DE602004002481T2

DE602004002481T2 - Verfahren zur kontinuierlichen herstellung eines vollen, hohlen oder offenen profils

Info

Publication number: DE602004002481T2
Application number: DE602004002481T
Authority: DE
Inventors: Vincent Navez; Robert Frere; Jean-Pierre Mayeres; Emmanuel Noel
Original assignee: NMC SA
Current assignee: NMC SA
Priority date: 2003-06-05
Filing date: 2004-06-04
Publication date: 2007-03-01
Anticipated expiration: 2024-06-05
Also published as: ES2273261T3; EP1628818A1; UA80347C2; RU2339514C2; PL1628818T3; DK1628818T3; AU2004245248A1; DE602004002481D1; ATE340061T1; EP1484149A1; RU2005141529A; MXPA05013081A; RS20050895A; NO20060066L; PT1628818E; IS8143A; EP1628818B1; CA2528039A1; WO2004108387A1; AU2004245248B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Polystyrolprofile mit einer Dichte oberhalb 400 kg/m³ werden seit vielen Jahren für eine Anwendung in der Innen- oder Außendekoration von Wohnungen hergestellt. Diese Profile unterschiedlicher Form haben eine ausgeprägte dekorative Erscheinung und werden oftmals als Ersatz oder Imitation von Deckendekorationen aus Stuck verwendet. Durch ihre hohe Dichte können sie außerdem Stöße und Schläge aushalten, was ihren Einsatz im Bewegungsbereich von Personen oder mobilen Gegenständen gestattet, die eventuell dagegen stoßen können. Da Polystyrol quasi kein Wasser aufnimmt, können solche Profile im Bodenbereich als Fußleisten verwendet werden.
Um Profile mit komplexen Verzierungen von guter Qualität und einem akzeptablen Oberflächenaussehen herstellen zu können, müssen die Profile eine regelmäßige Struktur, d.h. feine und gleichmäßige Zellen haben. Sind die Zellen unregelmäßig, werden Oberflächenfehler sichtbar und die Profile können nicht kommerzialisiert werden.
Trotz zahlreicher Bemühungen konnten solche Profile aus Polystyrol mit einer Dichte unterhalb 400 kg/m³ nicht produziert werden. Denn sobald man versucht, Profile mit einer unter diesem Wert liegenden Dichte herzustellen, ergeben sich Strukturen, die nicht regelmäßig genug sind, um Profile ohne störende Oberflächenfehler zu erhalten.
US 5,753,717 beschreibt ein Verfahren zum Extrudieren von Polystyrol-Schaumstoff mit CO₂, welcher Schaumstoff eine verbesserte mechanische Festigkeit aufweist, die dadurch gewonnen wird, dass am Austritt aus der Düse eine Temperatur erreicht wird, die unter einer kritischen Temperatur liegt. Um das Gemisch aus Polymer + CO₂ auf eine Temperatur unterhalb dieser kritischen Temperatur abkühlen zu können, weist der Erfinder auf die Notwendigkeit hin, gleichzeitig eine größere Menge Treibmittel einzuspritzen. Die Dichte sinkt dabei entsprechend ab, da das Gas eine Abnahme der Viskosität durch Plastifizierung bewirkt, wodurch die viskose Reibung und die durch diese Reibung erzeugte Wärme reduziert werden. Die beschriebenen hergestellten Erzeugnisse liegen in Form von Platten vor, die thermogeformt werden, und besitzen eine besonders feine Zellengröße (< 25 µm) und eine Zellenwanddicke von 1 bis 2 µm. Die Dichte des Schaumstoffs ist geringer als 4 Ibs/ft³ [64 kg/m³].
US 5,753,717 weist zudem darauf hin, dass es bisher nicht möglich war, Polystyrol-Schaumstoffe mit hohen Dichten UND sehr feinen Zellengrößen herzustellen: durch die Reduzierung der Treibmittelmenge wird zwar die Dichte erhöht, aber die Zellen werden dick und groß. In der US 5,753,717 wird weiter ausgeführt, dass sich mit den herkömmlichen älteren Verfahren nur Schaumstoffplatten mit eher großen und dicken Zellen herstellen lassen, wenn mit Düsentemperaturen von mindestens 140°C und bis zu 155°C gearbeitet wird.
