DE60014699T2

DE60014699T2 - Extrusionsdüse und -verfahren zur herstellung eines hohlstrangschaums

Info

Publication number: DE60014699T2
Application number: DE60014699T
Authority: DE
Inventors: D. Vyacheslav GRINSHPUN; E. Michael SCHALLER; H. Martin TUSIM; R. Andrew BRUSH; D. Jonathan PARK
Original assignee: Dow Global Technologies LLC
Current assignee: Dow Global Technologies LLC
Priority date: 1999-12-02
Filing date: 2000-11-03
Publication date: 2005-10-13
Anticipated expiration: 2020-11-04
Also published as: BR0016177A; WO2001039954A2; JP2003515473A; ES2230165T3; AU772540B2; AU1460101A; CN1265952C; EP1237705B1; CA2392052A1; EP1237705A2; DE60014699D1; ATE278531T1; TW581720B; MXPA02005427A; WO2001039954A3; CN1402664A; KR20020060247A

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf Extrusionsschaumbildungsdüsen zur Herstellung von Schaumstrukturen, die eine Vielzahl von hohlen koaleszierten Schaumsträngen aufweisen, und auf die Herstellung solcher Stränge unter Verwendung der Düsen.
Eine Vielzahl von Patentveröffentlichungen bezieht sich auf geschäumte Gegenstände, die eine Vielzahl von koaleszierten unterscheidbaren expandierten (aufgeschäumten) Polymersträngen enthalten (Strangschaumstoff ("strand foam")). Veranschaulichende Veröffentlichungen umfassen US-A-3,573,152 (Spalte 2, Zeilen 19–35, Spalte 2, Zeile 67 bis Spalte 3, Zeile 30, Spalte 4, Zeile 25 bis Spalte 5, Zeile 19 und Spalte 5, Zeile 64 bis Spalte 6, Zeile 46); US-A-4,801,484 (Spalte 1, Zeilen 12–21, Spalte 2, Zeile 55 bis Spalte 5, Zeile 8, Spalte 5, Zeilen 16–50 und Spalte 5, Zeile 60 bis Spalte 6, Zeile 6); US-A-4,824,720 (Spalte 2, Zeilen 57–68, Spalte 3, Zeile 57 bis Spalte 5, Zeile 32 und Spalte 5, Zeilen 50–58); US-A-5,124,097 (Spalte 3, Zeile 34 bis Spalte 4, Zeile 3, Spalte 5, Zeile 31 bis Spalte 6, Zeile 11 und Spalte 6, Zeilen 36–54); US-A-5,110,841; US-A-5,109,029 und EP-A-0 279,668; JP-A-60-015114-A; JP-A-53-1262 und JP-A-H6-263909.
GB-A-1034120 offenbart Extrudieren eines aufschäumbaren thermoplastischen synthetischen Harzes zu einer Vielzahl von getrennten Strängen aus wärmeerweichtem aufschäumbaren synthetischen Harz unter einem Druck, der ausreichend ist, um zu verhindern, dass das Harz schäumt, Koaleszieren der Stränge, während sie noch unter Druck stehen, und Extrudieren der resultierenden koaleszierten Masse, um sie zu einem geschäumten thermoplastischen synthetischen Harz zu expandieren. Die aufschäumbare thermoplastische synthetische Harzzusammensetzung kann durch eine Düse extrudiert werden, die an ihrem Einlassende eine Vielzahl von getrennten Durchlässen aufweist, die mit einem Schlitz am Auslassende der Düse kommunizieren, wobei der Druck innerhalb der Düse ausreichend ist, um zu verhindern, dass das Harz schäumt, bevor es den Schlitz verlässt, und die Abmessungen der Durchlässe und des Schlitzes so sind, dass die Ströme von Harz, die aus den Durchlässen austreten, den Schlitzfüllen und koaleszieren, während sie sich noch im ungeschäumtem Zustand befinden.
GB-A-1061702 offenbart ein isolierendes Material, das eine flexible hohle extrudierte geschäumte Polyolefinharzplatte mit einem Querschnitt in Form eines Netzwerkes von untereinander verbundenen geschäumten Polyolefinharzelementen und mit einer Gesamtdicke von 0,5 bis 2 Inch (1,25 bis 5 cm) ausmacht. Die Dichte des Materials beträgt vorzugsweise insgesamt zwischen 1 und 2 lb/ft³ (16 bis 32 kg/m³) und die Dichte der geschäumten Harzelemente kann von 2 bis 4 lb/ft³ (32 bis 64 kg/m³) reichen. Die hohlen Platten können hergestellt werden, indem eine aufschäumbare Zusammensetzung durch eine Düse extrudiert wird, die an ihrem Auslassende eine Anzahl von Schlitzen aufweist, die in Form eines Netzwerks mit dem gewünschten Muster angeordnet sind, wobei jeder Schlitz damit kommunizierend eine Vielzahl von getrennten Kanälen am Einlassende der Düse aufweist, wie in GB-A-1034120 beschrieben,.
US-A-4,753,841, US-A-4,755,408 & US-A-4,952,450 offenbaren die kontinuierliche Herstellung von zellulären Schaumstrukturen durch direktes Extrusionsschweißen. Ein aufschäumbares synthetisches Harz, vorzugsweise Polyethylen, wird mit einem Treibmittel durch eine Vielzahl von Düsen, die Seite an Seite und/oder eine über der anderen angeordnet sind, extrudiert und man lässt das Extrudat in Luft frei schäumen, um Schaumröhren zu bilden. Kurz nach Extrusion durch die Düse berühren die geschäumten Teile einander und werden gegeneinander gepresst, z.B. durch geeignet angeordnete Walzenpaare, und man lässt sie koaleszieren, um Platten oder Blöcke aus zellulärer geschäumter Struktur zu bilden.
Allgemein ausgedrückt umfasst die Strangschaumstoffherstellung Extrusion eines aufschäumbaren Materials, typischerweise eines thermoplastischen polymeren Materials, durch eine Mehrfachöffnungsdüsenplatte, um einzelne aufschäumbare Strangelemente zu erzeugen. Die Stränge expandieren und koaleszieren (z.B. berühren benachbarte Stränge einander entlang mindestens eines Teils der Oberfläche ihrer entsprechenden Länge, während die Stränge ausreichende Oberflächenklebrigkeit beibehalten, um Strang-an-Strang-Haftung zu bewirken), nachdem sie aus der Düsenplatte austreten, dennoch bleiben sie der Gewinnung des Strangschaumstoffs nachfolgend unterscheidbar. Typische Stränge haben einen kreisförmigen Querschnitt, wobei Düsenauslässe oder -öffnungen kreisförmig sind. Wenn die Form der Öffnung zu einem Schlitz geändert wird, führt eine quadratische oder spezielle Form zu einer entsprechenden teilweisen Änderung im Strangquerschnitt. Die teilweise Änderung resultiert aus einer Tendenz der Stränge, die aus einer Düsenöffnung austreten, sich beim Schäumen abzurunden anstelle die Form der Öffnung genau zu halten.
Strangschaumstoffe bieten eine Vielzahl von Leistungsvorteilen. Zum Beispiel haben Strangschaumstoffe hervorragende Festigkeit in einer Ebene quer zur Extrusionsrichtung. Sie stellen eine vorbestimmte Form mit wenig oder keiner Notwendigkeit zum Zurechtschneiden bereit. Sie haben die Funktion von Produkten niedriger Dichte mit unterscheidbaren koaleszierten zellulären Strängen. Mit der Fähigkeit, die Düsenöffnungsform- und -anordnung zu ändern, passen sich Strangschaumstoffe ohne weiteres an Variationen in der Form an.
In einem Aspekt umfasst diese Erfindung eine zweiteilige Extrusionsdüse zur Verarbeitung von aufschäumbaren Polymerzusammensetzungen, wobei die Düse ein erstes Vollkörpersegment und ein zweites Vollkörpersegment enthält; das erste Vollkörpersegment eine erste planare Hauptfläche und eine im Wesentlichen parallele zweite Hauptfläche im Abstand davon aufweist, das erste Vollkörpersegment darin abgegrenzt einen Hohlraum zur Aufnahme und Verteilung einer aufschäumbaren Zusammensetzung aufweist, der Hohlraum ein offenes Ende, wo er die zweite planare Hauptfläche schneidet, und ein geschlossenes Ende, das zwischen der ersten und zweiten planaren Hauptfläche angeordnet ist, aufweist, das erste Vollkörpersegment auch daran befestigt eine Vielzahl von Stiften aufweist, die an dem geschlossenen Ende des Hohlraums beginnen und sich über das offene Ende des Hohlraums hinaus erstrecken; das zweite Vollkörpersegment eine erste planare Hauptfläche und eine im Wesentlichen parallele zweite planare Hauptfläche im Abstand davon aufweist, das zweite Vollkörpersegment darin abgegrenzt eine Vielzahl von im Abstand zueinander angeordneten ersten Öffnungen aufweist, die in fließender Verbindung mit sowohl der ersten als auch zweiten Planaren Hauptfläche des zweiten Vollkörpersegments stehen; das erste und zweite Vollkörpersegment, wenn sie mit der zweiten planaren Hauptfläche des ersten Vollkörpersegments in unmittelbarer Nähe zu der ersten planaren Hauptfläche des zweiten Vollkörpersegments angeordnet sind, kooperieren, um eine Vielzahl von Düsenspalten bereitzustellen, die Düsenspalte durch die Kombination von Stifte des ersten Vollkörpersegments und der ersten Öffnungen des zweiten Vollkörpersegments gebildet werden, die Düsenspalte einen Flüssigkeitsströmungsweg von dem Hohlraum zur Aufnahme und Verteilung der aufschäumbaren Zusammensetzung zu der zweiten planaren Hauptfläche des zweiten Vollkörpersegments bereitstellen.
