CH290303A - Verfahren zur Herstellung von Zellkörpern mit geschlossenen Zellen. - Google Patents

Description

      Verfahren    zur     Herstellung    von     Zellkörpern        mit        geschlossenen    Zellen.-    Es ist bekannt,     Zellkörper    mit     geschlos-,          senen    Zellen aus thermoplastischen Massen  dadurch herzustellen, dass man solche Massen  mit Gasen unter Druck behandelt, wobei die  Gase entweder in diese von aussen     hineinge-          presst.    oder durch Zersetzen von Treibmitteln  im Innern der Massen erzeugt werden, und  wobei man die     Massen    entweder vor, während  oder nach der Gasaufnahme erwärmt.

   Die so  behandelten Massen werden dann abgekühlt       und    darauf in der Wärme expandiert.- Um die  geschlossenen Gaszellen     dann    in aufgebläh  tem Zustand zu erhalten, hat man hierbei  Treibgase, z. B. Stickstoff, verwendet, welche  durch die thermoplastische     Masse        insbeson-          dere    bei Gegendruck und während der Ex  pansion schlecht. oder gar nicht diffundieren,  die also erst recht nach der Expansion im  wesentlichen in den- Zellen verbleiben bzw.

    nur langsam entweichen:  Es wurde nun durch eingehende Versuche  gefunden, dass man ganz besondere Ergeb  nisse und Vorteile erzielen kann, wenn man  als Treibgase für die Behandlung der Masse  unter Druck Wasserstoff oder vorteilhafter  weise ein Gemisch von Wasserstoff und einem       schwerdiffundierbaren    Gas, wie Stickstoff,  verwendet.  



  Die vorliegende Erfindung beruht auf  diesen     Ergebnissen    und betrifft ein Verfah  ren zur Herstellung von Zeltkörpern mit ge  schlossenen Zellen aus thermoplastischen Mas  sen, wonach man die Massen mit     Wasserstoff,       gegebenenfalls mit einem Gemisch aus Was  serstoff und Stickstoff, unter Druck behan  delt, so dass die Gase in der Masse aufgenom  men (vermutlich gelöst) werden, und wobei  man die Massen spätestens nach der Gasbe  handlung erwärmt, und     dass.man    hernach die       gashaltige    Masse nach     dem.-Abkühlen    und       evtl.    unter     Wiedererwärmen        zurr        Expansion     bringt,

   wobei man spätestens nach der Ent  stehung des     Zellkörpers        mindestens    einen Teil  des Wasserstoffe aus der     Zellkörpermasse          unter:Zusammenschrumpfen    derselben heraus  diffundieren lässt.  



  Zweckmässig erfolgt das Zusammenschrump  fen und das     Hinausdiffundieren    des H2 wäh  rend des     Herstellungs-    bzw.     Bildungsverfah-          rens    des     Zellkörpers    in geregelter und be  stimmter Weise, so dass der Zeltkörper in eine  endgültig bleibende Form übergeht- Wird  dabei z. B. ein Gemisch aus     H2        und    N2 ver  wendet, so wird vermutlich der H2 hinaus  diffundieren und der     N2    grösstenteils in den  Zellen zurückbleiben.

   Verwendet man dagegen  nur H2, so kann wahrscheinlich rieben dem       Hinausdiffundieren    des Gases gleichzeitig  auch eine gewisse Menge eines     schwerdiffun-          dierbaren    Gases, wie z. B. Luft, aus der um  gebenden Atmosphäre in die Zellen     eindiffun-          dieren.    Den endgültigen Gasdruck in den  Zellen kann man demnach durch entspre  chende Wahl der verwendeten Gasmischung  oder durch deren Gasdrucke und/oder durch  die Dauer der Einwirkung der umgebenden      Atmosphäre und/oder durch die Temperatur  verhältnisse bei dem     Hinausdiffundieren     regeln.  



  Man kann ferner das Verfahren derart  durchführen, dass sich     Zellkörper    mit be  stimmten erwünschten Eigenschaften ergeben,  z. B. solche mit sehr geringem Gasdruck, wie  sie bisher nicht erzielbar waren.  



  Man kann z. B. gleichmässig aufgebaute       Zellkörper    grosser Dicke mit relativ hohem  spezifischem Gewicht herstellen, die aus  relativ kleinen Zellen in sehr grosser Anzahl  aufgebaut sind. Solche     Zellkörper    kann man  mit N2 abspaltenden Treibmitteln nicht her  stellen.  