US 2002/0169224 beschreibt ein kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von Schaumstoffen mit kleinen und/oder gleichförmigen Zellengrößen, wobei ein homogenes Gemisch aus Polymer und Treibmittel gebildet wird, die Temperatur des Gemisches am Austritt reduziert wird, und zwar bei ausreichend hohem Druck, um das Treibmittel in Lösung zu halten, und das Gemisch anschließend durch eine Austrittsöffnung geleitet wird, um es aufzuschäumen. Die Extrusionstemperatur liegt 30°C oder weniger oberhalb der Glasübergangstemperatur des Polymers und die eingesetzte CO₂-Menge beträgt mindestens 4,4 Gew.-% des Polymers. Die beanspruchten Zellengrößen liegen zwischen 2 und 200 µm und die Dichten zwischen 100 und 300 kg/m³.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein neues Herstellungsverfahren für Profile aus Polystyrol-Schaumstoff mit einer Dichte zwischen 200 kg/m³ und 350 kg/m³, mit feinen Zellen von 25 bis 100 μm und mit homogener Größe anzugeben.
Die Aufgabe wird durch ein Herstellungsverfahren nach dem Patentanspruch 1 gelöst.
Dieses Verfahren ermöglicht es, Schaumstoffe auf der Basis von Polystyrol herzustellen, die eine Dichte zwischen 200 kg/m³ und 350 kg/m³ haben und dabei ein glattes Oberflächenaussehen ohne sichtbare Fehler aufweisen.
Durch die Kontrolle, die Wirksamkeit und die Homogenität der durchgeführten Abkühlung lässt sich mit dem Verfahren die Produktionsleistung für Profile erhöhen, und die Qualität der Zellen ist einheitlich.
Schaumstoffe mit einer Dichte zwischen 200 kg/m³ und 350 kg/m³, mit feinen Zellen von 25 bis 100 µm und homogener Größe können durch das im Rahmen der vorliegenden Erfindung entwickelte Verfahren überraschenderweise auch mit optimalen Schäumungstemperaturen oberhalb 135°C hergestellt werden.
Bei der vorliegenden Erfindung ist die Dicke der Zellenwände wegen der viel höheren angestrebten Dichten als in der US 5,753,717 zwangsläufig stärker. Die Erzielung genügend feiner Zellen, um den Schaumstoffen der vorliegenden Erfindung eine geeignete Oberflächenqualität zuzusichern, ist jedoch weiterhin unbedingt erforderlich und erschien laut US 5,753,717 problematisch, wenn nicht sogar unmöglich. Die Analyse der möglichen Ursachen solcher Probleme führten uns dazu, nicht nur die einzusetzende Kühlleistung und die an der Düse zu erreichende Temperatur, sondern auch die Homogenität dieser Temperatur in einem Querschnitt senkrecht zur Fließbewegung zu betrachten. Je höher die gewünschten Dichten sind, desto mehr Kühlleistung muss bereitgestellt werden und vor allem desto schwieriger ist es, den Temperaturunterschied zwischen der Mitte des Stoffflusses und den Rändern zu reduzieren. Dies führt dann dazu, dass die zu warme Mitte des Stoffflusses eine geringere Viskosität hat und weniger beständig gegen die Expansion der Gasblasen ist, so dass die mittlere Zellengröße des Schaumstoffs auf Kosten seines Aussehens und seiner Qualität zunimmt.
Die optimale Temperatur, bei der der Schaumstoff die günstigste Qualität erreicht (Dichte – Zellengröße), ist ebenfalls entscheidend; das Kühlsystem muss dazu stark genug sein, jedoch progressiv arbeiten und gut kontrolliert sein.
Gemäss einer ersten vorteilhaften Ausführungsart wird das verarbeitete Polymer aus der Gruppe bestehend aus Polystyrol, Acrylnitrilbutadienstyrol (ABS), Styrolbutadienstyrol (SBS), Styrolethylenbutadienstyrol (SEBS) oder ihren Gemischen gewählt.