Fachleute können ohne weiteres die Form der Öffnung und des zugeordneten Stifts variieren, um eine gewünschte hohle geometrische Form zu bewirken.
Eine Vielzahl von dritten Öffnungen, in keiner der Figuren gezeigt, die Einführung eines flüssigen Mediums, Treibmittels oder einer anderen Komponente in das Innere mindestens eines, vorzugsweise aller hohlen Schaumstränge ermöglicht, kann bereitgestellt werden. Jede solche dritte Öffnung wird vorzugsweise innerhalb eines entsprechenden Stifts abge grenzt. Diese dritte Öffnung ist in fließender Verbindung mit sowohl einer Quelle des flüssigen Mediums, Treibmittels oder der anderen Komponente als auch dem Ende des Stifts in unmittelbarer Nähe zu der zweiten Hauptfläche des zweiten Vollkörpersegments.
Der Hohlraum, der in dem ersten Vollkörpersegment abgegrenzt ist, kann in zwei oder mehr Unterhohlräume aufgeteilt werden, wobei jeder Unterhohlraum in fließender Verbindung mit einer Quelle für eine aufschäumbare Polymerzusammensetzung steht. Dies stellt eine Option zur Verwendung von unterschiedlichen aufschäumbaren Zusammensetzungen in einer einzigen zellulären Schaumstruktur bereit.
In einem anderen Aspekt ist diese Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines hohlen Mehrstrangschaumstoffgegenstandes oder eines Schaumstoffgegenstandes aus hohlen koaleszierten Strängen, umfassend:

a) Bereitstellen einer aufschäumbaren Zusammensetzung, die eine Treibmittelzusammensetzung und mindestens eine filmbildende Zusammensetzung enthält, wobei sich die aufschäumbare Zusammensetzung in einem Gelzustand befindet;
b) Extrudieren der aufschäumbaren Zusammensetzung durch eine Düse der Erfindung, um ein hohles Extrudat aus jeder Öffnung bereitzustellen;
c) Umwandeln des hohlen Extrudats in geschäumte hohle Extrudatstränge bei einer Temperatur, die Schaumblasenstabilität fördert, und
d) Untereinander-Berühren-Lassen der geschäumten hohlen Extrudatstränge, während solche Stränge mindestens eine gewisse Oberflächenklebrigkeit beibehalten, um Haftung zwischen benachbarten ein zelnen Strängen zu bewirken und ein hohles Mehrstrangschaumextrudat zu liefern.

Das aufschäumbare Gel enthält vorzugsweise ein Polymer mit einer Glasübergangstemperatur (Tg) nahe der Temperatur von Dampf, d.h. nominell 100°C bei Atmosphärendruck (z.B. Polystyrol oder ein Blend von Polystyrol mit einem anderen Polymer, wie etwa einem Ethylen/Styrol-Interpolymer). Das Verfahren umfasst ferner optional einen sich anschließenden Schritt (e) Aussetzen des hohlen Mehrschaumstrangextrudats an Dampf für einen ausreichenden Zeitraum, um Schaumdichte unter die der so geschäumten Hohlextrudatstränge herabzusetzen. Normaldruckdampf erzeugt zufriedenstellende Ergebnisse in einer Minute. Längere oder kürzere Zeiten können verwendet werden, wie gewünscht, in Abhängigkeit von einer Vielzahl von Faktoren, wie etwa der gewünschten Dichteverringerung oder den Betriebsparametern der Apparatur. Schritt (e) kann Schritt (d) unmittelbar in einer aufeinanderfolgenden Art und Weise folgen oder das hohle Mehrschaumstrangextrudat aus Schritt (d) kann gewonnen werden und später wie in Schritt (e) behandelt werden.
Gewinnung des hohlen Mehrschaumstrangextrudats benutzt übliche Verarbeitungs- und Handhabungstechniken. Zum Beispiel kann man das hohle Mehrschaumstrangextrudat auf eine Temperatur abkühlen, die weitere Handhabung erlaubt, während Dimensionsstabilität des Schaums im Wesentlichen beibehalten wird.
Die filmbildende Zusammensetzung enthält vorzugsweise mindestens ein aufschäumbares Material, vorzugsweise ein thermoplastisches Polymer. Es können jedoch auch Materialien, die keine thermoplastischen Polymere sind, verwendet werden. Im Grunde genommen bildet jedes Material, das einen Film bildet, auch eine Blase oder Schaum und qualifiziert sich als solches als "aufschäumbares" Material. Der Schaum hat ausreichend Dimensionsstabilität, um einen hohlen Schaumstrang zu bilden, zusammen mit angemessenen physikalischen Eigenschaften und einer Lebensdauer des Produkts für eine gewünschte Endanwendung.
Die Treibmittelzusammensetzung muss einfach Schäumen der filmbildenden Zusammensetzung bewirken. Komponenten von solch einer Zusammensetzung bestimmten zumindest teilweise die Temperaturen, die bei der Herstellung der hohlen koaleszierten Strangschäume verwendet werden. Komponenten der filmbildenden Zusammensetzung tragen auch dazu bei, solche Temperaturen zu bestimmen. Zum Beispiel findet, wenn das filmbildende Material ein plastisches Polymer ist, Extrusion typischerweise bei einer Temperatur oberhalb der Tg des Polymers oder bei solchen Polymeren, die ausreichende Kristallinität aufweisen, um eine Schmelztemperatur (Tm) zu haben, nahe der Tm statt. "Nahe" meint bei, oberhalb oder unterhalb und hängt größtenteils davon ab, wo stabiler Schaum existiert. Die Temperatur fällt günstigerweise innerhalb von 30°C oberhalb oder unterhalb der Tm. Fachleute können ohne weiteres geeignete Temperaturen für jedes filmbildende Material, ob es ein thermoplastisches Polymer oder ein anderes Material ist, bestimmen.
Die Schaumstruktur, die nach dem Verfahren der Erfindung hergestellt wird, kann eine Vielzahl von koaleszierten ausgefüllten (nicht hohlen) Schaumsträngen enthalten. Die ausgefüllten und hohlen Schaumstränge müssen nicht, werden aber vorzugsweise aus derselben aufschäumbaren Zusammensetzung gebildet.
Fabrizierte Gegenstände, die zumindest teilweise aus der zellulären Schaumstruktur, die nach dem Verfahren der Erfindung hergestellt wird, erzeugt werden, sind günstigerweise ausgewählt aus Schallisolierstrukturen, Wärmeisolierstrukturen, energieabsorbierenden Strukturen, Verpackungsstrukturen, hohlraumfüllenden Strukturen, Luftverteilungsstrukturen, Filterstrukturen, Schlagenergie-Management-Strukturen, oberflächenausgleichenden Strukturen, Flüssigkeitsabsorptions- und -retentions strukturen, objektunterstützenden Strukturen, integrierten Gebäudestrukturen, geophysikalischen Strukturen und einbettenden Strukturen. Fachleute verstehen, dass diese Aufzählung die Verwendung der zellulären Schaumstruktur, die nach dem Verfahren der Erfindung hergestellt wird, veranschaulicht, aber nicht beschränkt. Die Schaumstrukturen finden potentiell in jeder bekannten Schaumendanwendung Verwendung.
In den Zeichnungen
1 ist eine maßstabsgetreue Illustration eines Gegenstandes, der sowohl ausgefüllte koaleszierte Schaumstränge als auch hohle koaleszierte Schaumstränge aufweist;
2a ist eine schematische Darstellung eines zweiteiligen Düsenblocks gemäß der vorliegenden Erfindung von unten;
2b ist eine schematische Querschnittsdarstellung des zweiteiligen Düsenblocks, der in 2a veranschaulicht ist und
3 ist eine schematische Darstellung einer zellulären Schaumstruktur, die nach einem Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt ist und die zur Verwendung im Zusammenhang mit einem Wandaufbau, der aus Ständern hergestellt ist, geeignet ist.
Der Begriff "geschlossene Zellen" bezieht sich typischerweise auf Zellen, die von Harzmembranen oder "Fenstern" umgeben sind. Im Gegensatz hierzu bezeichnet "offene Zellen" Zellen, in denen einige oder alle Harzmembranen oder Fenster perforiert sind oder fehlen.
1 illustriert schematisch eine Schaumstruktur oder -platte 80, die mithilfe des Extruderblocks der Erfindung hergestellt werden könnte. Schaumplatte 80 enthält zwei Reihen von koaleszierten Vollschaumsträngen 81 und drei Reihen von koaleszierten Hohlschaumsträngen 85. 1 zeigt alle Vollschaumstränge 81 in einem Bereich oder Abschnitt und alle Hohlschaumstränge 85 in einem anderen Bereich oder Abschnitt. Zusätzlich haben alle Vollschaumstränge 81 eine Größe und alle Hohlschaumstränge 85 eine andere Größe. Fachleute können ohne weiteres die Anzahl, Größe und räumliche Anordnung der Voll- und Hohlschaumstränge variieren, um im Grunde genommen jede beliebige Form anzunähern. Eine solche Variation umfasst eine Mischung aus Größen von sowohl Voll- als auch Hohlschaumsträngen, um ein gewünschtes Dichteprofil zu erlangen. Eine andere solche Variation fügt einen zweiten Abschnitt oder ein zweites Segment aus Vollschaumsträngen in solch einer Art und Weise hinzu, um einen Hohlschaumstrangbereich zwischen zwei Vollschaumstrangbereichen sandwichartig einzuschließen. Umgekehrt kann ein Vollschaumstrangsegment zwischen zwei Hohlschaumstrangsegmenten liegen.
