DE1479972B2

DE1479972B2 - Verfahren zur herstellung kombinierter schaumstoffe

Info

Publication number: DE1479972B2
Application number: DE19621479972
Authority: DE
Inventors: Fritz Dr 6700 Ludwigs hafen Unterstenhofer Leo Dr Ing 6703 Limburgerhof Graf Fritz Dr 6700 Ludwigshafen Loffler Hans Jürgen Prof Dr Ing 1000 Berlin B29d 27 00 Stastny
Original assignee: Badische Anilin and Sodafabrik AG
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1962-01-26
Filing date: 1962-01-26
Publication date: 1971-04-29
Also published as: AT256475B; DK118101B; CH398070A; DE1479972A1; GB1024331A; US3336184A; BE627504A; NL288147A; LU43020A1

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen führt und während ihrer Weiterbeförderung mittels kombinierter Schaumkunststoffe durch Einbringen der Schnecke in dichter Packung den härtbaren aber eines härtbaren aber noch fließfähigen Kunststoff- noch fließfähigen Kunststoffschaum in die Zwischenschaumes in die Zwischenräume zwischen Teilchen räume zwischen den Teilchen aus porösem Kunstaus porösem Kunststoff. 5 stoff einbringt.

Es ist bekannt, daß man poröse Formkörper erhält, Mit diesem Verfahren wird es erstmals möglich,

wenn man teilweise expandierte thermoplastische Schaumkunststoffe etwa auf der Grundlage verKunststoffe, die durch Erhitzen eines ein Treibmittel schäumten Polystyrols, die normalerweise in Perlenenthaltenden thermoplastischen Kunststoffs entstehen, form vorliegen, auf wirtschaftlichem kaltem Wege zu in nicht gasdicht schließenden Formen weiter expan- io einem kompakten Schaumstoffgebilde zu verarbeiten, diert und verschweißt. Auf diese Weise lassen sich Diese Möglichkeit ist vor allem da von Vorteil, wo beispielsweise Platten aus porösen Kunststoffen, z. B. aus räumlichen Gründen eine Erwärmung nicht in aus porösem Polystyrol, herstellen, die eine sehr Frage kommt, z. B. beim Ausschäumen von Leitungskleine Wärmeleitzahl besitzen und daher für Isola- schachten, Zwischenwänden und ähnlichen Stellen, tionszwecke weite Anwendung gefunden haben. Ein 15 die auch nicht z. B. durch vorgeformte Teile aus gewisser Nachteil derartiger Platten besteht darin, Schaumstoff ausgefüllt werden können, daß sie zwar ein niedriges Raumgewicht haben, aber Die kombinierten Schaumstoffe, die man auf diese

meistens auch sperrig sind, so daß -der Transport Weise erhält, eignen sich zur Herstellung von Formvom Ort ihrer Erzeugung zum Ort ihrer Verwendung körpern und insbesondere für Isolationszwecke. Sie unwirtschaftlich ist. Auf der anderen Seite ist eine ao vereinigen in sich viele Vorzüge, die die erwähnten Erzeugung direkt an der Baustelle wegen des damit porösen thermoplastischen Kunststoffe und die geverbundenen apparativen Aufwandes kostspielig und härteten Kunststoff-Schäume aufweisen. Es ist ein hat sich darum nicht durchsetzen können. Ein wei- besonderer Vorzug des Verfahrens nach der Erfinterer Nachteil der erwähnten Platten besteht darin, dung, daß man den kombinierten Schaumstoff mit daß sie in Handarbeit zu den gewünschten Isolier- 25 geringem apparativem Aufwand auf Baustellen erschichten zusammengesetzt werden müssen. zeugen und ihn in noch fließfähigem Zustand an den