Es können auch mehrere Polystyrolarten, die sich in der Viskosität und damit in der Molekularmasse unterscheiden, einzeln oder gemischt mit Copolymerisaten von Styrol und einem Dienmonomer eingesetzt werden. Geeignete Polymere sind beispielsweise Acrylnitrilbutadienstyrol (ABS), Styrolbutadienstyrol (SBS), Styrolethylenbutadienstyrol (SEBS) oder ihre Gemische.
Es ist ebenfalls möglich, einen Teil oder die ganze Oberfläche des erstarrten Primärschaumprofils zu modifizieren, indem sie durch Coextrudieren mit einer zusätzlichen Materialschicht versehen wird. Dieses coextrudierte Material kann dabei in geschäumter oder kompakter Form vorliegen.
Bei dem bevorzugt verwendeten Schaumgas handelt es sich um CO₂.
Weitere Besonderheiten und Merkmale der Erfindung gehen aus der ausführlichen Beschreibung einiger vorteilhafter Ausführungsarten hervor, die nachstehend zur Erläuterung angegeben sind.
1. Herstellungsverfahren
1.1. Dosierung der Komponenten:
Die Komponenten der Rezeptur werden mit einer volumetrischen oder gravimetrischen Dosierstation einzeln dosiert, um genau die gewünschte Zusammensetzung zu erreichen. Dabei liegen die Rohstoffe vorzugsweise als gleichmäßige Granulate vor, die möglichst die gleiche Korngröße und die gleiche Kornform pro Komponente haben. Weiterhin sollte sich die Rohdichte in einem engen Bereich zwischen den verschiedenen Komponenten bewegen, um eine frühzeitige Entmischung zu verhindern.
1.2. Extruder:
Die so dosierten Komponenten werden zum Zuführungssystem eines Plastifizierextruders befördert. Dieser Extruder weist vorzugsweise zwei Schnecken auf, die gleichsinnig oder gegenläufig rotieren und eventuell selbstreinigend sein können. Der Zylinder besitzt mehrere Heizzonen. Der erste Zylinderbereich wird auf hohe Temperatur erhitzt, um die dosierten, festen Komponenten, die zur Homogenisierung des Ganzen gleichzeitig gemischt werden, bei der Zuführung zu plastifizieren. An der geeignetsten Stelle hinsichtlich Viskosität und Druck im Zylinder wird ein druckbeaufschlagtes Gas über einen in den Zylinder gebohrten Gaseinblasanschluss eingeblasen. Das Gas wird in seiner kondensierten Phase, bei CO₂ insbesondere in einem superkritischen Zustand gehalten (siehe Punkt 2.2.). Das Komponentengemisch und das Gas werden gemischt und mit Druck beaufschlagt, um zur Herstellung eines einphasigen Systems eine gute Homogenität und eine optimale Auflösung des Gases in der Schmelzmasse zu erzielen. Die Zylinderbereiche werden dann zwecks Halten des zur Solubilisierung des Gases notwendigen Druckes nach und nach kälter.
1.3. Kühlung:
Sie kann mit zwei Anordnungen erfolgen:

i) "Dynamischer" Wärmetauscher durch Verwendung einer Anordnung aus zwei langen Schnecken: da der erste Zylinderbereich zur im vorhergehenden Punkt b) beschriebenen Plastifizierung und Homogenisierung der festen Komponenten mit dem Gas genutzt wurde, kann mit dem zweiten Schneckenbereich, dessen Heizzonen durch ein umlaufendes Kühlmittel gekühlt werden, die Abkühlung des einphasigen Gemisches bewirkt werden. Dabei wird das Design der Schnecke in diesem letztgenannten Bereich spezifisch so angepasst, dass möglichst wenig Wärme durch Scherung entsteht, was die verfügbare Kühlkapazität erhöht und damit der Produktivität zugute kommt. Das Design des Kühlabschnitts der Schnecke wird so angepasst, dass am Eintritt der Düse die optimale Temperatur erreicht wird, deren Homogenität in einem Querschnitt senkrecht zur Fließbewegung es ermöglicht, die beanspruchte vorteilhafte Kombination von Dichte und Zellengröße zu erzielen. ii) "Statischer" Wärmetauscher: das homogene Gemisch aus den plastifizierten Komponenten und dem Gas verlässt den Extruderzylinder und läuft durch einen von einem Kühlmittel durchflossenen Wärmetauscher, dessen Konzept eine auf Zehntelgrad genaue Regelung der Temperatur des Gemisches gestatten muss, wodurch mit der gewünschten Progressivität und Präzision die optimale Schäumungstemperatur an der Düse erreicht werden kann. Der Wärmetauscher muss zudem für eine Abflachung des Temperaturprofils in einem Querschnitt senkrecht zur Fließbewegung ausgelegt sein, damit das Temperaturprofil am Austritt aus dem Wärmetauscher so flach wie möglich wird. Durch die Beistellung eines statischen Wärmetauschers hinter dem Extruderzylinder kann außerdem die zulässige Durchsatzleistung erhöht werden.

