufacture of household items and in packaging can be used.

Claims (14)

Patentansprüche Claims 1 Verfahren zur Herstellung von spezifischtleichten Form teilen aus Kunststoffen, dadurch gekennzeichnet, dass man Hohlkörper aus Polyolefinen miteinander verbindet und formt.1 process for the production of specific lightweight molded parts Plastics, characterized in that one hollow body made of polyolefins with one another connects and shapes. 2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlkörper rund-, insbesondere kugelförmig sind.2) Method according to claim 1, characterized in that the hollow body are round, in particular spherical. 3) Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet1 daß die Hohlkörper eine geschlossene oder nicht geschlossene Oberfläche haben.3) Method according to claims 1 and 2, characterized in 1 that the hollow bodies have a closed or non-closed surface. 4) Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Hohlkörper aus Polyäthylen herstellt.4) Method according to one or more of claims 1 to 3, characterized characterized in that the hollow body is made of polyethylene. 5) Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeiühno-t, daß man die Hohlkörper aus Polypropylen herstellt.5) Method according to one or more of claims 1 to 4, characterized gekennzeiühno-t that the hollow bodies are made of polypropylene. 6) Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 59 dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlkörper Durchmesser zwischen 0,1 bis 10 mm, vorzugsweise 0,3 tt: 4 mm besitzen.6) Method according to one or more of claims 1 to 59 thereby characterized in that the hollow body diameter between 0.1 to 10 mm, preferably 0.3 tt: own 4 mm. 7) Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Schüttgewicht der Hohlkörper zwischen 0,01 bis 0,5 g/cm3, vorzugsweise zwischen 0,02 bis 0,2 g/cm3 liegt.7) Method according to one or more of claims 1 to 6, characterized characterized in that the bulk density of the hollow body is between 0.01 and 0.5 g / cm3, is preferably between 0.02 to 0.2 g / cm3. 8) Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7,-dadurch gekennzeichnet, daß man die Hohlkörper durch Verkleben verbindet.8) Method according to one or more of claims 1 to 7, thereby characterized in that the hollow bodies are connected by gluing. 9) Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man die Hohlkörper durch Verpressen verbindet. 9) Method according to one or more of claims 1 to 8, characterized characterized in that the hollow bodies are connected by pressing. 10) Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß man die Hohlkörper durch Erhitzen verbindet.10) Method according to one or more of claims 1 to 9, characterized characterized in that the hollow bodies are connected by heating. 11) Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß man die Hohlkörper durch Dampfsintern verbindet.11) Method according to one or more of claims 1 to 10, characterized characterized in that the hollow bodies are connected by steam sintering. 12) Verfaren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß man das Verbinden der Hohlkörper und das Formen gleichzeitig durchführt.12) Verfaren according to one or more of claims 1 to 11, characterized characterized in that the joining of the hollow body and the molding are carried out simultaneously performs. 13) Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass man das Verbinden der Hohlkörper unter Druck durchführt.13) Method according to one or more of claims 1 to 12, characterized characterized in that the connection of the hollow bodies is carried out under pressure. 14) Spezifisch leichter Formteil aus Kunststoff , gekennzeichnet durch miteinander verbundene Hohlkörper aus Polyolefinen.14) Specifically lighter molded part made of plastic, characterized by interconnected hollow bodies made of polyolefins.