DE2129523C3

DE2129523C3 - Geschäumte thermoplastische Formkörper

Info

Publication number: DE2129523C3
Application number: DE2129523A
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz 5090 Leverkusen Mueller; Karl-Heinz Dr. 5090 Leverkusen Ott; Harry Dr. 5000 Koeln Roehr
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1971-06-15
Filing date: 1971-06-15
Publication date: 1975-10-09
Also published as: FR2141982A1; NL7208122A; IT958344B; GB1400564A; DE2129523B2; FR2141982B1; CH571554A5; DE2129523A1; BE784854A; ES403902A1; US3925528A; USB262241I5; AT317559B; CA1018316A

Description

2. Formkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern A) aus einem Polymerisat der folgenden Zusammensetzung besteht

1) 5 b's 60 Gewichtsprozent eines kautschukelastischen Butadien- oder Isopren-Polymerisats mit nicht mehr als 50 Gewichtsprozent copolymerisiertem Styrol, Acrylnitril bzw. den niedrigen Alkylestern der Acryl- bzw. Methacrylsäure oder Polyalkylacrylate oder cis- und trans-Polypentenamer oder Äthylen-Propylen-Terpolymerisat mit einem Gehalt an Terkomponente von maximal 10 Gewichtsprozent,

2) 95 bis 40 Gewichtsprozent Polymerisiertes a) Styrol, Alkylstyrol, Methylmethacrylat oder Mischungen daraus und b) Styrol, Acrylnitril, Alkylacrylnitril, Methylmethacrylat oder Mischungen daraus im Gewichtsverhältnis a): b) = 95: 5 bis 50: 50

wobei die Monomeren zu 2) ganz oder teilweise in Gegenwart des Kautschukpolymerisats 1) polymerisiert worden sind und ein verbleibender Rest der Monomeren zu 2) in für sich copolymerisierter Form zugemischt wird.

3. Formkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht B) aus einem weichmacherhaltigen Vinylchlorid-Polymerisat folgender Zusammensetzung besteht

a) 30 bis 85 Gewichtsprozent, bevorzugt 50 bis 85 Gewichtsprozent eines Vinylchlorid-Copolymerisats mit maximal 20 Gewichtsprozent Comonomeren mit einem K-Wert nach Fikentscher von 55 bis 80, das für eine Plastisolherstellung geeignet ist; oder eine Mischung aus 90 bis 30 Gewichtsprozent bevorzugt 40 bis 85 Gewichtsprozent, Vinylchlorid-Polymerisat mit einem K-Wert von 55 bis 80 und einer Teilchengröße von 0,2 bis 50 μ, bevorzugt 0,2 bis 20 μ und 10 bis 70 Gewichtsprozent, bevorzugt 60 bis 15 Gewichtsprozent Vinylchlorid-Polymerisat mit einem K-Wert von 55 bis 80 und einer Teilchengröße von 50 bis 500 μ;

b) 70 bis 15 Gewichtsprozent eines gesättigten oder ungesättigten Monomerweichmachers oder Mischungen daraus, in denen sich die Vinylchlorid-Polymerisate nicht vollständig lösen.

4. Verfahren zur Herstellung von Formkörpern gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man zunächst das weichmacherhaltige Vinylchlorid-Polymerisat, aus dem die Deckschicht B) besteht, in streichbarer, spachtelbarer oder spritzbarer Form auf die Innenflächen einer Form aufbringt, die auf 30 bis 150° C vorgewärmt ist, danach die Form vollständig mit Körnern eines treibmittelhaltigen Polymeren, das den Kern A) bildet, füllt, und dann so lange auf 150 bis 270° C erhitzt, bis auch an den Stellen größter Massehäufung eine gleichmäßige Deckschicht und ein geschäumter Kern gebildet sind.

Die vorliegende Erfindung betrifft geschäumte thermoplastische oder elastisch-thermoplastische Formkörper, die mit einer allseits geschlossenen Deckschicht umgeben sind, sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung.

Alle bisherigen Versuche, derartige Formkörper herzustellen, haben nicht zu einem vollen Erfolg geführt.
So erhält man nach dem Verfahren der deutschen Offenlegungsschrift 1 814 343 Formkörper folgender Beschaffenheit:

Der Schaumkern hat eine Dichte ^ 0,8 g/cm³, die Dichte des Schaums ist nicht konstant, sondern abhängig vom Abstand zum Anguß. Das Verfahren erlaubt es nicht, die Dichte des Schaums beliebig einzustellen. Da es sich um Spritzgußverfahren handelt, ist die Größe der herstellbaren Formteile beschränkt.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, verschiedene ABS-Folien aufeinanderzulegen und zwar treibmittelhaltige Folien als Mittelschicht, nach oben und nach unten folgend treibmittelfreie Folien und schließlich Deckfolien, z. B. aus Polyvinylchlorid oder PoIymethylmethacrylat, und das so gebildete Folienpaket in eine Presse unter Wärme- bzw. Druckeinwirkungen zu verschweißen. Bei diesem Verschweißvorgang wird das Treibmittel aktiviert. Vergrößert man nun den Abstand der Preßplatten auf einen ''orgegebenen Wert, dann schäumt der innere Teil des Folienpaketes so weit auf, bis der Zwischenraum zwischen den Platten der Presse wieder ausgefüllt ist. Nach dem Abkühlen erhält man eine sogenannte Sandwichplatte, die einen geschäumten Kern und nicht geschäumte Deckschichten enthält. Diese Sandwichplatte wird durch pneumatische Warmverformung dann zu den endgültigen Formteilen verarbeitet. Dieses Verfahren ist offensichtlich sehr diffizil und umständlich. Es hat zusätzlich auch noch weitere Nachteile, nämlich

1) Die Formteile haben eine geringere Dicke als die Sandwichplatte und ungleichmäßige Wandstärke je nach dem Verformungsgrad.

