DE2328273B2

DE2328273B2 - Verfahren zur herstellung einer formmasse auf der basis von geschaeumten polymerisatteilchen mit einem gehalt an wachs

Info

Publication number: DE2328273B2
Application number: DE19732328273
Authority: DE
Inventors: Roy Newport Monmouthshire Wales Worrall (Grossbritannien)
Original assignee: Monsanto Ltd
Current assignee: Monsanto Ltd
Priority date: 1972-06-08
Filing date: 1973-06-04
Publication date: 1976-05-20
Also published as: DE2328273A1; FR2187847B1; FR2187847A1; GB1422788A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Formmasse auf der Basis von geschäumten Polymerisatteilchen mit einem Gehalt an Wachs, wobei das Wachs bei Zimmertemperatur fest ist.

Einer der Nachteile der Verformung geschäumter Polymerisate besteht darin, daß das Formgebungsverfahren Wärme und Druck erforderlich macht, um die gewünschte Form zu erhalten. Darüber hinaus müssen die Beschickung der Form und die physikalischen Bedingungen genau geregelt werden, um einen maximalen Wirkungsgrad zu erzielen.

Eine derartige Verfahrensweise ist ziemlich umständlich.

Es besteht daher in der Praxis ein Bedürfnis an einer Formmasse, aus der sich besonders leicht Formkörper herstellen lassen.

Ferner besteht ein Bedürfnis an einer Formmasse, die insbesondere zur Bildung von Aussparungen in Betonkörpern verwendet werden kann, es aber möglich macht, diese Formmasse mehrmals wieder zu verwenden.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren -ur Herstellung einer Formmasse auf der Basis von geschäumten Poiymerisatteilchen und einem Gehalt an Wachs, wobei das Wachs bei Zimmertemperatur

_s ^f%i erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die geschäumten Polymerisatteilchen mit mindestens 20 Gewichtsprozent Wachs, be- -oeen -*uf die geschäumten Polymerisatteilchen, bei einer Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des ίο Wachses, aber unterhalb des Erweichungspunktes der geschäumten Polymerisatteilchen in an sich bekannter Weise gemischt werden.

Gegenstand der Erfindung ist ferner die Verwendung der nach dem oben beschriebenen Verfahren ■5 hergestellten Formmassen zur Bildung von Aussparungen in Betonkörpern.

Überraschenderweise wurde gefunden, dali sich aus den erfindungsgemäß hergestellten Formmassen besonders leicht Formkörper herstellen lassen und daß sich die Formmassen - wenn diese zur Bildung von Aussparungen in Betonkörpern Verwendung finden - mehrmals verwenden lassen

Das Gewichtsverhältnis von Wachs zu Polymerisatteilchen beträgt beim erfindungsgemäßen Verfahren vorzugsweise 1:2 bis 3:1. Als besonders günstig hat sich herausgestellt, wenn als geschäumte Polymerisatteilchen kugelförmige Perlen in einer Größe vqn 0,5 bis 1 0 mm verwendet werden. Besonders vorteilhaft ist wenn die verwendeten geschäumten Polymerisatteilchen eine Dichte von 15 bis 30 kg/m³ aufweisen. , . _, .

Bevorzugt ist, wenn die geschäumten Polymerisatteilchen "eschäumte Polystyrolteilchen sind. Es hat sich ferner als besonders vorteilhaft ei wiesen, wenn « als Wachs ein Paraffinwachs verwendet wird.

Aus der britischen Patentschrift 840 663 war allerdings bereits ein Verfahren zur Herstellung von ieichtgewichtigen Materialien aus expandierbaren thermoplastischen synthetischen Harzen, die ein Treibmittel enthielten, bekannt.

Nach dem bekannten Verfahren werden expandierbare thermoplastische synthetische Harzteilchen mit einem Bindemittel, das bei Zimmertemperatur fest ist und unterhalb des Erweichungspunktes des thermoplastischen synthetischen Harzes erweicht und sich nicht beim Erwärmen in dem expandierbaren thermoplastischen, synthetischen Harz löst, gemischt, und das auf diese Weise erhaltene Gemisch wird durch Erhitzen auf Temperaturen oberhalb des Erweichungspunktes des thermoplastischen, synthetischen Harzes unter Bildung von einzelnen porösen Teilchen des thermoplastischen, synthetischen Harzes, die vollständig von Bindemittel bedeckt sind, expandiert.

Als Bindemittel werden u.a. auch Wachse, insbesondere Paraffinwachs, verwendet.

Die nach dem geschilderten Verfahren erhaltenen, von Wachs vollständig überzogenen Teilchen werden als Füllstoffe für Isolierzwecke usw. verwendet. Sie eignen sich aber nicht zur Herstellung eines Formkörpers der oben beschriebenen Art, und zwar deshalb nicht, weil - durch das besondere Herstellungsverfahren bedingt - nicht alles Treibmittel bei der Expansion aus den Polymerisatteilchen entweichen kann, sondem ein Rest des Treibmittels durch die Anwesenheit des Wachses, das die Polymerisatteilchen vollständig umhüllt, zurückgehalten wird.