Neben den porösen Formkörpern aus thermo- Ort des Einbaus fördern kann. Man braucht also plastischen Kunststoffen sind auch gehärtete Kunst- Isolierschichten nicht mehr aus vorgefertigten Formstoffschäume bekanntgeworden, die meistens auf der körpern in Handarbeit herzustellen. Die kombinierten Basis von Phenol- oder Harnstoff-Harzen aufgebaut 30 Schaumstoffe sind mechanisch viel stärker beansind. Derartige Schaumstoffe erzeugt man zweck- spruchbar als die erwähnten gehärteten Kunststoffmäßig unmittelbar am Ort ihrer Verwendung, bringt schäume. Die Druckfestigkeit der kombinierten sie in noch fließfähiger Form an den gewünschten Schaumstoffe erreicht nahezu diejenige der porösen Ort und läßt sie dort härten. Solche Schäume lassen thermoplastischen Kunststoffe. Schrumpfung und sich also einfach verarbeiten, haben dafür jedoch ge- 35 Rißbildung werden nicht beobachtet, und die Waswisse andere Nachteile. So neigen sie zur Schrump- seraufnahme sowie die Wasserdurchlässigkeit der fung und zur Rißbildung. Außerdem weisen sie nur kombinierten Schaumstoffe sind gegenüber den gegeringe mechanische Festigkeit auf und zeigen ein härteten Kunststoffschäumen wesentlich herabgesetzt, verhältnismäßig hohes Aufnahmevermögen für Was- Die Eigenschaften der kombinierten Schaumstoffe ser und beträchtliche Durchlässigkeit für Wasser- 40 lassen sich durch Mitverwendung geeigneter Fülldampf, was in vielen Fällen unerwünscht ist. materialien, wie Korkschrot, Asbest oder Faser-

Es ist bereits vorgeschlagen worden, Schallschluck- abfalle, modifizieren. Insbesondere die mechanischen platten aus einem Schaumkunststoff herzustellen, in Eigenschaften werden dadurch verbessert. Es ist auch den ein auf anderer Grundlage hergestellter Schaum- möglich, die Oberfläche der kombinierten Schaumstoff eingelagert ist. Jedoch ist der konkrete Vor- 45 stoffe durch gut haftende, mechanisch oder thermisch schlag, in einen Schaumkunststoff während der Her- besonders widerstandsfähige Überzüge, z. B. aus stellung Körner eines treibmittelhaltigen Thermo- Asbest oder Asbestmischungen, zu versehen, plasten einzulagern und diese dann durch Wärme- Geeignete Kunststoffe, aus denen die erwähnten

zufuhr zu verschäumen, in der Praxis kaum durch- porösen Teilchen bestehen, sind beispielsweise PoIyführbar, da der bereits fertige Anteil des Schaum- 50 vinylchlorid, Polyäthylen und Polymethacrylsäurekunststoffs die Wärmezufuhr in dem noch aufzu- ester. Besonders vorteilhaft verwendet man poröse schäumenden anderen Anteil behindert. Teilchen, die aus Polystyrol oder aus Mischpoly-

Aufgabe der Erfindung ist daher ein neues Ver- merisaten des Styrols mit anderen polymerisierbaren fahren zur Herstellung kombinierter Schaumstoffe, Verbindungen, wie Acrylnitril oder Butadien, bedas mit geringem Aufwand arbeitet und vor allem 55 stehen. Sie sind in üblicher Weise erhältlich, d.h. die Neigung härtbarer Kunststoffe, beim Aushärten durch Erhitzen von Kunststoffteilchen, die ein Treibzu schrumpfen, durch möglichst dichte Packung des mittel enthalten, auf eine Temperatur oberhalb des nicht schrumpfenden Schaumstoffanteils überwindet Siedepunktes des Treibmittels und des Erweichungsund ohne Wärmezufuhr am Verwendungsort durch- punktes des Kunststoffes unter Bedingungen, unter führbar ist. 60 denen die Teilchen sich nicht verbinden. Die so