  Ein wichtiges Ergebnis, das man     durch     die     Verwendung    von Mischungen aus Wasser  stoff und Stickstoff erreichen kann, besteht  darin, dass man durch Zusammenschrumpfen  lassen von stark expandierten     Zellkörperii     diese derart verändern kann, dass man span  nungsfreie,     formhaltige,    weiche und geschmei  dige     Zellkörper        erhält,    die überraschender  weise eine gewisse Elastizität aufweisen.

   Bis  her war es nicht bekannt, solche     Zellkörper     z: B. aus     weichmacherhaltigen:        Polyvinylchlo-          ridmassen        herzustellen.     



  Je nach der Art der     Ausgangsstoffe    und  der gewünschten     Zellkörper    kann man die  Arbeitsweise und die Reihenfolge der einzel  nen Operationen variieren. Zweckmässig wird  man     -das    Zusammenschrumpfen und das Her  ausdiffundieren     des        Wasserstoffes    bei erhöh  ter Temperatur durchführen, da in diesem  Falle die Diffusion schneller vor sich gehen       dürfte.    So kann man zweckmässig die Behand  lung bei solchen Temperaturen durchführen,  die dem Zustand     entsprechen,    den die- Massen  beim beginnenden Übergang vom weichelasti  schen in den plastischen Zustand (also ohne  elastische Dehnbarkeit) einnehmen, oder,

   es  können die Temperaturen sogar bis nahezu  an die Grenze     gesteigert    werden, bei der die       Zellstruktur    wieder zerstört würde. Es bleiben  in beiden Fällen vermutlich nur noch kleine  Gasmengen in der Masse zurück, und es ent  steht ein geschmeidiger     Zellkörper.    Die Be  handlung -und das     Hinausdiffundieren    des     H2       kann aber auch aus der noch nicht oder nur  teilweise expandierten Masse bei Temperatu  ren unter oder erheblich unter den genannten  Übergangstemperaturen erfolgen, bei denen  die Mässe also sich noch im weichelastischen  Zustand befindet, wobei der Wasserstoff lang  samer     herausdiffundiert.     



  Bei Kunststoffmassen aus     Polyvinylchlorid     und Weichmachern und/oder Lösungsmittel  wird man z. B. die Masse in pulveriger oder       körnigkrümeliger    Form mit einer stark was  serstoffhaltigen Stickstoff<B>-</B>Wasserstoff - Gas  mischung in einer     zusammenpressbaren    Form  bei erhöhtem Druck behandeln und das Mate  rial und Gas verdichten, so dass die Gasauf  nahme stattfindet. Die Masse wird dann     er-          wäri'ut    und wieder abgekühlt, so -dass sie -mit.  den darin enthaltenen Gasen     sozusagen    er  starrt. Man kann die Massen aber auch in       Forin    von z.

   B. aufgewickelten Platten oder  Folien in einem     Autoklaven    bei erhöhtes:  Temperatur mit der Gasmischung unter  hohem Druck behandeln, so dass die     Gasauf-          siahme    stattfindet. Nach dem Herausnehmen  aus der Form oder aus dem     Autoklaven    be  wahrt man sie längere Zeit., z. B. 1 bis 2 Tage,  bei     Zimmertemperatur    oder wenig darüber  auf. Der unter hohem Druck in den Zellen       befindliche    Wasserstoff wandert dabei ver  mutlich zum grössten Teil hinaus, so dass sich  in der Masse nur noch der Stickstoff mit  etwas Wasserstoff befindet. Bei den bisheri  gen Operationen hat noch keine wesentliche  Expansion stattgefunden.

   Nun lässt man  durch     Wiedererwärmen    die Expansion vor  sich gehen, die entsprechend der geringen vor  handenen Gasmenge verhältnismässig- klein  ausfällt     Lind    zu     Zellkörpern    mit einem gleich  inässigen     Zellaufbau    und einem grösseren spe=       zifischen    Gewicht von 0,4 bis 0;8     g/cms    führt.  