2A und 2B illustrieren schematisch einen zweiteiligen Düsenblock gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Düsenblock, im Allgemeinen durch Bezugsnummer 100 bezeichnet, umfasst ein erstes Segment, nominell ein unteres Segment 101, und ein zweites oder oberes Segment 110. Unteres Segment 101 (2B) hat ein erstes Ende 103, ein im Allgemeinen paralleles, aber im Abstand angeordnetes zweites Ende 105, eine erste Seite 102 (2A), eine im Allgemeinen parallele, aber im Abstand angeordnete zweite Seite 104 (2A), eine untere Fläche 106 (2B) und eine im Allgemeinen parallele, aber im Abstand angeordnete obere Fläche (2B). Unteres Segment 101 hat darin abgegrenzt eine Vielzahl von im Abstand angeordneten Öffnungen 107. Öffnungen 107 haben wünschenswerterweise einen hohlen korrekt zylindrischen Querschnitt, so dass sie in flüssiger Verbindung mit sowohl der unteren Fläche 106 als auch der oberen Fläche 108 stehen. Jede Öffnung 107 hat vorzugsweise ein sich nach außen aufweitendes oder versenktes Segment, dass sich in Nähe der oberen Fläche 108 befindet und diese schneidet. Das obere Segment 110, das nur in 2B dargestellt ist, hat ein erstes Ende 113, ein im Allgemeinen paralleles, aber im Abstand angeordnetes zweite Ende 115, eine erste Seite 112 (nicht gezeigt), eine im Allgemeinen parallele, aber im Abstand angeordnete zweite Seite 114 (nicht gezeigt), eine untere Fläche 116 und eine im Allgemeinen parallele, aber im Abstand angeordnete obere Fläche 118. Oberes Segment 118 hat darin abgegrenzt einen Hohlraum 119 zur Aufnahme und Verteilung einer aufschäumbaren Zusammensetzung, der in flüssiger Verbindung mit einer Quelle für die aufschäumbare Zusammensetzung (nicht gezeigt) und der Vielzahl von Öffnungen 107 steht, wenn der Düsenblock wie in 2B gezeigt zusammengebaut ist. Oberes Segment weist daran befestigt eine Vielzahl von Stiften 120, vorzugsweise einen für jede Öffnung in der Ausführungsform, die in 2A und 2B gezeigt ist, auf. Jede Kombination eines Stifts 120 und einer Öffnung 107 bildet vorzugsweise einen kreisförmigen Ring oder Düsenspalt 109. Die aufschäumbare Zusammensetzung bewegt sich wünschenswerterweise von Hohlraum 119 durch die Vielzahl von kreisförmigen Ringen 109 zur unteren Fläche 106 des unteren Segments 101, wo sie die Düse verlässt und zu schäumen beginnt.
Der Düsenblock, der in 2A und 2B dargestellt ist, führt zu Hohlschaumstrangstrukturen. Der Düsenblock, der in 2A und 2B illustriert ist, kann modifiziert werden, um Bildung von sowohl Hohlschaumstrangstrukturen als auch Vollschaumsträngen bei der Herstellung einer koaleszierten Verbundschaumstruktur, die sowohl Hohl- als auch Vollschaumstränge enthält, zu erlauben.
3 illustriert schematisch eine zelluläre Schaumstruktur, wenn sie in Verbindung mit einem Fachwerkständerteil eines Gebäudewandsegments verwendet wird. Die zelluläre Schaumstruktur, durch Referenznummer 200 bezeichnet, besteht aus zwei Schichten von koaleszierten Vollschaumsträngen 205 und drei Schichten von koaleszierten Hohlschaumsträngen 210. Die zwei Schichten von Vollschaumsträngen stellen eine relativ glatte und steife oder starre Oberfläche bereit, die weitere Konstrukti onsarbeiten, wie etwa die Anbringung von Fassadenverkleidung oder Vertäfelung oder beides erleichtert, um ein fertiggestelltes Gebäudeaußenwandsegment zu bilden. Die drei Schichten von hohlen Schaumsträngen 210 sind angeordnet, um eine Ausnehmung oder Schlitz 202 zu erzeugen, der Fachwerkständerteil 215 aufnimmt. Schlitz 202 hat vorzugsweise eine Breite, die schmäler ist als die des Fachwerkständerteils 215. Durch die Breitedifferenz stellen Hohlschaumstränge 215, die flexibler und besser komprimierbar als Vollschaumstränge 205 sind, eine Presspassung gegenüber benachbarten Flächen von Fachwerkständerteil 215 bereit. Die Presspassung stellt ein annehmbares Mittel bereit, um einen Strom von Feuchtigkeit oder kalter Luft von einer Seite des Wandsegments auf die andere zu behindern. Die Anzahl von Vollschaumstrangschichten und Hohlschaumstrangschichten wird breit in Abhängigkeit von einer ausgewählten Anwendung variieren.
Zum Beispiel kann man Vollschaumstrangschichten weglassen oder so viele wie Dutzende von Vollschaumstrangschichten haben, solange mindestens eine Hohlschaumstrangschicht, vorzugsweise mehrere Hohlschaumstrangschichten bis zu und einschließlich vielen Dutzenden von solchen Schichten vorhanden sind. 3 veranschaulicht nur eine Anwendung, die eine Kombination von koaleszierten Vollschaumsträngen und koaleszierten Hohlschaumsträngen einsetzt.
Die Fachleute verstehen ohne weiteres, dass 3 nur eine Teilansicht eines Gebäudewandsegments ist und dass man in der tatsächlichen Praxis eine viel breitere zelluläre Schaumstruktur mit mehreren Ausnehmungen verwenden würde, wobei jede der Ausnehmungen im günstigen Falle ein Fachwerkständerteil 215 aufnimmt. Fachleute verstehen auch, dass, wie bei der Struktur, die in 1 veranschaulicht ist, viele Variationen dieser Schaumstruktur in solch einem Gebäudewandsegment verwendet werden können. Fachleute können diese Strukturen und viele Variationen davon ohne weiteres für irgendeine der Endanwendungen, die hierin beschrieben sind, anpassen.
Der obige Ansatz bietet eine Anzahl von Vorteilen gegenüber konventionellen Verfahren der Ständerwandkonstruktion und -isolierung. Erstens baut man, indem Ständerabstände in die Schaumstruktur eingebracht werden und über die kompressiblen Hohlschaumröhren eine Presspassung bereit gestellt wird, eine Toleranz für weniger als exakten Abstand zwischen den Ständern ein. Zweitens kann man ein Wandsegment gleichzeitig mit der Herstellung dieses Segments oder unmittelbar danach isolieren. Dies eliminiert effektiv den vergleichsweise zeitaufwendigeren Schritt der Anbringung von Glasfasermatten, des Einblasens von Zellulose oder der Erzeugung von Urethanschaum in Räume zwischen den Ständern. Drittens dient das Vollschaumstrangsegment effektiv als eine Hausummantelung, da die Schaumstränge eine Haut haben. Viertens ist die Schaumplatte oder -struktur vollständig recyclebar, wohingegen Urethanschaum, Glasfasermatten und eingeblasene Zellulose Herausforderungen an das Recycling stellen. Obwohl sich die obige Diskussion auf eine Ständerwandkonstruktion bezieht, sind ähnliche Vorteile auf andere Gebäudestrukturen, wie etwa Dachsparrenkonstruktionen, anzuwenden.
Die Gesamtbreite und -länge der Schaumstruktur sind vorzugsweise ausgewählt, so dass sie von einer Größe und einem Gewicht ist, das leicht durch Bauarbeiter gehandhabt werden kann. In den Vereinigten Staaten wird Polymerschaumisolierung üblicherweise in Breiten von 48 Inch (122 cm) verkauft, die leicht in Standard-Ständerkonstruktionen passt, die einen Mittenabstand für die tragenden Teile von 16 Inch (40,6 cm) verwenden. Ähnlich wird die Schaumstruktur vorzugsweise in einer Breite hergestellt, die einem Vielfachen des Abstands der tragenden Teile in der zu konstruierenden Wand entspricht. Breiten von 16 Inch bis 96 Inch (40,6 bis 243,8 cm) sind bevorzugt und Breiten von 32 bis 64 Inch (81,2 bis 162,4 cm) sind bevorzugter. Plattenlängen sind nicht entscheidend und werden nach der Bequemlichkeit der Handhabung ausgewählt. Längen von 4 bis 16 ft (1,22 bis 4,88 m) werden typischerweise bei der Ständerkonstruktion verwendet und sind für die Platte geeignet. In anderen Ländern können Normen der Polymerschaumplattenisolierung und Konstruktionsgewohnheiten unterschiedliche Plattengrößen vorgeben.
Zusätzlich dazu, dass sie als isolierende Maßnahme für eine Wandkonstruktion dienen, können Schaum oder Strukturen wie die in 1 gezeigten auch verwendet werden, um Räume zwischen Dachsparren in einer Dachkonstruktion oder Räume zwischen Bodenbalken zu füllen. Während rechteckige Strukturen, die im günstigen Fall sowohl Hohl- als auch Vollstränge verkörpern, um eine Kombination aus Starrheit und Flexibilität zu verleihen, viele Raumanforderungen erfüllen mögen, können andere Formen und Größen auch funktionieren. Falls gewünscht kann man nur die Hohlschaumstränge verwenden, um solche Räume zu füllen.