Es wurde nun gefunden, daß man kombinierte erhaltenen vorgeschäumten Kunststoffteilchen läßt Schaumkunststoffe durch Einbringen eines härtbaren man zweckmäßig einige Zeit, z. B. eine halbe Stunde aber noch fließfähigen Kunststoffschaumes in die bis zu einigen Tagen an der Luft lagern, bevor man Zwischenräume zwischen Teilchen aus porösem sie — noch feucht oder in trockenem Zustand — Kunststoff besonders vorteilhaft herstellen kann, 65 weiter verarbeitet. Es werden Teilchen bevorzugt, die wenn man kontinuierlich dem FÖrder- und Misch- annähernd Kugelgestalt besitzen. Zweckmäßig sollte raum einer an sich bekannten Mischvorrichtung mit die überwiegende Menge der vorgeschäumten Kunst-Schnecke die Teilchen aus porösem Kunststoff zu- Stoffteilchen einen Durchmesser oberhalb von 2 mm

teilchen, gegebenenfalls im Gemisch mit den erwähnten Füllmaterialien, treten durch den Stutzen 1 in den Förder- und Mischraum 2 ein, werden durch die Schnecke 3 bis zum Stutzen 4 gefördert, durch den der härtbare, noch fließfähige Kunststoffschaum eintritt. Die Zwischenräume zwischen den porösen Kunststoffteilchen werden ausgefüllt und der noch fließfähige kombinierte Schaumstoff wird dann durch die Leitung 5 an den Ort seiner Verwendung geführt.

Die Art und Weise, in der die porösen Kunststoffteilchen und der härtbare, aber noch fließfähige Kunststoffschaum miteinander gemischt werden, ist wesentlich für das Gelingen des Verfahrens.

Die nächstliegende Arbeitsweise, nämlich das Eintragen der porösen Kunststoffteilchen in den vorgebildeten härtbaren Schaum unter gutem Durchmischen, führt überraschenderweise zu völlig unbe-

besitzen. Die obere Grenze der Größenverteilung ist nicht kritisch. Zweckmäßig geht man von porösen Kunststoffen aus, deren Teilchengröße zwischen 1 und 10 mm liegt.

Von den härtbaren Kunststoffschäumen werden diejenigen, die aus Harnstoff oder Phenol und Formaldeyd erhalten werden, bevorzugt. Aber auch Melamin- oder Epoxydharz- und Polyurethanschäume sind verwendbar. Diese Schäume werden in üblicher

Weise hergestellt und mit dem erwähnten porösen 10 Es ist wichtig, daß die Dimensionen des Stutzens 1, Kunststoff gemischt werden. des Förder- und Mischraumes 2 und der Schnecke

sowie die Betriebsbedingungen so aufeinander abgestimmt sind, daß der Misch- und Förderraum möglichst vollständig mit den porösen Kunststoffteilchen ausgefüllt ist. Es ist leicht einzusehen, daß z. B. der Querschnitt der engsten Stelle des Stutzens 1 so groß bemessen werden muß, daß so viel Kunststoffteilchen hindurchtreten können, wie zur Ausfüllung der Hohlräume der Schnecke erforderlich sind. Weiterhin.darf

friedigenden Ergebnissen. Möglicherweise verhindern 20 die Drehzahl der Schnecke nicht zu hoch sein, da in die Unterschiede in den Dichten der zu kombinieren- diesem Fall die porösen Kunststoffteilchen nicht geden Schaumstoffe eine gleichmäßige Verteilung des fördert werden, sondern um die Schneckenachse porösen Kunststoffs in dem Kunststoffschaum. Auch kreisen. Es leuchtet ein, daß die günstigste Drehzahl'. .. die mangelnde Benetzbarkeit des porösen Kunst- auch von der Steilheit der Schnecke abhängig ist. Ein Stoffs wirkt seiner gleichmäßigen Verteilung im 25 weiterer Faktor ist der Druck, unter dem der härt-Kunststoffschaum entgegen. Dies ist überraschend, bare, aber noch fließfähige Kunststoffschaum in das weil der Kunststoffschaum unter Mitverwendung Mischgefäß eingeführt wird. Ist er zu groß, so kann eines Stoffes, der die Oberflächenspannung erniedrigt, der Schaum aus dem Stutzen 1 heraustreten, hergestellt wird. Man hätte daher eine gute Benetz- In einer geeigneten Mischvorrichtung lassen sich

barkeit der hydrophoben porösen Kunststoffteilchen 30 kombinierte Schaumstoffe erzeugen, die einen hohen erwarten müssen. Gehalt, beispielsweise bis zu 60 Volumprozent, an