2) Die Wandstärke ist durch die Stärke der Sandwichplatte und die Bedingungen des Formprozesses festgelegt und kann innerhalb des Formteils nicht geändert werden.

3) Wegen der erforderlichen pneumatischen Warmverformung können im Schaumkern der Sandwichplatte keine Armierungen oder Installationen angebracht werden.

4) Der Forrnprozeß läßt keine scharfen Kanten und stark gewölbte Flächen zu.

5) Eine allseitig geschlossene Deckschicht läßt sich praktisch nicht herstellen.

Eine weitere Möglichkeit besteht daraus, zunächst lurch Spritzguß einen geschäumten Formkörper heriustellert, wobei man Schaumdichten kleiner als 3,5 g/cm³ und gleichmäßige Dichti nicht erreichen kann und diesen Körper dann mit einem überzug zu versehen, z. B. zu lackieren. Hier ist also in jedem Fall mindestens ein weiterer Arbeitsgang erforderlich und oft noch eine Nachbehandlung wie Schleifen oder Glätten bzw. Ausrüstung oder Armierung.

Eine letzte Möglichkeit zur Herstellung von Formkörpern mit Kern au?, ein^m geschäumten Material und einer Deckschicht ist der sogenannte Rotations- oder Schleuderguß, z. B. gemäß Offenlegungsschrift 1 812 772. Hier kann man zwar eine gleichmäßige Schaumdichte erzielen, jedoch keine Formteile mit variablen Wandstärken und abgegrenzten Zonen verschiedener Dichte herstellen. Eine geschossene Deckschicht entsteht nur auf einer Seite des Schaumkerns. Das Verfahren erfordert überdies eine aufwendige Apparatur.

Gegenstand der Erfindung sind Formkörper au*

A) einem Kern aus einem geschäumten thermoplastischen oder elastisch-thermoplastischen Polymeren mit einer konstanten Dichte zwischen 0,2 und 0,8 g/cm³ oder mit in ihrer Dichte verschiede- ^?'⁵ nen Zonen konstanter Dichte zwischen 0,2 und 0,8 g/cm³ und

B) einer den Kern A) allseitig vollständig umschließenden homogenen Deckschicht aus, einem weichmacherhaltigen Vinylchlorid-Polymerisat.

Der Kern A) kann grundsätzlich aus jedem geschäumten thermoplastischen oder elastisch-thermoplastischen Polymeren bestehen. Beispiele hierfür sind Copolymerisate des Styrols mit anderen Vinyl- bzw. Vinylidenverbindungen (z. B. Acrylnitril, Methylmethacrylat); Polymethylmethacrylat; Homo- und Copolymerisate des Vinylchlorids.

Besonders geeignet sind sogenannte kautschukmodifizterte 2-Phasen-Kunststoffe. Hierunter werden Mischungen aus einer elastifizierenden Komponente und einer thermoplastischen Komponente verstanden, die miteinander begrenzt verträglich sind. Im allgemeinen stellt die thermoplastische Komponente die kontinuierliche Phase und die elastifizierende Komponente die diskontinuierliche Phase im Gemisch dar. Die elastifizierende Komponente ist meist ein Pfropfpolymerisat, dessen Pfropfbasis ein Kautschuk ist. Besonders geeignete Kautschuke sind Homo- bzw. Copolymerisate des Butadiens oder Isoprens mit nicht mehr als 50 Gewichtsprozent copolymerisiertem Styrol, Acrylnitril und/oder einem niederen Alkylester der Acryl- oder Methacrylsäure. Weiter geeignet sind PoIyalkylacrylate, z. B. Polybutylacrylat, oder Copolymerisate des Butylacrylats mit anderen niederen Alkylestern (bevorzugt C_x bis C₆) der Acryl- bzw. Methacrylsäure.trans-bzw.cis-Polypentenarner.Blockcopolymerisate von Butadien und Styrol, Äthylen-Propylen-Terpolymerisate (Terkomponente z. B. Hexadien-1,5, Norbornen, Norbornadien) und chloriertes Polyäthylen. Auf solche Kautschuke wird nun Styrol und/ oder ein Styrolderivat, z. B. ein Alkylstyrol wie «-Methylstyrol oder Para-tert.-Butylstyrol und gegebenenfalls zusätzlich Acrylnitril und/oder ein Acrylnitrilderivat, z. B. ein Alkylacrylnitril wie Methacrylnitril pfropfpolymerisiert. Zusätzlich oder auch als einziges Monomer kann Methylmethacrylat pfropfpolymerisiert werden. Das so erhaltene Pfropfpolymerisat kann dann mit einer thermoplastischen Komponente gemischt werden, die in der Regel ein thermoplastisches Harz darstellt, das aus den oder dem gepfropften Monomeren gewonnen wird. Bei Kautschukgehalten kleiner als 50% können die Pfropfpolymerisate auch für sich alkine eingesetzt werden.

Die Deckschicht B) besteht aus einem weichmacherhaltigen Vinylchlorid-Polymerisat, insbesondere ist hierfür geeignet eine Mischung aus

a) 30 bis 90 Gewichtsprozent eines Vinylchlorid-Polymerisats, das höchstens 30 Gewichtsprozent Comonomere enthält und dessen K-Wert nach Fikentscher zwischen 40 und 90 liegt, und

b) 70 bis 10 Gewichtsprozent eines Weichmachers.