Die Schaumstrukturen, unabhängig davon, ob sie nur Hohlschaumröhren oder eine Kombination von Hohlschaumröhren und Vollschaumsträngen enthalten, haben eine Vielzahl von praktischen Anwendungen. Zum Beispiel kann eine Struktur, wie die in 1 oder 3 gezeigte, der aber ein Schlitz 202 (3) fehlt, als eine Ausgleichsplatte oder -fläche, insbesondere für unebene gemauerte und Betonwände und -böden verwendet werden. Als eine Alternative können solche Strukturen bei der Renovierung und Reparatur von Flachdächern verwendet werden, da die relativ kompressiblen hohlen Röhren effektiv erlauben, den Schritt der Steinentfernung wegzulassen, vorausgesetzt, es gibt keine Bedenken bezüglich des Gewichts solcher Steine. Strukturen, die nur die hohlen geschäumten Röhren enthalten, können als Hohlraumisolierung für gemauerte Wände fungieren, da die hohlen Röhren sich an unebene Ziegel- und Steinoberflächen besser als Vollschaumstränge anpassen. Solche Hohlstrangstrukturen, mit oder ohne Lücken für die Ständer, können auch verwendet werden, um Raum (Räume) zwischen Ständern und einem vorgefertigten Äußeren, wie etwa Zement oder Beton, Ziegelstein oder Mauerwerk, und Wandplatten oder Fassadenverkleidung, zu füllen.
Die Schaumstrukturen können auch mit verschiedenen Verkleidungsmaterialien laminiert werden, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Gipskartonplatte, Zementkartonplatte, Sperrholz und orientierte Strangplatte. Der Schaumteil dieser Laminate kann nur aus Hohlsträngen oder aus einer Kombination von Voll- und Hohlsträngen wie oben beschrieben bestehen.
Wenn sie vertikal neben gegossenen Plattenfundamenten angeordnet werden, mildern Strukturen mit nur hohlen geschäumten Röhren zumindest einige Spannungen, die Reißen des Betons fördern. Die vertikale Orientierung stellt auch Vorteile für Verpackungsanwendungen infolge des hohen Verhältnisses von Energieabsorption zu Dichte und der eingebauten Drainagefähigkeit bereit. Perforation von Schaumoberflächen stellt ein Mechanismus für zuverlässige Drainage aus einem benachbarten Raum bereit. Die Schaumstrukturen, mit oder ohne verbundene Vollschaumstränge, liefern Vorteile in Form von thermischer oder Schallisolierung, während sie eingebaute Leitungsführungen für Kabel bereitstellen. Schaumstrukturen finden auch Verwendung in einer Vielzahl von Automobilanwendungen. Zum Beispiel können Strukturen mit mindestens einer Schicht, vorzugsweise mehreren (sogar Dutzenden) Schichten von Hohlschaumröhren und optional mindestens einer, vorzugsweise mehreren (bis zu und einschließlich mehreren Dutzenden) Schichten von Vollschaumröhren als Teil einer Automobildachinnenverkleidung oder als Teil einer energieabsorbierenden Struktur im Inneren einer Fahrgastzelle verwendet werden. Die Zahl und Anordnung von koaleszierten Hohlschaumstränge und optional koaleszierten Vollschaumsträngen kann irgendeine Konfiguration innerhalb der Vorstellung von Fachleuten annehmen.
Hohlschaumstränge, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt werden, haben eine Produktdichte, die wünschenswerterweise mindestens 0,3 Pfund pro Kubikfuß (pcf) (5 Kilogramm pro Kubikmeter (kg/m3)) beträgt. Fachleute verstehen, dass, wenn die Dichte des Polymers oder aufschäumbaren Materials zunimmt, die Dichten der resultierenden Schaumstruktur auch zunehmen, bis auf soviel wie 40 pcf (640 kg/m3). Die Dichte der Schaumstruktur reicht vorzugsweise von 0,3 bis 20 pcf (5 bis 320 kg/m3). Hohlschaumröhren mit einer Produktdichte von z.B. 3 bis 12 pcf (48 bis 192 kg/m³) bieten eine potentielle Verwendbarkeit als Einsätze für Automobilstoßfänger, da sich die Röhren beim Einschlag krümmen sollten und eine relativ große Oberfläche für die Energieverteilung bereitstellen. Man glaubt, dass infolge der Schwierigkeit, Dichte von hohlen geschäumten Röhren unter Verwendung eines konventionellen Wassereintauchtests zu bestimmen, die Dichte des Produkts oder der resultierenden Schaumstruktur eine genauer Wiedergabe der Dichte als die Schaumdichte bereitstellt. "Schaumdichte", wenn in Verbindung mit Hohlschaumröhren verwendet, bezieht sich vielmehr auf die Dichte der Schaumröhrenwände als auf die einer vollständigen geschäumten Röhre, die notwendigerweise einen Hohlraum einschließt. Produkte, die gemäß der Erfindung hergestellt werden, haben eine Schaumdichte, die wünschenswerterweise innerhalb eines Bereichs von 0,35 bis 60 pcf (6 bis 960 kg/m3), vorzugsweise von 0,5 bis 40 pcf (8 bis 640 kg/m3) liegt.
Schaumstrukturen, insbesondere solche, die wenige, falls überhaupt, Vollschaumstränge enthalten, haben potentielle Verwendung als Matratzen oder Bettungseinsätze mit Kanälen für Luftventilation. Wenn die Schaumstrukturen einen hohen Gehalt an offenen Zellen (typischerweise in der Größenordnung von 90 % oder mehr offenen Zellen) haben, dienen sie als geeignete Kandidaten für Filtrationsanwendungen und Absorptionsanwendungen (sowohl Flüssigkeit als auch Gas). Die vorstehende Diskussion von potentieller Verwendbarkeit veranschaulicht nur einige der Verwendungen der Schaumstrukturen. Fachleute können sich ohne weiteres eine viel grö ßere Zahl ausmalen. Sogar dann werden sie nur die Oberfläche der potentiellen Verwendungen ankratzen.
Fachleute erkennen, dass man irgendeinen Parameter oder mehrere aus der Anzahl, der Art und dem Abstand der Öffnungen variieren kann, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Man kann auch offene Kanäle oder Hohlräume in einer Schaumstruktur erzeugen, indem man einige der Düsenöffnungen in den Düsen, die verwendet werden, um die Schaumstrukturen herzustellen, verstopft oder schließt. US-A-4,824,720 offenbart solch eine Technik. Man kann ferner die Größe des resultierenden geschäumten Gegenstands vergrößern, in dem man die Anzahl von Öffnungen vergrößert. Man kann auch z.B. gepaarte Öffnungssegmente anordnen, um eine gewünschte Form, die nicht wie im Allgemeinen rechteckig ist, zu bilden. Jede Form oder Anordnung von gepaarten Öffnungssegmenten kann geändert werden, indem einzelne Öffnungen unter die gepaarten Öffnungssegmente eingestreut werden, um Vollschaumstränge unter den hohlen rohrförmigen Schaumsträngen zu verteilen. Vollschaumstränge können auch einen Kern, der von hohlen rohrförmigen Schaumsträngen umgeben ist, eine Wand um einen Kern von hohlen rohrförmigen Schaumsträngen und eine Kombination von beiden bilden. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf irgendeine spezielle geometrische Form oder Kombination von hohlen und ausgefüllten Strängen beschränkt. Im Grunde genommen kann jede Form oder Kombination von ausgefüllten und hohlen Strängen hergestellt werden. Solche Formen und Kombinationen umfassen mehrere Schichten oder Bereiche von entweder ausgefüllten oder hohlen Strängen. Zum Beispiel kann eine erste und dritte Schicht aus einem mehrschichtigen Brett hohle Stränge enthalten, mit einer zweiten oder mittleren Schicht, die ausgefüllte Stränge enthält. Alternativ kann ein rechter und ein linker Bereich eines Mehrbereichschaums aus hohlen Strängen bestehen, während der mittlere Bereich aus ausgefüllte Strängen bestehen kann. Indem man so verfährt , würde man eine Platte mit starrem Kern und flexiblen Kanten erzeugen.
Man kann auch ungleiche polymere Zusammensetzungen verwenden, um verschiedene Teile der geschäumten Strangstruktur zu bilden. Zum Beispiel kann man aus unterschiedlichen polymeren Zusammensetzungen auswählen, um die ausgefüllten und hohlen Stränge zu bilden. Die Stränge unterschiedlicher Zusammensetzung können aneinander durch irgendwelche Mittel haften, solange die Stränge ausreichende Zwischenstranghaftung für die gewünschten Zwecke aufweisen. Bekannte Anhafttechniken umfassen die Verwendung von Klebstoffen und die Anwendung von Wärme oder thermischer Strahlung. Eine bevorzugte Technik verwendet kontinuierliche Extrusion mithilfe von zwei oder mehr unterschiedlichen Extrudern und Strang-an-Strang-Koaleszenz, nachdem die Stränge aus ihren entsprechenden Düsenöffnungen austreten. Alternativ könnten Schichten aus Schaumsträngen durch die haftenden Maßnahmen, die oben beschrieben sind, kreuzlaminiert werden.
Man kann auch eine Struktur herstellen, wo jeder hohle Strang oder ausgewählte hohle Stränge aus zwei oder mehr ungleichen Polymeren, organischen oder anorganischen Materialien bestehen. Diese könnte durch Coextrusion, Coschäumen, Sprühen oder Beschichten (wie mit Latex) von Materialien oder Dampfphasenabscheidung auf der inneren Oberfläche der hohlen Stränge oder durch Eintauchen der Stränge ihn Lösungen oder Dispersionen mit nachfolgender Beschichtung des zusätzlichen Materials auf die Strangoberfläche hergestellt werden.