1.4. Homogenisierung
Das abgekühlte Gemisch wird eventuell erneut homogenisiert, indem es durch einen statischen Mischer läuft, der den Materialfluss in mehrere "Kanäle" teilt, welche gekreuzt und umverteilt werden, damit das Temperaturprofil in einem Querschnitt senkrecht zur Fließbewegung so flach wie möglich wird.
1.5. Relaxation:
Man kann eventuell zusätzlich einen Relaxationsbereich für den Materialfluss vorsehen, und zwar durch Anordnung eines leeren Rohrs über eine geeignete Strecke. Dadurch können die durch die Scherung entstehenden inneren Spannungen sowie die viskoelastischen "Gedächniseffekte" abgebaut und ein regelmäßigerer Durchlauf des Materialflusses gewährleistet werden.
1.6. Schaumdüse
Das in seiner Zusammensetzung und Temperatur homogene, einphasige Gemisch aus den plastifizierten Komponenten und dem Gas wird dann in ein Formgebungswerkzeug überführt, das aus einer Düse besteht, die den Materialfluss zu dem gewünschten Schaumwerkzeug leitet. Durch den Spannungsverlust, den das Gemisch nach dem Austritt aus dem Zylinder erleidet, wird der Druck des Gemisches ständig abgebaut; dieser Druck sinkt dann irgendwann unter die kritische Schwelle ab, bei der das zuvor gelöste Gas das Gemisch übersättigt, wobei dann Gasblasen entstehen, die eine zweite diskrete Phase bilden. Der Bereich dieser Primärblasenbildung darf im Idealfall nicht zu früh passiert werden, da es sonst zu einem Vorschäumen kommt, bei dem ein deformierter und instabiler Schaum mit einer wenig attraktiven Oberfläche entsteht. Die Mittel zur Einwirkung auf die Stelle, an der dieser kritische Entmischungsschritt erfolgt, sind vielseitig: Viskosität der Komponenten, Temperatur des Werkzeugs, Gasmenge, Form des Werkzeugs, Durchsatzleistung des Extruders, usw., wobei all diese Parameter für jedes herzustellende Schaumstoffprofil optimiert werden müssen.
1.7. Formgebung
Der Schaum tritt mit hoher Temperatur in die Atmosphäre aus und schäumt frei und ungehindert auf. Mit der Kühlung und der Migration des Gases in die Zellen erhöht sich die Viskosität der Zellenwände, bis die Zellenstruktur definitiv festgelegt ist. Dieser Prozess dauert allerdings lange und die Form des Schaumstoffs ist nicht sofort stabil. Der Schaumstoff wird zur Kontrolle seiner Maße durch eine Kalibriereinrichtung geleitet, und zwar durch motorisiertes Ziehen am Ende der Extrusionsstrasse. Die eventuell temperaturkontrollierten Kalibriereinrichtungen für eine wirksamere Kontrolle der Form, vor allem am Anfang, wenn der Schaum am wärmsten ist, geben der aufgeschäumten Masse nach und nach ihre definitive Form.
1.8. Online-Coextrusion (optional):
Es ist möglich, die Oberfläche des erstarrten Primärschaumprofils teilweise oder ganz zu modifizieren, indem sie durch Coextrudieren mit einer zusätzlichen Materialschicht versehen wird. Diese zweite Schicht, die mit der ersten kompatibel sein muss, um eine gute Kohäsion zu gewährleisten, kann zur Verbesserung der Festigkeitseigenschaften, zu Dekorationszwecken, etc. dienen. Die zweite Schicht kann kompakt bzw. geschäumt sein.