Als Weichmacher sind gesättigte oder ungesättigte monomere oder polymere Weichmacher oder beliebige Mischungen daraus brauchbar.

Geeignete Monomerweichmacher sind Adipinsäure-, Glutarsäure-, Phthalsäure-, Tetrahydrophthalsäuren Hexahydrophthalsäuren Azelainsäure-, Sebacinsäure-, Benzoesäure- und Trimellithsäure-Mono- oder Diester, sowie Di- oder Triester der Phosphorsäure, bevorzugte Veresterungskomponenten sind aliphatische Alkohole mit 4 bis 20 C-Ätomen. Ebenfalls geeignet sind Alkylsulfonsäureester von Phenolen und Cresolen, deren Alkylreste 13 bis 21 C-Atome enthalten.

Geeignete ungesättigte Weichmacher sind Diallylphthalat, Adipinsäurediallylester, die verschiedenen Diallylester von Homologen der Adipinsäure, Äthyienglykoldimethacrylat, Polyäthylenglykoldimethacrylat, Allylacrylat, Allylmethacrylat und andere multifunktionelle Ester der Acryl- oder Methacrylsäure.

Geeignete Polymerweichmacher sind Polykondensationsprodukte aus gesättigten und/oder ungesättigten Dicarbonsäuren und mehl wc tigen Alkoholen, insbesondere Polykondensationsprodukte der Succinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Sebacinsäure, Azelainsäure, Phthalsäure, Tetrahytlrophthalsäure, Hexachlorendomethylentetrahydroph thalsäure, Trimellitsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Itaconsäure oder Citaconsäure mit Äthylenglykol, Diäthylenglykol, Propan-, Butan-, Hexandiol, Trimethylulpropan oder Pentaerythrit.

Ein besonders bevorzugtes Material für den Kern A) ist ein Polymerisat der folgenden Zusammensetzung

1. 5 bis 60 Gewichtsprozent eines kautschukelr.stischen Butadien- oder Isopren-Polymerisats mit nicht mehr als 50 Gewichtsprozent copolymerisiertem Styrol, Acrylnitril bzw. den niedrigen Alkylestern der Acryl- bzw. Methacrylsäure oder Polyalkylacrylale oder eis- und trans-Polypentenamer oder Äthylen-Propylen-Terpoiymerisat mit einem Gehalt an Terkomponente von maximal 10 Gewichtsprozent;

2. 95 bis 40 Gewichtsprozent polymerisiertes a) Styrol, Alkylstyrol, Methylmethacrylat oder Mischungen daraus und b) Styrol, Acrylnitril, Alkylacrylnitril, Methylmethacrylat oder Mischungen daraus im Gewichtsverhältnis von a): b) = 95: f bis 50: 50,

wobei die Monomeren 2 ganz oder teilweise in Gegen wart des Kautschukpolymerisats polymerisiert wordei sind und ein verbleibender Rest der Monv«meren 2 ii für sich copolymerisierter Form zugemischt wird. Besonders bevorzugte weichmacherhaltige Vinyl

chlorid-Polymerisate für die Deckschicht B) sind Mi- einstimmt. Chemische Treibmittel im Sinne der Erfin-

schungen aus dung sind also chemische Verbindungen, die bei vorge-

a) 30 bis 85 Gewichtsprozent, bevorzugt 50 bis 85 Ge- S^ebenen Temperaturen unter Abspaltung eines inerten Wichtsprozent eines Vinylchlorid-Copolymerisats ^Ga*^es zerfallen; beispielsweise seien genannt Azodimit maximal 20 Gewichtsprozent Comonomeren ⁵ carbonamid Sulfohydraz.de sowie bevorzugt Benzazmit einem K-Wert nach F i k e η t s c h e. r von ^Imide· Physikalische. Treibmittel im Sinne der vorlie-55 bis 80, das für eine Plastisolherstcllung geeignet f ^nden. Erfindung sind im wesentlichen niedrig sieist; oder eine Mischung aus 90 bis 30 Gewichts- ^dende merle Losungsmittel. Der Siedepunkt dieser Prozent, bevorzugt 40 bis 85 Gewichtsprozent Losungsmittel muß unter der Glastemperatur des be-Vinylchlorid-Polymerisat mit einem K-Wert von ¹⁰ treffenden Polymeren liegen. Beispiele hierfür sind 55 bis 80 und einer Teilchengröße von 0,2 bis ^medng siedende Kohlenwasserstoffe wie Pentan oder 50 μ, bevorzugt 0,2 bis 20 μ und 10 bis 70 Ge- ^He£^an _u ^{und niedr|}g ^siedf^nde,, Halogenkohlenwasserwichtsprozent, bevorzugt 60 bis 15 Gewichtspro- ^s'^offe· bevorzugt Fluorchlorkohlenwasserstoffe. Die zent Vinylchlorid-Polymerisat mit einem K-Wert ^M™& d'eser Treibmittel muß ausreichen, um eine von 55 bis 80 und einer Teilchengröße von 50 bis ^{15 vo}"'f. Verschweißung des Polymergranulats zu gecQQ . wahrleisten. Im allgemeinen verwendet man zwischen

b) 70 bis 15 Gewichtsprozent eines eesättigten oder f ·^{5 und 5}%< bezogen auf das Gewicht des Polymeren, ungesättigten Monomerweichmachers oder Mi- Man kann auch bereits vorgeschaumte Polymere verschungen daraus, in denen sich die Vinylchlorid- wenden.^Dann ergibt sich die Möglichkeit das Schutt-Polymerisate nicht vollständig lösen. Solche ²⁰ S^{ewicht des} Materials, das die Dichte des Schaums beWeichmacher sind z. B. stimmt, in weiten Grenzen zu variieren. Um Zonen verschiedener Dichte im Kern (A) zu erzielen, benutzt man