Die Schaumstrukturen werden geeigneterweise aus aufschäumbaren Zusammensetzungen hergestellt, die ein organisches Polymer, ein Treibmittel und einen Keimbildner enthalten. Das Polymer ist geeigneterweise ausgewählt aus aromatischen Alkylenpolymeren, wie etwa Polystyrol; kautschukmodifizierten aromatischen Alkylenpolymeren, die üblicher als schlagzähes Polystyrol (HIPS) bekannt sind; aromatischen Alkylencopolymeren, wie etwa Styrol/Acrylnitril oder Styrol/Butadien; hydrierten aromatischen Alkylenpolymeren und -copolymeren, wie etwa hydriertem Polystyrol und hy drierten Styrol/Butadien-Copolymeren; α-Olefinhomopolymeren, wie etwa Polyethylen niedriger Dichte, Polyethylen hoher Dichte und Polypropylen; linearem Polyethylen niedriger Dichte (ein Ethylen/Octen-1-Copolymer) und anderen Copolymeren von Ethylen mit einem copolymerisierbaren monoethylenisch ungesättigten Monomer, wie etwa einem α-Olefin mit 3 bis 20 Kohlenstoffatomen; Copolymeren von Propylen mit einem copolymerisierbaren monoethylenisch ungesättigten Monomer, wie etwa einem α-Olefin mit 4 bis 20 Kohlenstoffatomen; Copolymeren von Ethylen mit einem aromatischen Vinylmonomer, wie etwa Ethylen/Styrol-Interpolymere; Copolymere von Ethylen mit einem Alkan, wie etwa ein Ethylen/Hexan-Copolymer; thermoplastische Polyurethane (TPUs) und Blends oder Mischungen derselben, insbesondere Blends von Polystyrol und einem Ethylen/Styrol-Interpolymer. Zusätzlich liefern auch Blends von einem der vorstehenden Polymere mit einem Kautschuk, wie etwa Polybutadien oder Polyisopren, zufriedenstellende Ergebnisse. Andere geeignete Kautschuke umfassen Ethylen/Propylen-Kautschuke, Ethylen/Propylen/Dienmonomer-Kautschuke (EPDM) und natürliche Kautschuke, vorausgesetzt, dass solche Kautschuke vor Vernetzung zu koaleszierten Schaumsträngen umgewandelt werden können.
Geeignete ungesättigte Monomere umfassen C_1-4-Alkylsäuren und -ester, ionomere Derivate von solchen Säuren, C_2-6-Diene und C_3-9-Olefine. Beispiele für solche Monomere umfassen Acrylsäure, Itaconsäure, Maleinsäure, Methacrylsäure, Acrylsäure, Ester von solchen Säuren, wie etwa Ethylmethacrylat, Methylmethacrylat, Ethylacrylat und Butylacrylat, Vinylester, wie etwa Vinylacetat, Kohlenmonoxid, Maleinsäureanhydrid, Propylen, Isobutylen und Butadien. Veranschaulichende Ethylencopolymere umfassen Ethylen/Propylen, Ethylen/Buten-1 und Ethylen/Octen-1.
Andere geeignete Polymere umfassen Polyvinylchlorid, Polycarbonate, Polyamide, Polyimide, Polyester, wie etwa Polyethylenterephthalat, Polyestercopolymere, wie etwa Polyethylenterephthalat-Glykol (PETG), Phenol-Formaldehyd-Harze, thermoplastische Polyurethane (TPUs), biologisch ab baubare Polysaccharide, wie etwa Stärke, und Polymilchsäurepolymere und -copolymere. Das Polymer ist vorzugsweise Polyethylen (PE), Polystyrol (PS), Polypropylen (PP), ein Blend von PS und einem Ethylen/Styrol-Interpolymer (ESI), ein Blend von ESI und PE, ein Blend von ESI und PP, ein Blend von PS, PE und ESI oder ein Blend von ESI mit einem oder mehreren Polyolefinen oder Ethylen/α-Olefin-Copolymeren, -terpolymeren oder -interpolymeren, die unter Verwendung eines Metallocenkatalysators oder eines Katalysator mit erzwungener Geometrie (wie etwa der INSITE^TM Katalystator von The Dow Chemical Company) hergestellt wurden.
US-A-3,723,586 listet eine Anzahl von aufschäumbaren Harzen in Spalte 6, Zeilen 21 bis 51 auf. Solche Harze umfassen Polymere aus ein oder mehreren Vinylidenmonomeren. Die Vinylidenmonomere umfassen z.B. Ethylen, Propylen, Butadien, Styrol, α-Methylstyrol, ortho-, meta- oder para-Methylstyrol und andere aromatische Alkylstyrole. Die Vinylidenmonomere umfassen auch substituierte Monomere, wie etwa Acrylnitril, Methacrylnitril, Vinylchlorid, Vinylacetat und andere Vinylester, Methylacrylat, Ethylacrylat, Propylacrylat, Butylacrylat und entsprechende Methacrylate. Die Harze umfassen zähgemachtes Polystyrol oder Polystyrol, das physikalisch oder chemisch mit einem geringfügigen Anteil (in der Größenordnung von 1 bis 15 Gewichtsprozent, bezogen auf Polymergewicht) eines natürlichen oder synthetischen Kautschuks, wie etwa eines linearen oder verzweigten Polymers eines konjugierten Diens, wie Butadien oder Isopren, kombiniert ist. Das Polystyrol oder zähgemachte Polystyrol kann auch kleine Mengen von ein oder mehreren anderen Vinylidenmonomeren, wie etwa Acrylnitril oder Methylmethacrylat, enthalten.
US-A-4,824,720 beschreibt in Spalte 3, Zeile 57 bis Spalte 4, Zeile 22 eine Anzahl von aufschäumbaren nichtaromatischen Olefinpolymeren. Solche Polymere umfassen Copolymere von Ethylen und einem copolymerisierbaren polaren Monomer, insbesondere einem carboxylhaltigen Comonomer. Beispiele umfassen Copolymere von Ethylen und Acrylsäure oder Methacrylsäure und C_1-4-Alkylestern (1 bis 4 Kohlenstoffatome) oder ionomere Derivaten davon; Ethylen/Vinylacetat-Copolymere (EVA); Ethylen/Kohlenmonoxid-Copolymere (ECO); anhydridhaltige Olefincopolymere aus einem Dien und einem polymerisierbaren Olefinmonomer, das nicht Ethylen ist, wie etwa Polymer von Ethylen/Propylen/nichtkonjugiertem Dien(EPDM); Copolymere von Ethylen und einem α-Olefin mit einem sehr niedrigen Molekulargewicht (Gewichtsmittel oder Mw), wie etwa solche, die eine Dichte von weniger als 0,92 g/cm³ haben; Blends von irgendeinem der vorhergehenden Copolymere und Blends von irgendeinem der vorhergehenden Copolymere mit einem Polyethylen (hohe, mittlere und niedrige Dichte). Ein "Ionomer" ist ein teilweise oder vollständig neutralisiertes Olefinpolymer oder -copolymer mit seitenständigen Carbonsäuregruppen (z.B. ein Ethylen/Acrylsäure-Copolymer (EAA)). Neutralisation erfolgt mithilfe von kationischen Gruppen, wie etwa NH₄ ⁺, Na⁺, Zn⁺⁺ und Mg⁺⁺.
Fachleute erkennen, dass die verschiedenen Beschreibungen von aufschäumbaren Materialien, die hierin dargestellt sind, nur veranschaulichend sind. Sie erkennen auch, dass viele der aufgelisteten Materialien kombiniert oder vermischt werden können, wo gewünscht.
Die aufschäumbaren Zusammensetzung können ein oder mehrere übliche Schaumzusammensetzungsadditive enthalten, wie etwa Stabilisatoren, Füllstoffe und verstärkende Materialien. Füllstoffe und verstärkende Materialien umfassen z.B. übliche Materialien, wie etwa leitfähigen Ruß, Ofenruß, thermischen Ruß, Graphit, Tone, Metallfüllungen oder -pulver, anorganische Salze (z.B. Calciumcarbonat), Sägemehl, gemahlenen Getreidespelzen, gemahlene Reisschalen und Materialien in Nanometergröße (besser bekannt als "Nanofüllstoffe").
Geeignete aromatische Alkylenpolymere umfassen mindestens ein aromatisches Monovinylidenmonomer, wie etwa Styrol, Alkylstyrole, einschließlich solcher mit mindestens einem Alkylsubstituenten mit ein bis vier Kohlenstoffatomen (C_1-4), und halogenierte Styrole. Spezielle Beispiele umfassen Styrol, α-Methylstyrol, ortho-, meta- oder para-Methylstyrol oder Ethylstyrol, ebenso wie Chlorstyrol. Geeignete Comonomere umfassen Acrylnitril, Acrylsäure, Acrylsäureester, wie etwa Butylacrylat, olefinische Monomere, wie etwa Ethylen oder Propylen, und einfach oder mehrfach ungesättigte olefinische Monomere, wie etwa Butadien, Isopren und Mischungen davon.
Polyesterharze weisen eine Kombination aus niedriger Schmelzfestigkeit und hoher Schmelztemperatur auf, die es üblicherweise schwierig macht, Schäume mit niedrigen Dichten und großen Querschnitten herzustellen. Chemisch modifizierte Polyesterharze, wie etwa para-Maleinsäureanhydridmodifiziertes Polyethylenterephthalat, leiden an ähnlichen Unzulänglichkeiten und erzeugen typischerweise nicht mehr als 1 Inch (25 mm) dicke Schäume mit einer Dichte von nicht weniger als 2,5 pcf (40 kg/m3). Es können jedoch geschäumte Polyesterharzstrukturen niedriger Dichte durch die vorliegende Erfindung hergestellt werden. Eine Hypothese schlägt vor, dass die hohle Strangstruktur rasche Kühlung und sich daraus ergebende Kristallisation einer aufschäumbaren Polyesterharzzusammensetzung fördert. Die hohle Röhrenkonfiguration vergrößert die zur Verfügung stehende Oberfläche für Verlust von Treibmittel und als ein Ergebnis wird die Abfuhr von Wärme von der Zusammensetzung beschleunigt. Die Kombination von rascher Kühlung und Kristallisation ermöglicht die Bildung von stabilen Schaumzellwänden.