  Man kann den Massen, die man mit     H..,     oder mit H2 +     N2-Gemischen    begast, gege  benenfalls eine geringe Menge, z. B. ein Ge  wichtsprozent,     Treibmittel    zusetzen, die bei  der erhöhten Temperatur des Verfahrens ein       schwerdiffundierbares    Gas, wie     Stickstoff,    ab  spalten. Durch den kombinierten Effekt der  Anwendung eines Treibmittels mit Wasser-      Stoff oder     fit        +        N2-Gemischen    wird die Bil  dung eines feineren und regelmässigen Zellen  aufbaues erleichtert bzw. begünstigt.

   Gege  benenfalls kann dadurch die Zuführung des       N2    in Gasform erübrigt werden, so dass nur  der     H2    in die Masse     eingepresst    werden muss.  Natürlich- wird man vorzugsweise die Treib  mittel in so kleinen Mengen anwenden, dass  sie keine nachteilige Verunreinigung der  Masse herbeiführen.  



  Sofern der Verwendungszweck     --des    Mate  rials es erlaubt, ist es vorteilhaft, zur Be  schleunigung der Diffusion des Wasserstoff  gasen die- hergestellten üblichen, verhältnis  mässig dicken     Zellkörperplatten    von z. B. 30  bis 60 mm Stärke in dünnere aufzuschneiden.

    Die fabrikationsmässig aus der Form     kommen-          clen    Platten besitzen     nämlich    eine Haut, die  einen erheblichen Widerstand gegen Gasdif  fusion     leistet.    Sobald diese Haut entfernt ist  (diese Entfernung kann vor oder     während    des  Expansionsvorganges erfolgen), entweicht der  in den Zellen eingeschlossene     Wasserstoff    er  lieblich schneller. Oft sind die so hergestellten  Platten schon nach wenigen Stunden so weit  zusammengeschrumpft, dass sie schon nahe an  das gewünschte spezifische Gewicht. heran  kommen.

   Die so erhaltenen     Zellkörper    können  dann, wenn erforderlich, durch eine weitere  Wärmebehandlung bei Temperaturen, die sich  in der Nähe der Fliesstemperatur (beginnen  der Plastizität) befinden, formhaltig stabili  siert werden.  



  Als thermoplastische Massen, aus denen  die     Zellkörper        hergestellt    werden, kommen  Kunststoffe, wie     -z.    B.     Polymerisate,    wie     Poly-          vinylchlorid,        Polystrol    oder     Zelluloseester,     ohne oder zweckmässig mit -Weichmacher ver  mischt, in Frage.

   Man wird diese     Kunststoffe          mit        Weichmachungs-    und/oder Lösungsmittel  vermischen und vorzugsweise in     körnigkrüme-          liger    oder pulveriger Form verwenden und  in diesem Zustand in die Form einfüllen und  weiter verarbeiten. Als     schwerdiffundierbares     Gas, das dem Wasserstoff beigemischt werden  kann, kommt vor allem Stickstoff in Frage.  Doch können auch andere schwerdiffundier-         bare    -Gase verwendet werden, insofern sie sich       mit-    den     Kunststoffinässen    vertragen.  



  <I>Beispiel 1:</I>  Eine Mischung aus 60     Gewichtsteilen        Poly-          viny        lchlorid    und 40     Gewichtsteilen        Dimethyl-          phthalat    wird in     krümeligkörniger    Form in  eine Form eingebracht (vgl. Schweizer Patent       Nr.277087)    und in einer Presse mit einer       Mischung    aus 90     Volumprozent    Wasserstoff  und 10     Volumprozent    Stickstoff unter 20     at.     Druck behandelt.

   Die Menge     des    Gasgemi  sches, die sich nach dem freien Raum in der  Form richtet, hat, auf Atmosphärendruck um  gerechnet, etwa das zehnfache Volumen der       ungepressten    Masse. Sie wird dann z. B. auf  etwa 200     at.    bis zur Gaseinverleibung gleich  zeitig ' mit dem Masse     zusammengepresst    und  etwa 30 Minuten lang auf 170  C erwärmt.  Die Form mit der     Masse    wird hierauf unter  Druck abgekühlt, und nach dem Erkalten  wird die erstarrte Masse aus der Form heraus  genommen. Die Masse dehnt sich nur wenig  aus und wird jetzt bei etwa 100  in normaler  Weise etwa eine Stunde lang zur Expansion  gebracht.