1.9. Online-Verzierung (optional
Es ist möglich, dekorative Muster auf einen gewählten Abschnitt des Profils zu drucken, beispielsweise über eine Heizwalze, die an den vorweg örtlich erwärmten Schaum gepresst wird, oder mit einem Druckmaschinensystem, das sich zusammen mit dem Profil fortbewegt, oder einem beliebigen anderen, dem Fachmann bekannten Verfahren.
1.10. Ziehen und Schneiden:
Der Schaumstoff wird also je nach Zahl der parallel extrudierten Profile mit einer motorisierten Einfach- oder Doppelziehmaschine gezogen. Das Profil wird dann mit einer Säge, die ein gutes Querschneiden gewährleistet, abgelängt.
1.11. Offline-Verzierung (optional):
Es ist möglich, dekorative Muster auf einen gewählten Abschnitt des geschnittenen Profils zu drucken, beispielsweise über eine Heizwalze, die an den vorweg örtlich erwärmten Schaum gepresst wird, oder mit einem Druckmaschinensystem, das sich zusammen mit dem Profil fortbewegt, oder einem beliebigen anderen, dem Fachmann bekannten Verfahren.
2. Rohstoffe:
2.1. Polymere:
Als Basiskunststoff wird Polystryol verwendet. Die Viskosität des Polystyrols wird je nach der Form des Schaumstoffs, dem notwendigen Druck zur Erzielung einer guten Qualität, der gewünschten Extrusionsleistung angepasst. Mehrere Polystyrolarten, die sich in der Viskosität und damit in der Molekularmasse unterscheiden, mit Fließraten ("Melt Flow Rate" MFR) nach ASTM D1238, gemessen bei 200°C und Füllstoff von 5,0 kg, von 1 bis 25 g/10 min können einzeln oder gemischt eingesetzt werden. Es können auch Copolymerisate aus Styrol und einem Dienmonomer zugesetzt werden, die eine bessere Stoß- und Schlagfestigkeit und eine bessere Elastizität aufweisen. Zum Beispiel: Acrylnitrilbutadienstyrol (ABS), Styrolbutadienstyrol (SBS), Styrolethylenbutadienstyrol (SEBS), die ebenfalls variable, je nach herzustellendem Schaumstoff angepasste Fließraten ("Melt Flow Rate" MFR) haben.
Es kann auch mit sämtlichen Komponenten kompatibles Recycelmaterial zugegeben werden, zum Beispiel Abfälle aus vorweg vermahlenen, ausgegasten und verdichteten Schaumprofilen.
Bei einer coextrudierten Schicht auf dem Basisschaumstoff werden die Werkstoffe nach ihrer Fähigkeit gewählt, eine ausreichend kohäsive Bindung mit dem Basisschaumstoff zu bilden. Dabei kann es sich um Thermplaste, Duroplaste handeln.
2.2. Gas
Bei dem verwendeten Gas handelt es sich vorzugsweise um CO₂. Es wird in einem Gasreservoir unter einem solchen Druck und bei einer solchen Temperatur gelagert, dass es sich im flüssigen Zustand befindet. Dabei darf die Temperatur von 31,1°C keinesfalls überschritten werden, denn oberhalb dieser Temperatur wird CO₂ dann superkritisch und hat folglich eine geringere Dichte als die Flüssigkeit, was sein Pumpen schwierig macht. CO₂ wird, damit es flüssig bleibt, in weit unterhalb der kritischen Temperatur gekühlte Leitungen gepumpt, und zwar bis zur Einrichtung zur Regelung der Einblasleistung. Dabei handelt es sich um einen gemäß dem Coriolis-Effekt arbeitenden Durchflussmesser, der es ermöglicht, die je Zeiteinheit dosierte Gasmenge mit einer Schwingungsgeschwindigkeitsdifterenz zu verbinden, die durch den Durchfluss des Fluids in einer schwingenden Leitung entsteht. Dieser Durchflussmesser funktioniert nur für Flüssigkeiten; es ist deshalb äußerst wichtig, dass CO₂ in diesem Zustand bleibt. Das flüssige CO₂ wird dann über einen Gaseinblasanschluss, der mit einem Ventil mit Rücklaufsperre versehen ist, in den Zylinder des Extruders geleitet.