1) Ester der Phthalsäure, Adipinsäure, Sebacin- Granulate mit verschiedenem Schüttgewicht. Dies ist säure, Azelainsäure, Phosphorsäure, Trimel- überall dort von Vorteil, wo ein Formkörper aus Grünlithsäure, Pyromellithsäure, Benzoesäure, und 25 den der Steifigkeit große Wanddickenänderungen hat, wobei der alkoholische Rest der Estergruppe z. B. Rippen oder verstärkte Kanten.

4 bis 13 C-Atome umfaßt und die Ester- Die Vorverschäumung der Polymeren läßt sich auf

alkohole gleich oder verschieden sein können; zwei verschiedenen Wegen erreichen. Man kann meh-

2) Dialkylphthalat oder multil'unktionelle Acryl- rere Treibmittel mit verschiedener Reaktionstempesäure- bzw. Methacrylsäureester, wie Äthylen- 30 ratur benutzen und das bei niedrigerer Temperatur glykoldimethacrylat.Polyäthylenglykoldimeih- spaltende bzw. siedende Treibmittel in einer Vorstufe acrylat, Allylacrylat bzw. Allylmethacrylat. verschäumen lassen. Man kann auch nur ein Treibmittel einsetzen und dies in einem Compoundierungs-

Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Form- prozeß teilweise verschäumen !-ssen. Es bleibt dann

körper kann man zunächst das weichmacherhaltige 35 der zweite Teil für den eigentlichen Formprozeß er-

Vinylchlorid-Polymerisat, aus dem die Deckschicht (B) halten.

in streichbarer, spachtelbarer oder spritzbarer Form Die weichmacherhaltigen Vinylchloridpolymere für

auf die Innenflächen einer ein- oder mehrteiligen Form die Deckschicht (B) werden so gewählt, daß eine ge-

in einer Schichtdicke von beispielsweise 0,1 bis 2 mm wisse Verträglichkeit mit dem Kern (A) gegeben ist,

aufbringen. Hierzu muß die Form auf 30 bis 150°C 40 und daß sich die Deckschicht des Formkörpers nicht

vorgewärmt sein. Danach wird die Form vollständig ablösen kann. Sie müssen bei der Verarbeitungstempe-

mit ein chemisches oder physikalisches Treibmittel ent- ratur die gleiche oder eine höhere Viskosität besitzen

haltenden Körnern aus dem Polymeren, das den als die schäumende Schmelze.

Kern (A) bilden soll, gefüllt. Die Form wird dann gas- Die Verträglichkeit zwischen Deckschicht und

durchlässig verschlossen und auf eine Temperatur von 45 Schaumkern kann gegebenenfalls mit textlien oder

150 bis 270⁰C gebracht. Sie wird so lange bei dieser nicht textlien Geweben als Haftvermittler verbessert

Temperatur gehalten, bis auch an den Stellen größter werden. Man kann gegebenenfalls auch Weichmacher

Massehäufung eine gleichmäßige Schaum- und Deck- verwenden oder mitverwenden, die den Kern teilweise

schicht bildung erfolgt ist. anlösen oder anquellen und dadurch in gewissem Um-

Die zur Herstellung des Kerns (A) verwendeten 50 fang verklebend wirken.

Polymeren müssen also in rieselfähiger Form vorliegen. Die Härte der Deckschicht kann durch Zusatz von

z. B. als Körner, Perlen oder Granulat. Die Korngröße Füllstoffen oder harten und spröden Polymerisaten, wie

ist bevorzugt 0,5 bis 4 mm, besonders bevorzugt 0,5 bis Styrol-Acrylnitril-Copolymerisaten oder Polymethyl-

3 mm. Es ist besonders günstig, Perlen oder Granulate methacrylat beeinflußt werden,

zu wählen, deren Schüttgewicht gleich ist der Dichte 55 In die Deckschicht können auch Pigmente und Farb-

des nach der Verschäumung resultierenden Schaum- stoffe eingearbeitet werden. Der Deckschicht können

Stoffs. auch fiammhemmende Additivs, wie z. B. Antimontri-

Das für die Verschäumung der Polymeren erforder- oxid oder halogenhaltige Phosphorsäureester zugefügt

liehe Treibmittel muß in den Körnern selbst enthalten werden.

sein, d. h. es darf sich nicht an der Oberfläche der 60 Die für die Deckschicht verwendeten Vinylchlorid-Körner befinden. Es ist also erforderlich, das Treib- Polymerisate enthalten in jedem Falle Stabilisatoren, mittel bereits bei der Herstellung der Polymeren in Beispielhaft seien hierfür genannt: Dialkylzinnmer-Form von Granulaten einzuarbeiten oder in einem captide, Dialkylzinnmaleinsäurehalbester, die Bariumbesonderen Compoundierungsprozeß. Es können ehe- Cadmium-Salze höherer Carbonsäuren sowie Diphemischc und physikalische Treibmittel verwendet wer- 65 nylthioharnstoff oder 2-Phenylindol. Auch Costabiliden. Bei Verwendung chemischer Treibmittel muß man satoren können zugesetzt werden, z.B. epoxydiertes dafür sorgen, daß ihre Zerfallstemperatur mit dem Ver- Soja- oder Leinöl, n-Alkylepoxystearate, Epoxidharze arbeitungsbereich des betreffenden Polymeren über- oder Chelatbildner, wie Alkyl-Arylphosphite oder

Alkylphosphite,, und UV-Stabilisatoren und Lichtschutzmittel.