Die aufschäumbaren Zusammensetzungen enthalten auch eine Treibmittelzusammensetzung oder -kombination. Fachleute können ohne weiteres und ohne unnötige Experimente eine geeignete Treibmittelzusammensetzung auswählen. Veranschaulichende Treibmittel umfassen Isobutan (mit oder ohne Kohlendioxid (CO₂)), Wasser, CO₂, Stickstoff, Edelgase, wie etwa Argon, Stickoxide wie etwa Stickstoffmonooxid (NO), Distickstoffoxid (N₂O) und Stickstoffdioxid (NO₂), und Luft. Treibmittel können auch in situ aus chemischen Verbindungen, wie etwa Azoverbindungen z.B. Azodicarbonamid und Azodiisobutyronitril), Nitrosoverbindungen (z.B. N,N'-Dinitrosopentamethylentetramin) oder aromatischen Hydraziden z.B. P,P'-Oxybenzolsulfonylhydrazid), um Stickstoff durch thermische Zersetzung zu erzeugen, und Mischungen von Carbonaten und Säuren, um Kohlendioxid zu erzeugen, erzeugt werden. Andere bekannte Treibmittel umfassen Kohlenwasserstoffe, wie etwa Ethan, Ethylen, Propan, Propylen, Butan, Butylen, Isobutan, Isobuten, Pentan, Isopentan, Cyclopentan, Hexan, Heptan, Cyclohexan und Mischungen derselben; Ether, wie etwa Dimethylether (DME), Methylethylether und Diethylether; Alkohole, wie etwa Methanol, Ethanol, Propanol, Isopropanol, Butanol, Pentanol, Hexanol und Mischungen derselben; und irgendwelche aus der Vielzahl von partiell halogenierten Kohlenwasserstoffen, wie etwa Chlorethan, Chlordifluormethan (R-22), 1-Chlor-1,1-difluorethan (R-142b), 1,1,1,2-Tetrafluorethan (R-134a), Pentafluorethan (R-125), 1,1-Difluorethan (R-152a), 1,1,1-Trifluorethan (R-143a), 1-Fluorethan (R-161), Difluormethan (R-32), 1,1,1,3,3-Pentafluorpropan (HFC-245 fa), 1,1,1,3,3-Pentafluorbutan (HFC-365 mfc) und Mischungen derselben.
Treibmittelzusammensetzungen fehlt es wünschenswerterweise an Komponenten, die ozonzerstörendes Potential (ODP) haben. Die Treibmittelzusammensetzung enthält vorzugsweise mindestens ein Treibmittel, ausgewählt aus Wasser, Kohlendioxid, Stickstoff, einem Stickoxid, einem Edelgas, Luft, einem Kohlenwasserstoff, einem Ether, einem niedrigeren Alkohol (1 bis 6 Kohlenstoffatome), einem partiell halogenierten Kohlenwasserstoff, Ammoniak, Wasser, und Mischungen aus zwei oder mehr solcher Treibmitteln. Besonders geeignete Treibmittelzusammensetzungen enthalten Isobutan (mit oder ohne Kohlendioxid CO₂)), CO₂ (mit oder ohne mindestens einem aus Wasser, Ethanol, Isopropanol und Dimethylether); mindestens eines aus R-134a, R-134, R-142b und R-152a, mit oder ohne mindestens einem aus Ethanol, Isopropanol, Dimethylether, Wasser und Kohlendioxid; Dimethylether mit oder ohne mindestens einem aus Wasser, Ethanol, Isopropa nol und Kohlendioxid, und Wasser. Die vorstehenden Zusammensetzungen können auch ein oder mehrere Kohlenwasserstoffe, wie etwa Propan, Butan, Isobutan, Pentan, Isopentan, Neopentan und Cyclopentan, enthalten.
Das Treibmittel und die Treibmittelzusammensetzungen, die hierin beschrieben sind, veranschaulichen nur einige, die funktionieren werden. Fachleute können ohne weiteres geeignete Treibmittel oder Treibmittelkombinationen für eine gewählte aufschäumbare Zusammensetzung auswählen.
Einbringung eines Treibmittels in ein geschmolzenes Polymermaterial, um eine aufschäumbare Zusammensetzung zu bilden, involviert die Verwendung einer bekannten Apparatur, wie etwa eines Extruders, eines Mixers oder eines Mischers. Eine bevorzugte Vorgehensweise beinhaltet das Mischen des Treibmittels mit dem geschmolzenen Polymer unter einem erhöhten Druck, der ausreichend ist, um wesentliche Expansion des geschmolzenen Polymers zu verhindern und das Treibmittel überall im geschmolzenen Polymer in einer im Allgemeinen einheitlichen Art und Weise zu verteilen.
Das Treibmittel ist in einer Menge vorhanden, die ausreichend ist, um ein gewünschtes Maß an Aufschäumen zu erzeugen, wenn die aufschäumbare Zusammensetzung aus den Düsenöffnungen austritt. Eine geeignete Menge liegt innerhalb eines Bereichs von 0,25 bis 50 Gewichtsprozent (Gew.-%), bezogen auf Gewicht der aufschäumbaren Zusammensetzung. Eine Menge von weniger als 0,2 Gew.-% führt zu einem unzureichenden Grad des Aufschäumens. Eine Menge von mehr als 50 Gew.-% kann verwendet werden, bietet aber beschränkte Leistungsvorteile, während die Kosten ansteigen und sie zu einer erhöhten Schwierigkeit, das Aufschäumen ohne Verformung zu kontrollieren, führt. Die Menge liegt vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von 0,2 bis 25 Gew.-%, bezogen auf Gewicht der aufschäumbaren Zusammensetzung.
Die aufschäumbaren Zusammensetzungen enthalten auch ein oder mehrere Additive. Geeignete Additive umfassen Keimbildner, Extrusionshilfen, Antioxidationsmittel, Flammverzögerungsmittel, Farbstoffe und Pigmente.
Keimbildner helfen, die Schaumzellengröße zu steuern. Übliche Keimbildner umfassen anorganische Substanzen, wie etwa Calciumcarbonat, Calciumsilicat, Talk, Ton, Titandioxid, Siliciumdioxid, Bariumsulfat, Diatomeenerde, Mischungen von Zitronensäure und Natriumbicarbonat. Stearinsäuresalze, wie etwa Calciumstearat und Magnesiumstearat, stellen auch zufriedenstellende Ergebnisse bereit. Geeignete Mengen von Keimbildner liegen innerhalb eines Bereichs von 0,01 bis 0,5 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile Polymerharz (pph), wobei beide Enden des Bereichs eingeschlossen sind. Der Bereich ist wünschenswerterweise von 0,1 bis 3 pph.
Herstellung der hohlen Mehrstrangpolymerschaumstrukturen oder Polymerschaumstrukturen aus hohlen koaleszierten Strängen nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung involviert einen mehrstufigen Prozess. Schritt 1 involviert das Bereitstellen einer aufschäumbaren Zusammensetzung, die eine Treibmittelzusammensetzung und mindestens eine filmbildende Zusammensetzung, vorzugsweise ein aufschäumbares Polymer, enthält. Das Polymer ist wünschenswerterweise ausgewählt aus Olefinhomopolymeren, Olefincopolymeren, aromatischen Alkylenpolymeren und -copolymeren, Polyestern und Blends von Ethylen/Styrol-Interpolymer und Polystyrol. Die aufschäumbare Zusammensetzung befindet sich vorzugsweise in einem Gelzustand. Die aufschäumbare Zusammensetzung enthält optional mindestens ein Additiv oder ein Modifikationsmittel, ausgewählt aus feuerverzögernden Chemikalien, Stabilisatoren, Antioxidationsmitteln, Farbstoffen, Viskositätsverbesserern, Weichmachern, statischen wärmeabführenden Mitteln, Antistatikmitteln, wie etwa Aminen, Amiden und Stearaten, Permeationsmodifikationsmitteln, wie etwa Stearylstearamid, Glycerinmonostearate (GMS), Glycerinmonodistearate (GMDS), oberflächenaktive Mittel und Trübungsmittel. Nachfolgender Schritt 2 ist auf die Extrusion der auf schäumbaren Zusammensetzung durch eine Düse mit einer Vielzahl von ersten Öffnungen, die ein hohles Extrudat liefern, gerichtet. Extrusion erfolgt typischerweise bei einer Temperatur oberhalb der Tg des Polymers oder bei solchen, die eine ausreichende Kristallinität aufweisen, um eine Tm zu haben, nahe der Tm. Schritt 3 ist auf die Umwandlung des hohlen Extrudats in geschäumte hohle Extrudatstränge fokussiert. Schritt 4 hält die geschäumten hohlen Extrudatstränge bei einer erhöhten Temperatur für einen ausreichenden Zeitraum, um Haftung zwischen benachbarten einzelnen Strängen zu bewirken und ein hohles Mehrstrangpolymerschaumextrudat zu liefern. Schritt 5 erlaubt dem hohlen Mehrstrangschaumextrudat, sich auf eine Temperatur abzukühlen, die zur weiteren Handhabung und Aufarbeitung ausreichend ist, während im Wesentlichen die Schaumdimensionsstabilität aufrechterhalten wird.