2.3. Additive:
a. Nukleationsmittel:
Die Zellen des Schaumstoffs werden durch die Verwendung einer Verbindung geordnet, die für eine homogene Verteilung der Zellen im Schaumstoff sorgt. Es kann sich dabei um passive Produkte handeln, die chemisch nicht reagieren, wie Talk, Calciumcarbonat, Siliciumoxid, etc. Es können auch sogenannte "aktive" Produkte verwendet werden, die sich unter Wärmeeinwirkung zersetzen und dabei eine Gasphase abgeben. Die Reaktion fördert die homogene Nukleation sowie das Vorhandensein fein verteilter Gasbereiche. Die Kombination von Zitronensäure und Natriumbicarbonat, Azodicarbonamid, OBSH, etc. sind wohlbekannt.
b. Prozesshilfsmittel:
Dabei handelt es sich um Verbindungen, die durch einen Innen- oder Außenschmiereffekt die Extrusion des Polystyrolgemisches erleichtern. Es handelt sich im Allgemeinen um ein Molekül mit niedrigem Molekulargewicht. Von den bekannten Produkten seien die einwertigen C4-C20-Alkoholester, die Fettsäureamide, die Polyethylenwachse, die oxidierten Polyethylenwachse, die styrolischen Wachse, die C1-C4-Alkohole, die Siliconverbindungen, etc. genannt. Diese Verbindungen können dem Gemisch bei Eintritt in den Extruder als Additiv-Masterbatch auf der Basis von Polystyrol beigemischt oder in flüssiger Form in den Extruder injiziert werden oder auch gleichmäßig und präzise an der geeigneten Stelle des Extrusionswerkzeuges über einen Verteilerring zur ausschließlichen und gleichmäßigen Auskleidung des Düsenabflusskanals injiziert werden, um einen Film mit sehr niedrigem Reibungswert zu bilden.
c. Pigmente:
Die Schaummasse kann unter Verwendung von Pigmenten, die dem Zuführungssystem des Extruders zugegeben werden, gleichmäßig eingefärbt werden. Es ist ebenfalls möglich, einen "Holzeffekt" zu erzielen, indem Farbpigmentkombinationen mit sehr verschiedenen Viskositäten verwendet werden, wobei zum Beispiel ein heller Farb-Masterbatch auf der Basis eines Polymers mit hoher Viskosität mit einem dunklen Farb-Masterbatch auf der Basis eines Polymers mit niedriger Viskosität kombiniert wird.
d. Weitere Additive
Weiterhin seien genannt – in nicht erschöpfender Weise:

• Flammschutz (halogeniert [chloriert, bromiert, fluoriert] oder nicht [Hydroxide, Phosphate, Graphitschäume, ...]
• UV-Schutz
• Antioxidationsmittel
• diverse mineralische Füllstoffe
• Verstärkerfasern (Glas, Cellulose, ...)
• Additive, die auf die Viskosität im geschmolzenen Zustand einwirken (hochmolekulare Acrylcopolymerisate).

3. Ausführungsbeispiele:
Die nachfolgenden Beispiele erläutern die Herstellungsbedingungen und morphologischen Aspekte der für die Erfindung repräsentativen Schaumstoffe. In einer Tabelle wurden die Schlüsselparameter für die Extrusion, die Maße der Profile und die beim Kühlen entzogene Wärmemenge zusammengestellt.
Bei dem verwendeten Polymer handelt es sich um ein Kristallpolystyrol, MFI = 15. Ein Nukleationsmittel vom Typ Zitronensäure + Natriumcarbonat wurde zur Regulierung der Zellengröße beigemischt. Das Schaumgas ist 100 % CO₂.