Bevorzugt soll die Deckschicht der erfindungsgemäßen Formkörper gesättigte und ungesättigte Monomer- oder Poiymerweichmacher nebeneinander enthalten. Man erhält dann mit relativ hohen Weichmachergehalten niedrigviskose und damit gut sprüh- oder spritzfähige Piastisole, die durch Polymerisationsund Vernetzungsreaktionen eine zähelastische harte Deckschicht ergeben, aus der der Weichmacher nicht auswandern, verdunsten oder extrahiert werden kann.

Besonders günstig ist, den Vinylchlorid-Polymeren Peroxide in kleinen Mengen zuzusetzen, deren Zerfallstemperatur im Bereich der Verarbeitungstemperatur liegt. Beispielhaft seien hierfür genannt: Benzoylperoxid, tert.-Butylperbenzoat, Dicumylperoxid, Cumolhydroperoxid, Di-teri.-butylperoxid.

Die Vinylchlorid-Polymerisate können auch 0,1 bis 5% Gleit-, Streck- und Verlaufsmittel enthalten, z. B. gesättigte oder ungesättigte Fettsäureester.

Im folgenden ist eine beispielhafte Rezeptur für die Deckschicht angegeben:

40 bis 85 Gewichtsteile Vinylchlorid-Homo- oder Copolymerisat,

60 bis 15 Gewichtsteile Weichmacher, vernetzbarer zu unvernetzbarer Weichmacher 100:0 bis 0:100.

0,5 Gewichtsteile Epoxid-Stabilisator bzw. Weichmacher,

0,5 bis 10 Gewichtsteile PVC-Stabilisator,
0,1 bis 5 Gewichtsprozent Peroxid, bezogen auf vernetzbaren Weichmacheranteil,
0 bis 10 Gewichtsteile Viskositätserniedriger,
0 bis 5 Gewichtsteile Pigmente, Farbstoffe, Verlaufsmittel und UV-Stabilisatoren.

Die bei der Herstellung der Formkörper in der Form auftretenden Schäumdrücke liegen unterhalb 5 Atmosphären, wenn Gas, welches sich z. B. zwischen den Granulatkörnern befindet, aus der Form entweichen kann. Dies wird sichergestellt durch Entgasungs- bzw. Austriebsöffnungen an unauffälligen Stellen der Form oder durch kleine Röhrchen, die an Stellen großer Wanddicken, Rippen usw. einen Luftausgleich zwischen Füllgut und Außenwelt ermöglichen.

Da das Verschäumen von der Formwand zur Formmitte fortschreitet, tritt praktisch kein Forminnendruck auf, solange Gas nach außen entweichen kann. Erst wenn die oberflächenfernsten Schichten zu schmelzen und zu schäumen beginnen, wird ein geringfügiger Druck aufgebaut. Dann ist der Prozeß aber bereits beendet.

Deshalb können Formen in Leichtbauweise verwendet werden, z. B. Formen aus 1 bis 2 mm dicken Stahlblechen, die durch Stahlprofile in einer geeigneten Stützkonstruktion (Stahlkorsett) befestigt sind. Ebenso ist es möglich, als Formmaterial Aluminiumbleche zu verwenden oder Formen ausgearbeitet aus Aluminiumblöcken.

Die Formkörper der vorliegenden Erfindung sind echte Verbundwerkstoffe. Es ergeben sich neue und bisher mit Thermoplasten nicht zugängliche Einsatzgebiete, 7. B. im Fahrzeug-, Boots- und Schiffsbau, für die Herstellung von vorgefertigten Bauelementen und Sanitäreinheiten sowie in der Möbelferlinum!.

Wenn nicht anders vermerkt, sind in den folgenden Beispielen Teile stets Gewichtsteile.

Beispiel 1

A. Form

Es wird eine zweiteilige Form aus 2 mm Stahlblech, bestehend aus einem wannenförmigen Mantel und einem wannenförmigen Kern mit folgenden Abmessungen benutzt:

Höhe Breite Tiefe

a) Mantel 1600 600 90 mm

b) Kern 1570 570 75 mm

Mantel und Kern sind mit einem Stützkorsett versehen. Als Abschluß dieni ein Profilrahmen, der Mantel und Kern zusammenhalt. In dieses Profil (vgl. F i g. 3) sind im Abstand von 15 mm Nuten von fi mm Tiefe in der Breite der Blechstärke gefräst, angeordnet. Durch diese Profile werden Mantel und Kern gehalten. Der Profilrahmen hat im Abstand von jeweils 150 mm Bohrungen mit einem Durchmesser von 4 mm, die ein Entweichen der Luft bzw. einen eventuell auftretenden Austrieb ermöglichen. An zwei Stellen des Rahmens ist eine solche Bohrung mit einem Ermetorohr von etwa 2 mm Innendurchmesser versehen, das 25 mm in den Form-Hohlraum eintaucht.

Der Profilrahmen selbst wird mittels Klammern am Stützkorsett befestigt.