Ein Fachmann kann sich zahlreiche alternative Verfahren zur Anhaftung der Stränge aneinander ausmalen. Sie umfassen, sind aber nicht beschränkt auf die Verwendung von Klebstoffen, erhöhten Temperaturen, um die Oberflächen der Stränge teilweise zu schmelzen, gezielte Verwendung von Infrarot(IR)-, Mikrowellen(MW)- oder Radiofrequenz(RF)-Strahlung, um den Oberflächen der Schaumröhren klebende Eigenschaften zu verleihen. "Haftung" (und ihre Variationen) bedeuten, dass benachbarte Stränge miteinander entweder an genug Punkten entlang ihrer entsprechenden Stranglängen oder kontinuierlich (oder nahezu so) verbunden sind, um einer Schaumstruktur strukturelle Integrität zu verleihen.
"Koaleszenz" kann als eine spezielle Untergruppe von Haftung betrachtet werden, insofern, als dass Schaumstränge, die die Extruderdüsen verlassen, typischerweise ausreichend Wärme beibehalten, um ihre Oberflächen lang genug klebrig zu machen, um die gleiche strukturelle Integrität zu bewirken, wenn benachbarte Stränge miteinander in Kontakt kommen.
Herstellung der aufschäumbaren Zusammensetzung in Schritt 1 involviert geeigneterweise Mischen der filmbildenden Zusammensetzung, vorzugsweise eines Polymer, und Treibmittel, in einem Mischer, vorzugsweise einem erwärmten Extruder, um eine extrudierbare Mischung zu bilden, vorzugsweise in einem geschmolzenen Zustand, und dann mindestens teilweise Abkühlen der extrudierbaren Mischung aus einem geschmolzenen Zustand in einen Gelzustand. Obwohl Herstellung der aufschäumbaren Zusammensetzung vorzugsweise einen gewärmten Extruder einsetzt, können Fachleute ohne weiteres stattdessen andere Apparate einsetzen, die den gleichen Zweck erfüllen,. US-A-5,817,705 und US-A-4,323,528 offenbaren solch einen Apparat. Dieser Apparat, üblicherweise als ein "Extruder-Akkumulator-System" bekannt, erlaubt es, ein Verfahren auf einer intermittierenden anstatt einer kontinuierlichen Basis zu betreiben. Der Apparat umfasst eine Haltezone oder einen Akkumulator, wo die aufschäumbare Zusammensetzung unter Bedingungen bleibt, die Schäumen verhüten. Die Haltezone ist mit einer Auslassdüse ausgestattet, die sich in eine Zone von niedrigerem Druck, wie etwa die Atmosphäre, öffnet. Die Düse hat eine Öffnung, die offen oder geschlossen sein kann, vorzugsweise durch eine Klappe, die sich außen an der Haltezone befindet. Betrieb der Klappe hat keinen anderen Einfluss auf die aufschäumbare Zusammensetzung, als zu ermöglichen, dass sie durch die Düse fließt. Eine Extrusionsdüse der Erfindung nimmt den Platz der Düse, die in den Referenzen offenbart ist, ein.
Indem die extrudierbare Mischung durch die Extrusionsdüse der Erfindung gezwungen wird, erhält man (a) eine Vielzahl von getrennt extrudierten und danach koaleszierten hohlen Schaumsträngen oder (b) eine Kombination aus einer Vielzahl von getrennt extrudierten und danach koaleszierten Vollschaumsträngen und einer Vielzahl von getrennt extrudierten und danach koaleszierten Hohlschaumsträngen. In einer bevorzugten Ausführungsform bildet eine Gruppierung von gefüllten koaleszierten Schaumsträngen einen Teil einer zellulären geschäumten Verbundstruktur und eine Gruppierung aus hohlen koaleszierten Schaumsträngen bildet einen zweiten Teil einer zellulären geschäumten Verbundstruktur. Die Treibmittelzusammensetzung bestimmt zumindest teilweise die Temperaturen für jeden der Verfahrensschritte. Herstellung solch einer geschäumten Verbundstruktur setzt vorzugsweise eine Düse ein, die eine Vielzahl von ersten Öffnungen oder Öffnungssätzen, die hohle Schaumstränge liefern, und eine Vielzahl von zweiten oder einzelnen Öffnungen, die Vollschaumstränge liefern, aufweist.
Wo die Extrusionsdüse sowohl volle als auch hohle Schaumstränge liefert, können Düsenöffnungen oder -auslässe für sowohl die Voll- als auch Hohlschaumstränge nahezu jede geometrische Struktur annehmen, solange die Formen, wie geeignet, die entsprechenden Fest- oder Hohlschaumstränge liefern. Geeignete geometrische Formen umfassen rund, quadratisch, mehreckig, x-förmig, kreuzförmig und sternförmig. Auswahl einer speziellen Form oder Kombination von Formen erlaubt die Herstellung von zellulären geschäumten Strukturen mit einem speziellen Profil oder einer speziellen Form. Die Form ist vorzugsweise rund oder kreisförmig, insbesondere für die hohlen Schaumstränge. Wo die zellulären Schaumstrukturen sowohl Hohlschaumstränge als auch Vollschaumstränge enthalten, können sich die geometrischen Formen unterscheiden, obwohl sie vorzugsweise gleich sind.
Die Schaumexpansion, die der Extrusion einer aufschäumbaren Zusammensetzung aus der Extrusionsdüse nachfolgt, findet geeigneterweise in einer Umgebung mit normaler Atmosphäre statt. Falls gewünscht, könne jedoch auch eine subatmosphärische Umgebung, wie sie durch ein teilweises Vakuum bereitgestellt wird, oder eine superatmosphärische Umgebung, wie sie durch einen Gasüberdruck bereitgestellt wird, verwendet werden. Fachleute verstehen ohne weiteres die Verwendung von verschiedenen Drücken und Maßnahmen, um solche Drücke zu erreichen. Fachleute verstehen auch die Verwendung einer Dampfkammer, um Schaumdichte zu verringern, wenn aufschäumbare Zusammensetzungen Polystyrol enthalten. Blends aus Polystyrol und Ethylen/Styrol-Interpolymer liefern ähnliche Verringerungen der Schaumdichte in einer Dampfkammer.
Transport der resultierenden Schaumstrukturen von der Extrusionsdüse weg involviert geeigneterweise die Verwendung irgendeines aus einer Vielzahl von üblichen Förderapparaten. Beispielhafte Apparate umfassen kontinuierliche Bänder oder Walzen. Falls gewünscht, können Maßnahmen zur Temperatursteuerung in solch einen Apparat eingebracht werden.
Die Schaumstrukturen können, falls gewünscht, irgendeinem oder mehreren von verschiedenen üblichen Nachbehandlungsvorgängen unterworfen werden. Solche Vorgänge umfassen z.B. Reduktion von Schaumdichte durch Aussetzen an eine Umgebung mit erhöhter Temperatur, wie etwa die, die mit einem Infrarotofen, einem Dampfofen oder einem Heißluftofen hergestellt wird, und Oberflächenmodifikation durch z.B. Aufpressen, Wiederaufschmelzen oder Binden eines Polymersfilms an die Schaumstruktur.
Die Schaumstrukturen enthalten vorzugsweise geschäumte Stränge, worin Schaumzellen hauptsächlich geschlossene Zellen, wie gemäß American Society for Testing and Materials (ASTM) Test D-2856A bestimmt, sind. Die Schaumstrukturen haben vorzugsweise einen Prozentsatz an geschlossenen Zellen von mehr als 50 %, bezogen auf die Gesamtzahl von Zellen, wobei Kanäle oder Hohlräume in den Zwischenräumen zwischen Schaumsträngen oder Kanäle innerhalb der hohlen Stränge, die mindestens einen Teil der Schaumstrukturen bilden, nicht eingeschlossen sind. Innerhalb des Schaumteils eines gegebenen Schaumstrangs reichen die mittleren Zellgrößen typischerweise von 25 bis 7.000 Mikrometer (μm), vorzugsweise von 50 bis 2.000 μm und bevorzugter von 100 bis 1.500 μm. Solche Schaumstrukturen stellen geeignete thermische Isolierungs-, Schallisolierungs- und Dimensionsstabilitätsparameter bereit.
Während Strukturen mit hauptsächlich geschlossenen Zellen für eine Anzahl von Anwendungen bevorzugt sein mögen, setzen andere Anwendungen ohne weiteres Zellstrukturen ein, wo offene Zellen vorherrschen. Solche anderen Anwendungen umfassen Schallkontrolle, rasche Freisetzung (Härtung) von Treibmitteln aus dem Schaum und Schäume, die sich, wenn sie leicht berührt werden, weicher anfühlen.
Wenn die aufschäumbare Zusammensetzung eine vernetzbare Zusammensetzung, wie etwa Polyethylen oder Polyurethan oder einen Polyol-Isocyanat-Blend und ein oder mehrere Additive, die Vernetzung fördern, enthält, kann die resultierende Schaumstruktur Bedingungen ausgesetzt werden, die Vernetzung bewirken und die vernetzbare Zusammensetzung in ein duroplastisches Polymer umwandeln. Fachleute können ohne weiteres und ohne übermäßige Experimente geeignete Vernetzungsadditive und Vernetzungs- oder Härtungsbedingungen für jede gegebene Zusammensetzung auswählen.