Wird die erfindungsgemäß hergestellte Formmasse

nun beispielweise zur Herstellung einer Gießform verwendet, so entweicht bei dem damit verbundenen Erhitzen ein Teil dieses restlichen, zurückgebliebenen Treibmittels, indem es durch die Wachsumhüllung diffundiert. Das hat zur Folge, daß eine Gießform erhalten wird, die keine glatte, sondern eine poröse Oberfläche aufweist. Insbesondere zur Herstellung von Formen für Präzisionsgießereizwecke können daher diese Materialien nicht verwendet werden.

Das Wachs kann aus einer Vielzahl tob Materialien ausgewählt werden, vorausgesetzt, daß es bei Zimmertemperatur fest ist. Der Wärmegehalt des Wachses sollte bei Verformungstemperatur auch nicht ausreichen, um zu bewirken, daß die Teilchen des expandierten Polymerisats zu einem im wesentlichen nicht brauchbaren Zustand zusammengezogen werden. Das Wachs sollte daher einen Schmelzpunkt aufweisen, der unterhalb des Erweichungspunktes des Polymerisats liegt.

Die Wachsmenge in der Zubereitung sollte ausreichend sein, um die Teilchen in einer verformbaren Masse zu binden. Das ist dann der Fall, wenn mindestens 20 Gewichtsprozent Wachs, bezogen auf die Polymerisatteilchen, vorliegen In der Praxis wird ein Gewichtsverhältnis Wachs zu Polymerisatteilchen von 1:5 bis 5:1 verwendet.

Die expandierten Polymerisatteilchen können eine beliebige geeignete Form aufweisen. Aus praktischen Gründen sollen sie aber im wesentlichen kugelförmig sein und sollen mit einem Durchmesser von 0,5 bis 1,5 mm vorliegen. Für die Teilchen kann ein beliebiges geeignetes thermoplastisches Polymerisat verwendet werden; am häufigsten wird jedoch ein Polymerisat oder Mischpolymerisat eines Vinyl- oder Vinylidenmonomeren verwendet. Beispiele für Monomere sind Äthylen, Propylen, Butadien, Styrol, Vinyltoluol oder cr-Methylstyrol oder ein substituiertes Monomeres, wie Acrylnitril, Vinyl- oder Vinylidenchlorid, Vinylacetat, Methylacrylat, Methylmethacrylat oder Äthylacrylat. Das Polymerisat kann aliphatisch, insbesondere ein Polyolefin, wie Polyäthylen, oder ein Mischpolymerisat eines aliphatischen Olefins, wie Äthylen oder Propylen mit einem substituierten Monomeren, sein. Das Polymerisat kann beispielsweise ein Mischpolymerisat von Äthylen und Vinylacetat sein.

Die Teilchen können in Form von im wesentlichen kugelförmigen Perlen oder gegebenenfalls aus einem gemahlenen Abfallschaum bestehen. Für feinere Verwendungszwecke, bei denen die Oberflächenbeschaffenheit des Gegenstandes, der aus der Formmasse gebildet werden soll, von Bedeutung ist, wird es vorgezogen, daß die Perlen eine Teilchengröße von 0,5 bis 2,0 und insbesondere von 0,5 bis 1,0 aufweisen.

Wenn die Oberflächenbeschaffenheit von besonderer Bedeutung ist, kann die Oberfläche der geformten Gegenstände mit geschmolzenem Wachs bestrichen werden, um irgendwelche Unebenheiten dort abzudecken, wo die Perlen die Oberfläche uneben machen.

Die Dichte der expandierten Polymerisatteilchen liegt im allgemeinen bei 10 bis 100 kg/m³ und insbesondere bei 15 bis 30 kg/m³.

Die Auswahl des Wachses hängt natürlich von dem Material ab, aus dem die Teilchen gebildet sind, Im allgemeinen werden - besonders wenn als Polymeri- «atteüchen eeschäumte Polystyrolteilchen verwendet werden - Wachse mit Schmelzpunkten zwischen 30 und 100° C verwendet. Besonders gut eignen sich Wachse mit Schmelzpunkten %όο 40 bis 80° C.
Als gut geeignet haben sich Bienenwachs, Candelülawachs, Carnaubawachs, Ceresinwachs, Japanwachs, Montanwachs und ganz besonders Paraffinwachs erwiesen.