·■ Zu guten Ergebnissen gelangt man dagegen, wenn porösem Kunststoff aufweisen. Es ist auch möglich, man nicht die porösen Kunststoffteilchen in den noch kombinierte Schaumstoffe herzustellen, bei denen der' fließfähigen Kunststoffschaum einträgt, sondern um- Anteil an porösen Kunststoffteilchen beträchtlich gekehrt den Schaum in die Zwischenräume zwischen 35 niedriger liegt. Dies kann z. B. geschehen, indem man den porösen Kunststoffteilchen einbringt. Man ar- dem Misch- und Förderraum an einer Stelle, die dem beitet zweckmäßig so, daß sich die porösen Kunststoffteilchen berühren und im Idealfall in der dichtest
möglichen Packung vorliegen. Die porösen Kunststoffteilchen brauchen nicht unbeweglich fixiert zu 40
sein, müssen jedoch in ihrer Beweglichkeit so weit
eingeschränkt werden, daß sie dem in die Zwischenräume eindringenden Schaum nicht ausweichen
können.

Man führt das Verfahren nach der Erfindung bei- 45 binierte Schaumstoff gelangen soll, aufrechterhält, spielsweise diskontinuierlich durch, indem man die Man kann beispielsweise einen genügend hohen porösen Kunststoffteilchen in eine Form einbringt, Förderdruck im Mischraum einstellen, indem man deren Seitenwände verschlossen sind und deren obere den Stutzen 1 verschließbar gestaltet und durch ihn Begrenzung Löcher aufweist, die ein Entweichen der Druckluft einführt. Selbstverständlich muß in diesem Luft, jedoch keinen Durchtritt der porösen Kunst- 50 Fall auch der Druck, unter dem der Kunststoffstoffteilchen gestatten. Durch eine öffnung im unteren schaum durch den Stutzen 4 eintritt, entsprechend Teil der Form führt man dann den härtbaren, noch bemessen werden. Man kann aber auch nur das ferfließfähigen Kunststoffschaum ein, der die Luft ver- tige Gemisch unter erhöhten Druck setzen, beispielsdrängt und die Zwischenräume zwischen den porösen weise indem man Luft durch die Schneckenwelle ein-Kunststoffteilchen ausfüllt. Man kann den noch fließ- 55 führt. Es ist ferner möglich, den noch fließfähigen fähigen kombinierten Kunststoffschaum in der Form Schaum am Ort seiner Anwendung in üblicher Weise erstarren lassen oder in geeigneter Weise, beispiels- gut zu verteilen, z. B. mit Hilfe von Rührern oder weise mit Hilfe eines Kolbens, der sich in einem mit Vibratoren.

dem kombinierten Kunststoffschaum gefüllten Zylin- Man kann den noch fließfähigen kombinierten

der vorwärtsbewegt, an den Ort befördern, an dem er 60 Schaumstoff selbstverständlich auch in anderer Weise erstarren soll. an den Ort seiner Verwendung befördern, z. B. in

Besonders vorteilhaft führt man jedoch das neue Verfahren kontinuierlich durch, und zwar in einer Mischvorrichtung, die einen Förder- und Mischraum mit einer Schnecke besitzt. Eine geeignete Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, die jedoch nicht Gegenstand des Schutzbegehrens ist, ist in der Abbildung wiedergegeben. Die porösen Kunststoff-

Ende näher liegt als der Stutzen 4, weiteren härtbaren, aber noch fließfähigen Kunststoffschaum zuführt.

Der kombinierte, noch fließfähige Schaumstoff wird zweckmäßig durch die Leitung 5 an die Stelle gefördert, an der er erstarren soll. Dies geschieht, indem man eine Druckdifferenz zwischen dem Mischraum und dem Ort, an den der noch fließfähige kom-

Gefäßen.