Bei Verwendung eines Wärmetauschers (Beispiele Nr. 1 bis 5) wird die entzogene Wärmemenge berechnet, um die optimale Temperatur im Werkzeug zu erhalten. Ist kein Wärmetauscher vorhanden (Beispiel Nr. 6), kann diese Wärmemenge nicht bestimmt werden, da man keinen Zugang zur Temperatur der Masse im Zylinder vor dem Kühlabschnitt hat. Es wird jedoch die optimale Extrusionstemperatur angegeben.
Es wird festgestellt, dass die Wärmemengen in Abhängigkeit von den Dichten, Maßen und Extrusionsleistungen logisch sind. Die Beispiele 2 und 3 verdeutlichen jedoch, dass die optimalen Extrusionstemperaturen an der Düse auch von der Komplexität der Formen abhängen: trotz ähnlicher Volumen ist die Form von Beispiel 3 viel gewundener als die von Beispiel 2, was die Reibungen erhöht, aber das Verfahren ist in jedem Fall adaptiv und flexibel genug, um Schaumstoffe mit einer gleichmäßigen, feinen Zellenstruktur herstellen zu können.

Claims

Verfahren zur Herstellung voller, hohler oder offener Profile, insbesondere solcher mit scharfen Kanten auf der Basis von Polystyrol, mit folgenden Verfahrensschritten: – Dosieren von Polymeren, welche Polystyrol und optional weitere Additive und Hilfsmittel enthalten, – Plastifizieren der Komponenten in einem Extruder zur Herstellung eines homogenen Gemisches, – Einblasen eines druckbeaufschlagten Gases über einen Gaseinblasanschluss, – Mischen und Druckbeaufschlagen des homogenen Gemisches und des Gases bis zur vollständigen Auflösung des Gases zur Herstellung eines einphasigen Gemisches, – progressives Abkühlen des einphasigen Gemisches zwecks Halten des zur Solubilisierung des Gases notwendigen Druckes bis auf eine Temperatur oberhalb 135 °C, – Überführen des einphasigen Gemisches in ein Formgebungswerkzeug zur Herstellung eines Schaumstoffs, – Durchleiten des so hergestellten Schaumstoffs durch eine Kalibriereinrichtung, welche optional temperaturkontrolliert ist, – motorisiertes Ziehen des kalibrierten Schaumstoffs, dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentration des Gases 0,2 bis 0,4 Gew.-% in Bezug auf die polystyrolhaltigen Polymere beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das progressive Abkühlen bis auf die Schäumungstemperatur so geregelt wird, dass in einem Querschnitt senkrecht zur Fließbewegung ein homogenes Temperaturprofil sichergestellt ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das verarbeitete Polymer aus der Gruppe bestehend aus Polystyrol, Acrylnitrilbutadienstyrol, Styrolbutadienstyrol, Styrolethylenbutadienstyrol oder ihren Gemischen gewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Polystyrolarten unterschiedlicher Viskosität einzeln oder gemischt mit Copolymerisaten von Styrol und einem Dienmonomer eingesetzt werden.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Copolymere aus der Gruppe bestehend aus Acrylnitrilbutadienstyrol, Styrolbutadienstyrol, Styrolethylenbutadienstyrol oder ihren Gemischen gewählt werden.
Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ganze oder ein Teil der Oberfläche des erstarrten Schaumprofils modifiziert wird, indem sie durch Coextrudieren mit einer zusätzlichen Materialschicht versehen wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das coextrudierte Material in geschäumter oder kompakter Form vorliegt.
Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem verwendeten Schaumgas um CO₂ handelt.
Verfahren nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Verbindungen zugegeben werden, welche die Extrusion des Polystyrolgemisches erleichtern und aus der Gruppe bestehend aus den einwertigen C4-C20-Alkoholestern, den Fettsäureamiden, den Polyethylenwachsen, den oxidierten Polyethylenwachsen, den styrolischen Wachsen, den C1-C4-Alkoholen, den Siliconwachsen und ihren Gemischen gewählt werden.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die die Extrusion des Polystyrolgemisches erleichternden Verbindungen gleichmäßig und präzise an der geeigneten Stelle des Extrusionswerkzeuges über einen Verteilerring zur ausschließlichen und gleichmäßigen Auskleidung des Düsenabflusskanals injiziert werden.