Claims

Zweiteilige Extrusionsdüse (100) zur Verarbeitung von aufschäumbaren Polymerzusammensetzungen, wobei die Düse ein erstes Vollkörpersegment (110) und ein zweites Vollkörpersegment (101) enthält; das erste Vollkörpersegment (110) eine erste planare Hauptfläche (118) und eine im Wesentlichen parallele zweite planare Hauptfläche (116) im Abstand davon aufweist, das erste Vollkörpersegment (110) darin abgegrenzt einen Hohlraum (119) zur Aufnahme und Verteilung einer aufschäumbaren Zusammensetzung aufweist, der Hohlraum (119) ein offenes Ende, wo er die zweite planare Hauptfläche (116) schneidet, und ein geschlossenes Ende, das zwischen der ersten und zweiten planaren Hauptfläche angeordnet ist, aufweist, das erste Vollkörpersegment (110) auch daran befestigt eine Vielzahl von Stiften (120) aufweist, die an dem geschlossenen Ende des Hohlraums (119) beginnen und sich über das offene Ende des Hohlraums (119) hinaus erstrecken; das zweite Vollkörpersegment (101) eine erste planare Hauptfläche (108) und eine im Wesentlichen parallele zweite planare Hauptfläche (106) im Abstand davon aufweist, das zweite Vollkörpersegment (101) darin abgegrenzt eine Vielzahl von im Abstand zueinander angeordneten ersten Öffnungen (107) aufweist, die in fließender Verbindung mit sowohl der ersten als auch zweiten planaren Hauptfläche (108, 106) des zweiten Vollkörpersegments (101) stehen; das erste und zweite Vollkörpersegment (110, 101), wenn sie mit der zweiten planaren Hauptfläche (116) des ersten Vollkörpersegments (110) in unmittelbarer Nähe zu der ersten planaren Hauptfläche (108) des zweiten Vollkörpersegments (101) angeordnet sind, kooperieren, um eine Vielzahl von Düsenspalten (109) bereitzustellen, die Düsenspalte (109) durch die Kombination von Stiften (120) des ersten Vollkörpersegments (110) und der ersten Öffnungen (107) des zweiten Vollkörpersegments (101) gebildet werden, die Düsenspalte (109) einen Flüssigkeitsströmungsweg von dem Hohlraum (119) zur Aufnahme und Verteilung der aufschäumbaren Zusammensetzung zu der zweiten planaren Hauptfläche (106) des zweiten Vollkörpersegments (101) bereitstellen.
Düse nach Anspruch 1, die ferner mindestens zwei zweite Öffnungen aufweist, wobei die zweiten Öffnungen in dem zweiten Vollkörpersegment (101) abgegrenzt sind und in Flüssigkeitsverbindung mit beiden planaren Hauptflächen (108, 106) dieses zweiten Vollkörpersegments (101) stehen und die zweiten Öffnungen im Abstand von den ersten Öffnungen (107) angeordnet sind.
Düse nach Anspruch 1 oder 2, die ferner eine Vielzahl von dritten Öffnungen aufweist, wobei jede dritte Öffnung in einem Stift (120) in solch einer Art und Weise abgegrenzt ist, um in Flüssigkeitsverbindung mit sowohl dem Ende des Stifts (120), der nahe der zweiten planaren Hauptoberfläche (106) des zweiten Vollkörpersegments (101) ist, als auch einer Quelle eines flüssigen Mediums, Treibmittels oder einer anderen Komponente zu stehen.
Verfahren zur Herstellung eines hohlen Mehrstrangschaumstoffgegenstandes oder eines Schaumstoffgegenstandes aus hohlen koaleszierten Strängen, umfassend: a) Bereitstellen einer aufschäumbaren Zusammensetzung, die eine Treibmittelzusammensetzung und mindestens eine filmbildende Zusammensetzung enthält, wobei die aufschäumbare Zusammensetzung sich in einem Gelzustand befindet; b) Extrudieren der aufschäumbaren Zusammensetzung durch eine Düse (100) wie in einem der vorstehenden Ansprüche definiert, um ein hohles Extrudat aus jeder Öffnung (107) bereitzustellen; c) Umwandeln des hohlen Extrudats in geschäumte hohle Extrudatstränge (85; 210) bei einer Temperatur, die Schaumblasenstabilität fördert, und d) Untereinander-Berühren-Lassen der geschäumten hohlen Extrudatstränge (85; 210), während solche Stränge mindestens eine gewisse Oberflächenklebrigkeit beibehalten, um Haftung zwischen benachbarten einzelnen Strängen zu bewirken und ein hohles Mehrstrangschaumextrudat (80; 200) zu liefern.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Treibmittelzusammensetzung mindestens ein Treibmittel, ausgewählt aus Kohlendioxid, Stickstoff, einem Distickoxid, einem Edelgas, Luft, einem Kohlenwasserstoff, einem Ether, einem niedrigeren Alkohol (1 bis 6 Kohlenstoffatome), einem teilweise halogenierten Kohlenwasserstoff, Ammoniak, Wasser und Mischungen aus zwei oder mehr solcher Treibmittel, enthält.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Düse auch eine Vielzahl von zweiten Öffnungen enthält, die ein festes Extrudat liefern, wobei Schritt b) eine Kombination von Vollschaumextrudaten und Hohlschaumextrudaten liefert und Schritt d) ein Mehrstrangextrudat liefert, das sowohl Vollschaumextrudatstränge (81; 205) als auch Hohlschaumextrudatstränge (85; 210) enthält.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei Vollschaumextrudatstränge (81; 205) einen Teil des Mehrstrangschaumextrudats (80; 200) bilden und die Hohlschaumextrudatstränge (85; 210) einen zweiten Teil des Mehrstrangschaumextrudats (80; 200) bilden und das Vorhandensein von sowohl Hohl- als auch Vollschaumsträngen eine zelluläre geschäumte Verbundstruktur ausmacht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei die filmbildende Zusammensetzung Polystyrol und optional Ethylen/Styrol-Interpolymer enthält und das Verfahren ferner nachfolgenden Schritt e) des Aussetzens des hohlen Mehrstrangschaumextrudats an Dampf für einen Zeitraum umfasst, der ausreichend ist, um die Schaumdichte unter die der so geschäumten Hohlextrudatstränge herabzusetzen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei die filmbildende Zusammensetzung ein Polymer mit einer Glasübergangstemperatur nahe der Temperatur von Dampf, d.h. nominell 100°C bei Atmosphärendruck, enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 9, wobei die Temperatur von Schritt c) über der Glasübergangstemperatur (Tg) des Polymers oder bei denen, die ausreichend Kristallinität aufweisen, um eine Schmelztemperatur (Tm) zu haben, die nahe Tm liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei die Schaumzusammensetzung mindestens ein filmbildendes Material, ausgewählt aus Olefinhomopolymeren, Olefincopolymeren, aromatischen Alkylenpolymeren und -copolymeren, Polyestern und Copolymeren, Polycarbonaten, Polyamiden, Polyimiden, halogenierten Olefinpolymeren und -copolymeren, natürlichen Polymeren, Proteinen, Polysacchariden, thermoplastischen Polyurethanen und Blends von Polystyrol und Ethylen/Styrol-Interpolymer, enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7 und 11, wobei Stränge unterschiedliche polymere Zusammensetzungen aufweisen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7 und 11, wobei der Schaum einen Gehalt an geschlossenen Zellen, wie gemäß ASTM D-2856A bestimmt, von mehr als 50 % aufweist, bezogen auf die Gesamtzahl von Zellen, ausschließlich in den Zwischenräumen liegenden Kanälen oder Lücken zwischen Schaumsträngen oder Kanälen innerhalb der hohlen Stränge, die zumindest einen Teil der Schaumstrukturen bilden.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Schaumanteil von diesen Strängen eine mittlere Zellgröße von 25 bis 7000 μm aufweist.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei diese mittlere Zellgröße 50 bis 2000 μm beträgt.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei diese mittlere Zellgröße 100 bis 1500 μm beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7 und 11, wobei der Schaum einen Gehalt an offenen Zellen, wie gemäß ASTM D-2856A bestimmt, von mehr als 50 % aufweist, bezogen auf die Gesamtzahl von Zellen, ausschließlich in den Zwischenräumen liegenden Kanälen oder Lücken zwischen Schaumsträngen oder Kanälen innerhalb der hohlen Stränge, die zumindest einen Teil der Schaumstrukturen bilden.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei dieses filmbildende Material ein vernetzbarer Polyol-Isocyanat-Blend ist und die Schaumzusammensetzung ferner mindestens einen Vernetzungspromotor enthält und das Extrudat Vernetzungsbedingungen ausgesetzt wird, um eine thermohärtende Struktur zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei dieses filmbildende Material Polypropylen ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7 und 11, wobei jeder hohle Strang oder ausgewählte hohle Stränge aus zwei oder mehr ungleichartigen polymeren, organischen oder anorganischen Materialien bestehen.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei diese Stränge durch Coextrusion hergestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei diese Stränge durch Coschäumen hergestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei diese Stränge durch Sprühen oder Beschichten von Materialien oder Dampfphasenabscheidung auf die innere Oberfläche der hohlen Stränge hergestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei diese Stränge hergestellt werden, indem die Stränge in Lösungen oder Dispersionen eingetaucht werden mit nachfolgender Beschichtung des zusätzlichen Materials auf die Strangoberfläche.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 24, das ferner Anhaften der koaleszierten extrudierten Stränge an mindestens einen externen Oberflächenbereich eines Deckschichtwerkstoffs, ausgewählt aus Gipskarton, Zementkarton, Sperrholz und orientiertem Strangkarton, umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 25, umfassend Herstellen zumindest teilweise aus den koaleszierten extrudierten Strängen eines Gegenstandes, ausgewählt aus Schallisolierstrukturen, Wärmeisolierstrukturen, energieabsorbierenden Strukturen, Verpackungsstrukturen, hohlraumfüllenden Strukturen, Luftverteilungsstrukturen, Filterstrukturen, Schlagenergie-Management- Strukturen, oberflächenausgleichenden Strukturen, Flüssigkeitsund Gasabsorptions- und -retentionstrukturen, objektunterstützenden Strukturen, einbettenden Strukturen, integrierten Gebäudestrukturen und geophysikalischen Strukturen.