   Sie dehnt sich zunächst ebenso aus,  als wenn sie mit Stickstoff hergestellt wäre,  beginnt-aber wegen Diffusion von Wasser  stoff in die Atmosphäre zusammenzuschrump  fen und erreicht nach einiger Zeit den stabi  len Zustand.<I>Beispiel 2:</I>  Eine Mischung von 60     Gewichtsteileii        Poly-          vinylchlorid,

      40 Gewichtsteilen     Dioetylphtha-          lat    und 20 Gewichtsteilen     Methyläthylketon     werden     -unter    Verwendung eines     Gasgemi-          sches        aus        90        %        Wasserstoff        und        10        %        Stick-          stoff    zu einem     Zellkörper    gemäss .Beispiel 1  verarbeitet. Der     Zellkörper    wird dann längere  Zeit, z.

   B. 3 bis 12 Stunden, bei langsam an  steigender Temperatur von 100. bis 130  C er  wärmt. Er expandiert anfangs und schrumpft  später wieder zusammen. Gleichzeitig ver  flüchtigt sich das     Keton.    Der so erhaltene       Zellkörper        ist-spannungsfrei.  

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zur Herstellung -von Zellkör- pern mit geschlossenen Zellen aus thermopla stischen Massen durch Behandeln- derselben mit. Gasen unter Druck, wobei- diese spätestens nach dieser Behandlung erwärmt, hierauf ab gekühlt und zum Expandieren gebracht wer= den,- dadurch gekennzeichnet,

   dass man als Gas Wasserstoff verwendet - und dass man nach der Gasaufnahme den Wasserstoff späte stens nach Entstehung des Zellkörpers minde stens teilweise aus der Masse herausdiffun- dieren lässt, wobei letztere zusammen schrumpft. . UNTERANSPRÜCHE: 1. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass man als Gas Ge- mische-von Wasserstoff mit einem schwerdif- fundierbaren Gas verwendet..

   2.- Verfahren nach Unteranspruch 1, da durch gekennzeichnet, dass man Stickstoff verwendet. 3. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass man -das Zusam menschrumpfen der Masse und das -Heraus diffundieren -des Wasserstoffes bei erhöhter Temperatur vor sich gehen. lässt. 4. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass man das Zusam menschrumpfen der Masse und das 'Heraus diffundieren des Wasserstoffes bei Tempera turen vor sich gehen lässt, die dem beginnen den Übergang der Masse vom weichelastischen Zustand in den plastischen Zustand entspre chen. 5.

   Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass man das Zusam- inensehrumpfen der Masse und das Heraus- diffündieren des Wasserstoffes bei Tempera turen vor sich gehen lässt, die nahezu an der Grenze- - liegen, bei dem die Zellenstruktur wieder zerstört wird. 6.

   Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass man den 'Wasser- Stoff aus der höchstens nur teilweise expan dierten Masse bei Temperaturen herausdif- fundieren lässt, bei denen -sich die Masse im weichelastischen Zustand befindet. 7. Verfahren nach Unteranspruch 1, da durch gekennzeichnet, dass man als Gas Ge mische verwendet, die bis zu 90 % aus Was serstoff bestehen. 8: Verfahren nach Unteranspruch 1, da durch gekennzeichnet, _ dass man als Gas Ge mische verwendet, die kleinere Mengen Was serstoff enthalten. 9.

   Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass man den Wasser stoff aus dein Zellkörper -langsam heraus diffundieren lässt. 10. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass man den Wasser stoff aus dem Zellkörper schnell h_ erausdif- fundieren lässt. 11. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass man thermoplasti sche Massen in körnigkrümeliger Form ver arbeitet. 12. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass man thermoplasti sche IVTassen in pulveriger Form verarbeitet. 13.

   Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass man thermoplasti sche Massen, die mit Lösungsmitteln versetzt sind,, verarbeitet. 14. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass man thermoplasti sche Massen; die mindestens teilweise aus Polyvinylchlorid bestehen, behandelt. 15. Verfahren nach Unteranspruch 14,-da: durch gekennzeichnet, dass man- thermoplasti sche Massen aus Polyvinylehlorid_. und zugege benen Weichmachern behandelt. 16. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass man den thermo plastischen Massen eine geringe Menge Treib mittel zusetzt. 17.

   Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass man die gashalti- gen Massen vor dem Expansionsvorgang von ihrer dichten Haut befreit. 18. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass man die gashalti gen Massen während des Expansionsvorgan ges von ihrer dichten Haut befreit.