Die erfindungsgemäß hergestellte Formmasse ist für verschiedene Zwecke geeignet. Neben dem

ic obenerwähnten Verwendungszweck zur Bildung von Aussparungen, wie Kanäle usw., in Betonkörpern, kann sie zur Herstellung von Metallgießlingen verwendet werden, bei denen ein geformtes Modell aus der Formmasse in Gießsand eingedrückt oder mit einer härtbaren Schale, wie beim Präzisionsguß, beschichtet wird. Wetin heißes Metall auf das Modell gegossen wird, brennen das Wachs und die Polymerisatteilchen weg, und das heiße Wachs nimmt ihren Platz ein

ίο Bei der Verwendung der Formmasse zur Bildung von Aussparungen in Betonkörpern wird der Formmasse die gewünschte Form gegeben und um die Form ein Betonkörper gebildet. Die Formmasse kann dann nach dem Abbinden des Betons durch Dampf, heißes

J5 Wasser oder Heißluft geschmolzen und die Teilchen zur erneuten Verwendung gesammelt werden.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.

Beispiel 1

1 Teil kugelförmige expandierte Polystyrolteüchen mit einem Durchmesser von 1 bis 1,5 mm wurde mit 2 Gewichtsteilen Paraffinwachs (Schmelzpunkt 55 bis 60^c' C) gemischt. Die Temperatur wurde beim Mischen auf 70° C gehalten. Das erhaltene halbflüssige Gemisch wurde in eine negative Form in Form eines »M« gegossen und nachdem das Wachs fest geworden war, wurde die negative Form entfernt, wodurch man ein positives »M« erhielt.

Das erhaltene »M« wurde dann in Gießsand eingedrückt, nachdem zunächst eine dünne Bürstenbeschichtung von Wachs aufgebracht worden war, um alle Unebenheilen der Oberfläche abzudecken. Geschmolzenes Aluminium wurde auf die Formmasse gegossen, die sich sofort zersetzte und brannte und

ein gegossenes »M« iius Aluminium zurückblieb.

Beispiel 2

1 Teil expandierte Polystyrolgranulate, (Durchmesser 4x8 mm) wurde mit 1 Gewichtsteil des Paraffinwachses des Beispiels 1 gemischt.

In eine Blockform aus Holz wurde das halbflüssige Gemisch gegeben. Nach dem Abbinden des Wachses wurde der Block durch Stahlbänder mit Abstützplatten versehen, um die Last zu verteilen, und es wurde flüssiger Beton darüber und darum gegossen und abbinden gelassen. Der Block wurde anschließend aus dem Beton unter Verwendung von Wasser bei einer Temperatur über dem Schmelzpunkt des Wachses enifernt, und das Wachs und die Polymerisatteilchen

iSo wurden gesammelt und wieder verwendet.

Beispiel 3

Beispiel 2 wurde mit einer Holzform wiederholt, die mit Hartpappe ausgekleidet war, die an der Oberfläche des Blockes haftete, nachdem das Wachs abgebunden hatte. Auf diiese Weise wurde ein Verbundblock erhalten, der beim Gießen des Betons den Druckkräften besser widerstehen konnte. Die Poly-

merisatteilchen wurden schließlich wieder zurückgewonnen, während die Hartpappenschicht im Beton blieb.

Beispiel 4

Ein rechteckiger Block aus geschäumtem Polystyrol wurde mit der expandierten Polystyrolgranulat/

Wachszubereitung des Beispiels 2 unter Bildung einer Gesamtbeschichtungsstärke von 50 mm beschichtet. Der beschichtete Block wurde dann zur Bildung einer Aussparung in einem Betonteil, wie in Beispiel 2 beschrieben, verwendet. Nach Abbinden des Betons wurde die Wachskomponente der Beschichtung geschmolzen und die Beschichtung entfernt.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer Formmasse auf der Basis von geschäumten Polymerisatteilchen und einem Gehalt an Wachs, wobei das Wachs bei Zimmertemperatur fest ist, dadurch gekennzeichnet, daß die geschäumten Polymerisatteilchen mit mindestens 20 Gewichtsprozent Wachs, bezogen auf die geschäumten Polymerisatteilchen, bei einer Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des Wachses, aber unterhalb des Erweichungspunktes der geschäumten Polymerisatteilchen in an sich bekannter Weise gemischt werden.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gewichtsverhältnis von Wachs zu Poiymerisatteilchen von 1:2 bis 3:1 verwendet wird.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als geschäumte Polymerisatteilchen kugelförmige Perlen in einer Größe von 0,5 bis 1,0 mm verwendet werden.

4. Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als geschäumte Polymerisatteilchen solche mit einer Dichte von 15 bis 30 kg/ m³ verwendet werden.

5. Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als geschäumte Polymerisatteilchen geschäumte Polystyrolteilchen verwendet werden.

6. Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Wachs ein Paraffinwachs verwendet wird.

7. Verwendung der nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 6 hergestellten Formmassen zur Bildung von Aussparungen in Betonkörpern.