Beispiel 1

Eine Vorrichtung, wie sie in der Abbildung dargestellt ist, enthält eine Förder- und Mischschnecke. Die Schnecke hat eine Länge von 1020 mm und einen Durchmesser von 100 mm. Der Gangabstand

beträgt 60 mm. Durch den Stutzen 1 werden 300 1 schaumförmige Polystyrolteilchen des Schüttgewichts 16,5 g/l und mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 4 bis 5 mm je 3,3 Minuten in die Vorrichtung eingebracht. Durch die Drehbewegung der Schnecke 3 werden die Teilchen in Richtung der Leitung 5 befördert. Durch den Stutzen 4 mit einem lichten Durchmesser von 12,5 mm wird ein noch nicht ausgehärteter Harnstoff-Formaldehydharzschaum eingedrückt.

Dieser Schaum wird in einer üblichen Mischvorrichtung aus einer 30%igen wäßrigen Lösung eines Harnstofformaldehydvorkondensats (Molverhältnis Harnstoff zu Formaldehyd = 1:1,8) und einer Schaummittellösung, die aus einer.wäßrigen Lösung von 19°/o diisopropylnaphthalinsulfosaurem Natrium und 10% Phosphorsäure besteht unter Zusatz von Luft in üblicher Weise hergestellt. Von der Harnstoff-Formaldehydvorkondensatlösung werden 21 auf 1,71 der Schaummittellösung angewandt. Der aus 10,8 1 dieser verschäumbaren Mischung gewonnene, noch nicht gehärtete fließfähige Harnstoff-Formaldehyd-. schaum wird in 3,3 Minuten durch den Stutzen 4 in die Schnecke eingedrückt. Dieser Schaum füllt die Hohlräume zwischen den schaumförmigen Polystyrolteilchen aus und wird zusammen mit diesen als kombinierter Schaumstoff in einer Menge von 347 1 je 3,3 Minuten durch die Leitung 5 aus der Schnecke ausgetragen.

Beispiel 2

Eine Vorrichtung, wie sie in der Abbildung dargestellt ist, enthält eine Förder- und Mischschnecke. Die Schnecke hat eine Länge von 1020 mm und einen Durchmesser von 100 mm. Der Gangabstand beträgt 60 mm. Durch den Stutzen 1 werden 300 1 schaumförmige Polyvinylchloridteilchen des Schüttgewichtes 40 g/l und mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 3 bis 6 mm je 3,3 Minuten in die

•5 Vorrichtung eingebracht. Durch die Drehbewegung der Schnecke 3 werden die Teilchen in Richtung der Leitung 5 befördert. Durch den Stutzen 4 mit einem lichten Durchmesser von 12,5 mm wird ein noch nicht ausgehärteter Schaum, der aus einer 70%igen

ίο wäßrigen Polyepoxydispersion hergestellt worden ist, die 50,4% Pentaerythritglycidyläther, 19,6% 4,4'-Diamino^S'-dimethyldicyclohexylmethan und 1,5 % Wasserstoffperoxyd enthält, unter einem Druck von 6 atü in einer Geschwindigkeit von 2701 in 3,3 Minuten eingedrückt. Dieser Schaum füllt die Hohlräume zwischen den schaumförmigen Polyvinylchloridteilchen aus und wird zusammen mit diesen als kombinierter Schaumstoff in einer Menge von 420 1 in 3,3 Minuten durch die Leitung 5 aus der Schnecke ausgetragen.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zum Herstellen kombinierter Schaumkunststoffe durch Einbringen eines häftr baren noch fließfähigen Kunststoffschaumes in die Zwischenräume zwischen Teilchen aus porösem Kunststoff, dadurch gekennzeichnet, daß man kontinuierlich dem Förder- und Mischraum einer an sich bekannten Mischvorrichtung mit Schnecke die Teilchen aus porösem Kunststoff zuführt und während ihrer Weiterbeförderung mittels der Schnecke in dieser Packung den härtbaren aber noch fließfähigen Kunststoffschaum in die Zwischenräume zwischen den Teilchen aus porösem Kunststoff einbringt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen