DE845264C - Verfahren zur Herstellung poroeser Massen aus Polymerisaten - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung poröser Massen aus Polymerisaten Zur Herstellung poröser ':lassen hat man bisher die Kunststoffe in hulverförinigem Zustand in Kugelmühlen mit sogenannten Treibmitteln. d. h. Stoffen, die sich in der Hitze unter starker Gasentwicklung zersetzen, vermischt und das Gemisch in gasdichten Formen in Pressen bei etwa den Erweichungstemperaturen des betreffenden Kunststoffes verpreßt. Man kühlte dann ab und erhielt zunächst einen festen Körper, den man entweder ohne Verwendung einer bestimmten Form oder bei der Herstellung von Formkörpern in einer entsprechenden offenen oder auch geschlossenen Form nochmals bis zum Erweichen erwärmte, wobei die in der Masse vorhandenen, unter Druck stehenden Gase diese auftrieben. Beim Abkühlen erhielt man dann entweder eine ungeformte, hochporöse Masse oder einen hochporösen Formkörper.
• Diese Arbeitsweise ist verhältnismäßig umständlich und kann auch nicht auf alle Kunststoffe angewandt werden. Viele von ihnen sind nicht oder nur sehr schwer in pulverförmigen Zustand überzuführen. Außerdem konnte man nur Formkörper oder auch ungeformte Massen von geringen Ausmaßen erzeugen, da bei der Herstellung des Preßkörpers wegen des hohen Druckes, der sich durch Zersetzung der Treibmittel einstellt, außerordentlich hohe Preßdrucke angewandt werden müssen. Es ist auch bekannt, hochporöse Kunststoffe in der Weise herzustellen, daß man die Kunststoffe in einem niedrigsiedenden Lösungsmittel löst und die Lösung in Druckgefäßen beträchtlich über den Siedepunkt des Lösungsmittels erhitzt und schnell entspannt. Dieses Verfahren hat keine größere praktische Bedeutung erlangt, da die in den Poren enthaltenen Lösungsmitteldämpfe nur außerordentlich schwer entweichen und die Eigenschaften der porösen Massen und Formkörper beeinträchtigen.
• Es ist auch schon vorgeschlagen worden, thermoplastische Kunststoffe mit diese nicht lösenden Flüssigkeiten, z. B. Polystyrol mit Methanol, in geschlossenen Gefäßen bis zum Schmelzen zu erwärmen und die nicht lösenden Flüssigkeiten in der Schmelze der Thermoplasten zu verteilen und danach die unter verhältnismäßig hohem Druck befindlicher' Gefäße zu entspannen. Dabei verdampfen die nicht lösenden Flüssigkeiten und treiben die Kunststoffschmelze auf, die man dann abkühlen läßt. Dieses Verfahren erfordert zu seiner Durchführung einen verhältnismäßig großen Aufwand, und außerdem bereitet die gleichmäßige Verteilung der hier aufgeführten nicht lösenden Flüssigkeiten, deren Affinität zu den Kunststoffen sehr gering ist, in der Kunststoffschmelze erhebliche Schwierigkeiten, so daß man in der Regel poröse Massen mit Zellen sehr verschiedener Größe erhält.
• Nach einem anderen bekannten Verfahren hat man versucht, schaumförmige Isolierungen aus thermoplastischen Kunststoffen herzustellen, indem man die thermoplastischen Kunststoffe mit einem Quellungsmittel -behandelt, bis man bei Raumtemperatur formbare Massen erhält, mit denen die elektrischen Leiter sich umspritzen lassen. Anschließend werden diese quellungsmittelhaltigen Überzüge aufgeschäumt. Um aus den thermoplastischen Kunststoffen bei Raumtemperatur formbare Massen zu erhalten, benötigt man stark wirkende Quellungsmittel, die in größeren Mengen von den Kunststoffen aufgenommen werden. Für Polystyrol hat man zu diesem Zweck Aceton vorgeschlagen. Der hohe Anteil an Quellungsmitteln fuhrt aber beim Aufschäumen der Kunststoffisolierungen nur zu inhomogenen und grobporigen Isolierungen, so daß sich auch dieses Verfahren nicht in der Praxis einführen konnte.