B. Herstellung der Deckschicht

Die unter A. beschriebene Form wird in eine geschlossene Kabine gebracht und mit Heißluft auf 100⁰C vorgewärmt. Bei dieser Temperatur wird dann auf die Innenseite des Mantels, des Kerns und des Profilrahmens mit einer Spritzpistole eine PVC-Weichmacherpaste aufgespritzt, so daß eine 0,5 bis 0,7 mm starke Schicht entsteht.
Diese Paste besteht aus:

440 Gewichtsteilen eines Polyvinylchlorid-Homopolymerisats vom K-Wert 70, mit Schüttgewicht 0,3 g/cm³ und einer Korngröße <10 μ, 385 Gewichtsteilen eines Polyvinylchlorid-Homopolymerisats vom K-Wert 65, mit Schüttgewicht 0,65 g/cm³ und einer Korngröße :g 150 μ, 220 Gewichtsteilen Dioctylphthalat, 22 Gewichtsteilen Tallöls (Loxiol W 502), 44 Gewichtsteilen Zinnmercaptid, 33 GewicHsteilen epoxydiertes Sojaöl, 11 Gewichtsteilen Cadmiumsulfid oder Selenid (Handelsbezeichnung Cadmopurrot BMPM).

Die spritzfähige Paste wurde mit einem schnei laufenden Rührer bei 20 bis 30⁰C hergestellt.

Zur Herstellung einer homogenen und :in sich ge schlossenen Deckschicht muß

a) die Verarbeitungstemperatur eingehalten werder

b) darf über die Werkzeugoberflächen praktisch kei Temperaturgradient vorliegen, d. h. eine gleich mäßige Beheizung ist notwendig,

c) muß die Viskosität der Deckschicht ;größer sei als die Viskosität des Schaums.

C. Herstellung des Schaumkerns

Nach dem Aufbringen der Deckschicht gemäß 1 wird die Form aus der Kabine entfernt und nach A kühlung mit dem unter A. beschriebenen und gemäß beschichteten Prolilralimcn bis auf eine Einfüilöffnui verschlossen. Durch die Öffnung werden bei Schrä lage der Form eingefüllt:

509 641/1

^ ίο

Etwa 8650 g eines auf eine Dichte von 0,86 g/cm³ B e ' s d ' e 1 4

vorgeschäumten thermoplastischen Granulats der fol- P

genden Zusammensetzung (Angaben bezogen auf 100 Gewichtsteile:

jeweils 100 Teile der thermoplastischen Formmasse): _{35>O Gewichtsteile} p_frOp_fp_olymerisat von 14 Gewichts-ιυυ uewicntsteiie. 5 _pmzent styrol, 5 Gewichtsprozent Acrylnitril so-

30,0 Gewichtsteile Pfropfpolymerisat von 35 Ge- Z*³¹ Gewichtsprozent Methylmethacrylat auf

Wichtsprozent Styrol und 15 Gewichtsprozent 50 Gewichteproant Polybutadien

Acrylnitril auf 50 Gewichtsprozent Butadien-Sty- 65,0 Gewichtste, e Terpolymerisat von 28 Ge-

rol-Copolymerisat 90:10. io ™*tep««nt Stjrpl, Π Gewichtsprozent Acryl-

70,0 Gewichtsteile Styrol-Acrylnitril-Copolymeri- ™^tn .^SOWie f¹Gewichtsprozent Methylmeth-

sat 70: 30, _Ψ = 0,60 (0.5 %ά Lösung in Dirne- gjg ^J^Z'Xv ^M

thylformamid bei 20⁰C), ^^UMt' ^υ'^{5 /ü}'^{ge Losun}S ^{20 c})·

Die übrigen Zuschlagstoffe sind wie im Beispiel 1.

2,0 Gewichtsteile des Bisstearylamids des Äthylendi- 15 Schüttgiiwicht des Granulats 580 g/l.
amins,

3,0 Gewichtsteile Polypropylenglykol vom Molgewicht Beispiel 5

1800, 100,0 Gewichtsteile Pfropfpolymerisat von 87,5 Ge-

2,0 Gewichtsteile Azodicarbonamid, wichtsprozent einer Mischung aus 75 Gewichts-

Schüttgewicht des Granulats: etwa 520 g/l. 20 prozent Styrol und 25 Gewichtsprozent Acryl-

Die Form wird dann mit einer letzten Profilleiste nitril auf 12,5 Gewichtsprozent Äthylen-Propylen-

vollständig geschlossen und wieder in eine Heizkabine Terpolymerisates (Terkomponente: Äthyliden-

gebracht. Mit einem Luftstrom von 30O⁰C wird dann Norbornen) Handelsbezeichnung: Epsyn,

auf eine Temperatur von 180 bis 185° C aufgeheizt und 1,5 Gewichtsteile Calcium-Stearat,

diese Temperatur etwa. 10 Minuten gehalten. Hiernach 25 1,5 Gewichtsteile des Bisstearylamids des Äthywird das Werkzeug mit Wassernebel abgesprüht und Jendiamins,

der Formkörper entformt. 2,0 Gewichtsteile Benzazimis.

Es resultiert ein etwa 9,8 kg schwerer wannen-

förmiger Formkörper mit einer geschlossenen Deck- Schüttgewicht des Granulats 640 g/l.
schicht und einem Schaumkern einer gleichmäßigen 30 In den Beispielen 2 bis 5 resultiert bereits ein wan-Dichte von 0,52 g/cm³. nenförmiger Formkörper mit allseits geschlossener

Deckschicht, dessen Schaumkern eine gleichmäßige Beispiele 2 bis 5 Dichte aufweist, die weitgehend dem Schüttgewicht

des eingesetzten Granulats entspricht.
Es wird wie im Beispiel 1 gearbeitet, jedoch mit den 35

folgenden vorgeschäumten Thermoplastengranulaten Beispiel 6

(Angaben bezogen auf jeweils 100 Gewichtsteile der

thermoplastischen Formmasse): A. Form

Es wird eine zweiteilige Form, bestehend aus einem

B e i s ρ i e 1 2 4° L-formigen Mantel und einem L-förmigen Kern ge

mäß F i g. 1 benutzt.

100 Gewichtsteile: Als Formmaterial findet 1,5 mm Stahlblech Ver-

40,0 Gewichtsteile Pfropfpolymerisat von 35 Ge- Wendung. Einzelheiten der Formkonstruktion sind wichtsprozent Styrol und 15 Gewichtsprozent ^{wie im} Beispiel 1.

Acrylnitril auf 50 Gewichtsprozent Copolymerisat ⁴⁵ .^B· Herstellung und Aufbau der Deckschicht
von 95 Gewichtsprozent Butylacrylat und 5 Ge- 9^{ie TeiIe der} Form werden in eine geschlossene

wichtsprozent Methacrylamidmethylolmethyl- Heizkabine gebracht und mit Heißluft auf 100° C voräther, gewärmt. Bei dieser Temperatur wird dann auf die

60,0 Gewichtsteile Styrol-Acrylnitril-Copolymeri- Jeweiligen Innenseiten des Mantels und Kerns mit sat 70: 30 j?f = 0,60 (0,5 %ige Lösung DMF 20° C), ⁵° ^einer Spritzpistole eine 0,8 bis 1 mm starke Schicht aus

„ _Λ ^, . , ., . „. ,_,_, - ^einer PVC-Weichmacher-Paste folgender Zusammen-

2,0 Gewichtsteile des Bisstearylamid des Äthylendi- Setzung aufgespritzt:

amins,

3,0 Gewichtsteile Polypropylenglykol vom Molgewicht 840,0 Gewichtsteile Polyvinylchlorid vom K-Weri

I⁰⁰⁰' _L·,»^,. ·. ⁵⁵ 70. mit Schüttgewicht 0,65 g/cm³ und einer Korn-

2,0 Gewichtsteile Azodicarbonamid, größe < 10 μ

Schüttgewicht des Granulats 570 g/l. 735_>0 Gewichtsteile Polyvinylchlorid vom K-Weri

65, mit Schüttgewicht 0,65 g/cm³ und einer Korn-Beispiel 3 größe ^ 500 μ,

„. - „ . ,, _t .. , _nt . . . ^{6o 42}»0 Gewichtsteile Tallöl (Handelsbezeichnung:

30,0 Gewichtsteile des Pfropfpolymensats gemäß Loxiol W 502),

™'n^P^^{eI 1}J w * ·. ■ μ u , , ⁶³'° Gewichtsteile epoxydiertes Sojaöl,

70,0 Gewichtsteile eines a-MethylstyroI-Acrylni- 105,0 Gewichtsteile Barium-Cadmium-Laurat,

tnl 70: 30 - Copolymensats η, = 0,65 (DMF 420,0 Gewichtsteile vernetzbarer Weichmacher

0,5 ,./ige Losung). 6₅ (Handelsbezeichnung: Pleximon 701),

-, ., .- . ■ τ, . .,, c,- ., 305,0 Gewichtsteile Dioctylphthalat,
Zuschlagstoffe wie im Beispie. 1, Schuttgev-icht des 84.0 Gewichtsteile Eisenoxidbraun (Pigment),

Granulats 620 g/i. 8,0 Gewichtsteile "

Das Peroxid wurde der fertigen Paste erst unmittelbar vor dem Aufsprühen auf die Form zugefügt.

Im übrigen wurde wie im Beispie! 1 unter B gearbeitet.

C. Herstellung des Schaumkerns

Nach dem Aufbringen der Deckschicht gemäß B. werden die beiden Formhälften aus der Kabine entfernt und nach Abkühlung auf Raum-Temperatur mit einem Profilrahmen (ebenfalls beschichtet) wie er im Prinzip bereits im Beispiel 1 beschrieben ist, bis auf eine Einfüllöffnung verschlossen. Durch diese öffnung werden unter Schräglage der Form eingefüllt:

Etwa 7400 g eines vorgeschäumten thermoplastischen Granulats der folgenden Zusammensetzung (Angaben bezogen auf jeweils 100 Gewichtsteiie der thermoplastischen Formmasse):
100 Gewichtsteile:

30,0 Gewichtsteile Pfropfpolymerisat von 35 Gewichtsprozent Styrol und 15 Gewichtsprozent Acrylnitril auf 50 Gewichtsprozent stark vernetztes Polybutadien,

70,0 Gewichtsteile Styrol-Acrylnitril-Copolymerisat 70: 30, ψ = 0,60 (0,5%ige Lösung in DMF 20⁰C),

2,0 Gewichtsteile des Bisstearylamids des Äthylendiamins,

3,0 Gewichtsteile Polypropylenglykol vom Molgewicht

2,0 Gewichtsteile Azodicarbonamid.

Dieser Mischung werden vor der eigentlichen Compoundierung noch 0,5 Gewichtsteile Natriumbicarbonat pro 100 Gewichtsteile Mischung zugesetzt, so daß nach der Granulierung ein vorgeschäumtes Granulat vom Schüttgewicht 520 g/l erhalten wird.