• Es wurde nun gefunden, daß man in einfacher Weise hochporöse Massen und Formkörper herstellen kann, wenn man in Kunststoffen Flüssigkeiten homogen verteilt, die die Kunststoffe nicht lösen oder nur wenig anquellen, deren Affinität zu den Kunststoffen aber noch derartig groß ist, daß sie sich in den monomeren Ausgangsstoffen oder Vorkondensaten der Kunststoffe homogen lösen und deren Siedepunkte niedriger als die Erweichungspunkte der Kunststoffe liegen, und die Massen dann auf Temperaturen oberhalb des Siedepunktes der Flüssigkeiten erwärmt. Diese Flüssigkeiten können, wenn die Kunststoffe sich leicht in pulverige oder feinkörnige Form überführen lassen, ohne große Mühe mit ihnen homogen vermischt werden. Die Mischungen lasen sich .leicht hantieren. Sie können in offenen Formen erhitzt werden, bis die '.fasse gleichmäßig erweicht ist und *die Flüssigkeiten in Dampfform übergegangen sind. Durch den Dampfdruck treibt die :fasse auf, und es bilden sich gleichmäßige Poren, deren Größe von der angewandten Temperatur, von der Aufheizgeschwindigkeit und auch von der Art der Flüssigkeit und des Kunststoffes abhängt.
• Die Auswahl der geeigneten Flüssigkeiten richtet sich .nach den Löslichkeitseigenschaften der betreffenden Kunststoffe. So eignen sich beispielsweise zum Aufschäumen von Polystyrol Hexan oder Heptan, ferner Petrolätlier, vorzugsweise mit den Siedegrenzen von 4o bis 6o°, für Polymethacrylsäuremethylester Cyclopentan, für Polyvinylchlorid der Monomethyläther des Äthylenglykols und für Polyvinylcarliazol Tetrachlorkohlenstoff.
• Als technisch besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, bei Verwendung von Polymerisationsprodukten die Monomeren bereits in Gegenwart der erforderlichen Mengen der <las Polymerisat nicht lösenden oder nur wenig quellenden Flüssigkeiten bei Temperaturen unterhalb des Siedepunktes der Flüssigkeiten zu polymerisieren. Man erhält so unmittelbar ein völlig homogenes Gemisch aus dem Polymerisat und der Flüssigkeit. In besonderen Fällen kann auch unter Druck bei mäßig erhöhter Temperatur polymerisiert werden. Das Gemisch aus Polymerisat und Flüssigkeit kann man dann, wie vorstehend beschrieben, zu porösen Formkörpern besonders gleichmäßiger Porengröße verarbeiten. Bei der Ausführung der Polymerisatiom kann man auch in den ':@lonomeren gelöstes Polymerisat oder auch hochpolymere Stoffe anderer Art verwenden.
• Bei der Herstellung der porösen Formkörper wendet man zweckmäßig Temperaturen an, die mir wenige Grade über der Nlartenzahl des betreffenden Kunststoffes liegen, also Temperaturen, bei welchen die Masse so weit erweicht, (lad eine l'orenliildung durch Verdampfen der Flüssigkeit möglich ist, aber noch keine so starke Erweichung eintritt, daß der entstandene hochporöse Körper beim Abkühlen auf Raumtemperatur eine stärkere Volumenverkleinerung erfahren könnte. \1an kann dabei in Formen oder auch ohne \'er@%-endting von Formen arbeiten. Beim Arbeiten in geschlossener Form kann man poröse Formkörper herstellen, deren Poren etwa bienenwahenartig ausgebildet und vertikal nach oben gerichtet sind, wenn die in die Form eingebrachte Masse aus dein Kunststoff und der darin gleichmäßig verteilten Flüssigkeit in ihren Dimensionen genau der Grundebene der Form angepaßt ist, so daß keine Ausweitung in seitlicher Richtung möglich ist. Derartige Körper besitzen in vertikaler Richtung eine besonders hohe Druckfestigkeit. Bei Verwendung genügend großer Mengen der nicht lösenden oder nur wenig quellenden Flüssigkeiten kann man Massen und Formkörper mit besonders großen und regelmäßig verteilten Poren erzeugen, was mit den bisher meist verwen- Beten Treihtnitteln. wie _Nmmoniumhicarlronat oder Diazoverbindungen, nicht möglich ist. Nfan kann infolgedessen wesentlich leichtere poröse Massen und Formkörper herstellen als bei den bisher gebräuchlichen Verfa'hre'n. Te nach den angewandten Bedingungen kann man Massen vom spezifischen Gewicht o.2 bis 0,o5 und auch noch weniger herstellen. Klan kann dabei die bekannten Zusatzstoffe, wie Weichmacher, Füllstoffe und Farbstoffe verwenden.
• Geeignete Kunststoffe sind beispielsweise thermoplastische Polyvinvlverbindungen, wie Polystyrol, Polyacryl- und Polynrethacrylverbindungen, Poly-vinyläther, Polyvinylester organischer Säuren, Polyvitry#Ichlorid, Polvvitrvlidenchlorid, Polyisobutden und Polyvinvicarhazol, wie auch Mischpolymerisate aus mehreren den genannten Polymeren zugrunde liegenden Nlonotneren, ferner Polyamide, Polvurethatte tt. dgl.
• Beispiel 1 40o Teile Polystyrol Nverden in 60o Teilen Nlonostvrol gelöst und der Lösung 6o Teile Petroläther von den Siedegrenzen .12 his 6o0 sowie 8 Teile 13enzoylperoxyd unter gutem Umrühren zugesetzt. Die so gewonnene :lasse wird bei 32° gelagert und liefert nach 8 Tagest eitlen ltomogetten glasklaren Festkörper, der anschließend in einer geschlossenen Form 6 Stunden auf 813 erwärmt wird. Man erhält einen lxirösen Forinkörl>er vom spezifischen Gewicht 0,o5.
• Beispiel 2 fioo Teile Pol_visol>tttvlett werden in einem Kneter mit 80o Teilen Polystyrol und 80o Teilen Nfonostvrol unter Zusatz von 22o Teilen Hexan und 1_q "heilen l;enzo_@-11>er<tx@-d zu einer homogenen Klasse verktretet, und die Klasse wird nach Entnahme aus dein Kneter in einer geschlossenen Form ro 'Page bei 30° gelagert. Hierbei entsteht ein zäher, fester Körper, der durch 6stündige Lagerung bei cgo° in eine portIse Klasse vom spezifischen Ge- wicht o.og übergeführt wird.
• l;e-ispiel 3 450 Teile 1'olv-tnethacrvlsäurem-ethylester werden in 55o Teilen tnonomerem \fethacrylsäuremetlrylester gelöst und der Lösung 12o Teile Cyclopentan sowie fi Teile liettzoy-I1>eroxyd unter gutem Durchmischen zugesetzt. l>as homogene Gemisch wird 30 Tage bei 35#' gelagert. Nfan erhält einen Festkörpxr, der durch Erhitzen auf o2`' in eint poröse Nfasse oder poröse Formkörper vom spezifischen Gewicht o,1 übergeführt werden kann.
• Beispiel Eine 3 mm starke Polystyrolplatte wird 28 Tage lang hei 25° in Petroläther von den Siedegrenze'] 40 bis 62° gelagert. Die homogene gequollene Klasse wird dann frei liegend 3 Stunden auf 9o0 erwärmt. Es entsteht ein großporiger Schaumkörper vom spezifischen Gewicht 0,02. Be ispiül 5 In feingekörnter Form vorliegendes Polystyrol wird mit Heptan übergossen und 3o Tage bei 30° gelagert. Es entsteht eine kompakte, zusammenhängende Masse, die nach dem Abgießen des überschüssigen Heptans durch 4stündiges Lagern hei 1000 zu einem porösen Körper vom spezifischen Gewicht 0,o9 ausgebildet wird.

Claims (3)

1. PATENTANSPRLCHE: 1. Verfahren zur Herstellung poröser Klassen aus Kunststoffen, dadurch gekennzeichnet, daß in Kunststoffen diese nicht lösenden oder nur wenig quellenden Flüssigkeiten, deren Affinität zu den Kunststoffen aber noch derartig groß ist, daß sie sich in den monomeren Ausgangsstoffen oder Vorkondensaten der Kunststoffe lösen und deren Siedepunkte niedriger als, die Erweichungspunkte der Kunststoffe liegen, homogen verteilt und die erhaltenen Massen auf Temperaturen oberhalb des Siedepunktes der Flüssigkeiten erwärmt werden.
2. 2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht lösenden oder nur wenig quelletrdett Flüssigkeiten monomeren polymerisierbaren Stoffen oder der Lösung eines hochpolymeren Stoffes in monomeren polymerisierbaren Stoffen zugesetzt werden, die Polvmerisation bei Temperaturen unterhalb des Siedel>ttnktes der Flüssigkeiten durchgeführt wird und die erhaltenen Massen auf Temperaturen oberhalb des Siedepunktes der Flüssigkeiten erwärmt werden.
3. 3. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schäumungsprozeß in geschlossenen Formen unter Bedingungen erfolgt, bei denen keine Ausweitung in seitlicher Richtung, sondern das Wachsen des geschäumten Körpers nur in vertikaler Richtung möglich ist.