Im übrigen wird wie im Beispiel 1 verfahren. Nach der Entfonnung resultiert ein L-förmiger Formkörper von etwa 9,8 kg Gewicht, dessen Schaumkern eine gleichmäßige Dichte von etwa 0,52 g/cm³ aufweise. Über dem Schaumkern liegt eine allseits geschlossene Deckschicht aus einem überwiegend polymerweichmacherhaltigen PVC. Die Menge an Monomerweichmacher ist so niedrig, daß selbst im Falle des Auswandens die Eigenschaften des benachbarten Schaumstoffs nicht verändert werden.

Beispiel 7
Es wird wie im Beispiel 6 verfahren, aber

1) Als thermoplastische Formmasse zur Herstellung des Schaumkerns ein reines Styrol-Acrylnitril-Copolymerisat {ψ = 0,75) in Form des vorgeschäumten Granulats eingesetzt. Die übrigen Zuschlagstoffe werden beibehalten.

2) Bei der Herstellung der Deckschicht wird als vernetzbarer Weichmacher Trimethylpropantrirnethacrylat (Handelsbezeichnung: Pleximon 786) eingesetzt.

Beispiel 8
A. Form

Die verwendete Form besteht im Prinzip aus zwei Kästen, wobei der größere Kasten als Mantel über einen kleineren Kasten als Kern gestülpt ist. Der als Kern dienende kleinere Kasten besitzt einen außen umlaufenden Rand aus einem Flacheisen, das den größeren Kasten nach dem Überstülpen in einer bestimmten Position festhält.
Abmessungen:

Höhe Breite Tiefe Kleiner Kasten

(Hohlkern) 760 325 305 mm

Großer Kasten

(Mantel) 790 355 320 mm

Beide Kästen sind aus 1,5 mm dickem Stahlblech zusammengeschweißt und zur Gewährleistung der Maßhaltigkeit durch ein Stützkorsett aus einem quadratischen Hohlprofil mit den äußeren Abmessungen 30 χ 30 mm verstärkt.

Zur Fonnfüllung wird der kleinere Kasten, der eine Entformungsschräge von 2° an vier Seiten besitzt, mit der öffnung nach unten auf einen Rütteltisch gesetzt. Der als Mantel dienende größere Kasten ist klappbar konstruiert. Man setzt die Form zusammen, indem man zunächst die vier Seiten des größeren Kastens um den kleineren Kasten wie ein Band herumklappt. Dabei greift eine 5 mm tiefe Nut in der Innenseite des Außenkastens um das Flacheisen, das den Rand des Innenkastens bildet. Die nahezu parallelen Seitenflächen der Kästen haben einen mittleren Abstand von 15 mm. Dann wird die Bodenplatte des Außenkastens zugeklappt und mit den drei restlichen Seiten verriegelt. Zwischen den beiden Kastenböden besteht wiederum ein Abstand von 15 mm (vgl. hierzu F i g. 4).

B. Herstellung der Deckschicht

Innenkasten (Kern) und auseinandergeklappter

Außenkasten (Mantel) werden mit IR-Strahlen auf etwa 120⁰C erwärmt. Mit einem Spachtel wird eine 1,0 bis 1,6 mm dicke Deckschicht aus folgender Paste aufgetragen:

2030 Gewichtsteile eines speziellen Polyvinylchlorid-Pastentyps mit einem K-Wert von 70 bis 74 (Handelsbezeichnung: Geon 121), 870 Gewichtsteile Alkyl (C₁₅) Sulfonsäureester des Phenols und Kresols,

17 Gewichtsteile Barium-Cadmiumdilaurat-Gemisch,

8 Gewichtsteile epoxydiertes Sojaöl, 4 Gewichtsteile Chromoxid (Pigment).

Die Beschichtung wird etwa 5 Minuten mit IR-Strahlern erwärmt, bis durch das Einsetzen des Gelierprozesses die Schicht ihre Klebrigkeit verliert und aufgestreute Granulatkörner nicht mehr haften.

C. Herstellung des Schaumkörpers

Nach Aufbringen der Schicht gemäß B. wird die Form auf einem Rütteltisch zusammengesetzt, wie unter A. beschrieben. Vor dem Schließen der Bodenplatte wird das in B. 1) beschriebene vorgeschäumts Granulat in die Form eingefüllt. Der Rütteltisch wire während des Füllvorgan^s mehrmals kurzzeitig ii Vibration versetzt, bis schließlich 6570 g Granula gleichmäßig den Formhohlraum ausfüllen. Danacl wird die Form mit der Bodenplatte verschlossen um in einen Umluftofen gebracht, in dem eine Temperatu von etwa 450°C herrscht. Heizen, Kühlen, Entformei geschieht nie im Beispiel 1. Das fertige Formteil hat ei; Gewicht von etwa 9500 g.

Hierzu 2 Blatt Zeichnunsen

Claims

Patentansprüche:

1. Formkörper aus

A) einem Kern aus einem geschäumten thermoplastischen oder elastisch-thermoplastischen Polymeren mit ein^r konstanten Dichte zwischen 0,2 und 0,8 g/cm³ oder mit in ihrer Dichte verschiedenen Zonen konstanter Dichte zwischen 0,2 und 0,8 g/cm³ und

B) einer den Kern A) allseitig vollständig umschließenden homogenen Deckschicht aus einem weichmacherhaltigen Vinylchlorid-Polymerisat.