CH329734A - Verfahren zur Herstellung von Körpern aus Kunststoffschaum und danach hergestellter Körper - Google Patents

Description

  



  Verfahren zur Herstellung von   Eörpern    aus Kunststoffschaum und danach hergestellter K¯rper
Es existieren verschiedene Verfahren zur Erzeugung von Kunststoffsehaum zwecks Herstellung von Platten, Profilen usw., darunter auch Verfahren, bei denen ein Kunststoff  sehaum    gebildet wird, der durch geeignete Behandlung aushärtbar ist.

   Die aus derarti  gem Kunststoffsehaum hergestellten Korper    hängen in ihren mechanischen Eigenschaften weitgehend von der   Sehaumstruktur      ah    und zeigen im allgemeinen bei einer Feinschaumstruktur wesentlich günstigere Eigenschaften als bei   Grobsehaumstruktur.    Die Bestrebungen zur Verfeinerung der Struktur solchen Kunst  stoffsehaumes    haben zu verbesserten Herstellungsverfahren der Schaummasse selbst geführt, jedoch stehen der weiteren Porenzahl  vergrosserung    von   Knnststoffschaum,    der bereits   Feinschaumstruktur besitzt,    bei der   Schanmerzeugwg    selbst grosse   Schwierigkei-    ten im Wege.



   Demgegenüber ermöglicht das   erfindungs-      gemässe    Verfahren eine weitere   Strukturver-      feinerung derartigen Schaumes.    Die Erfin  dung    betrifft ein Verfahren zur Herstellung von ausgehärteten   Kunststoffschaumkorpern    mit   Feinschaumstruktur    und ist dadurch gekennzeichnet, da¯ an dem im Aushärtungszustand befindlichen, aber noch verformbaren   Kunststoffsehaum    durch Ausübung von Drucli eine Volumenverkleinerung vorgenommen wird, wobei die Porenzahl des Schaumes wenigstens angenähert unverändert bleibt, und dass der so verdichtete Schaum fertig ausgehÏrtet wird.



   Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Körper aus Kunststoffsehaum mit Feinschaumstruktur, hergestellt nach dem   genann-    ten Verfahren.



   Die Herstellung von Kunststoffschaum erfolgt im allgemeinen derart, dass eine schaumbildende Substanz auf wirksame Weise verschäumt wird und zu einem geeigneten Zeitpunkt während dieses Prozesses der Kunststoff und, falls in der Schaummasse noch nicht enthalten, geeignete Katalysatoren beigefügt werden. Der so entstehende Kunststoffschaum muss, noch bevor der   Aushär-    tungsvorgang beginnt, einen Mindestgehalt an gleichmässig verteiltem Kunststoff besitzen, soll das Endprodukt die erwünschte mechanische Qualität aufweisen. Diese Bedingung einzuhalten, wird um so schwieriger, je grosser die Zahl pro Volumeneinheit des Kunststoffschaumes vorhandener Poren wird und je hoher der erwünschte Kunststoffanteil pro Volumeneinheit Kunststoffschaum sein soll.



  F r eine Verbesserung der mechanisehen Eigenschaften des Kunststoffsehaumes, wie sie f r manche Körper aus diesem Material erwünscht ist, muss aber sowohl die Feinstruktur wie auch der Kunststoffanteil gesteigert werden, was mit den bei der Schaumerzeugung selbst zur Verfiigung stehenden Mitteln sehr schwierig ist und meist zu Inhomogenitäten führt.



   Eine Strukturverbesserung und Vergrösse  rung    des Kunststoffgehaltes pro Volumenteil im Endprodukt lässt sich jedoch in weiten Grenzen durch die erfindungsgemässe Nachverdichtung erreichen. Eine solche   Naehver-    dichtung ist besonders einfaeh durchführbar bei einem Kunststoffsehaum, der innerhalb relativ kurzer Zeit und ohne weitere Massnahmen vom verformbaren Anfangszustand durch Aushärtung in den stabilen Endzustand übergeht. Für einen derartigen Kunststoffschaum wird das erfindungsgemässe Verfahren beschrieben, jedoch ist die Erfindung hierauf nicht beschrÏnkt, sondern auch für andere Arten   aushärtbaren Kunststoffsehaumes    anwendbar, beispielsweise f r einen nur bei Wärmebehandlung aushärtbaren Kunststoffschaum.



   Ein im Aushärtezustand   befindlieher und    selbsttätig den Aushärtungsprozess bis zum stabilen Endzustand   fortführender    Kunststoffschaum, beispielsweise hergestellt im Verfahren naeh Patent Nr.   S2T737, ändert    mit fort  schreitender    Aushärtung   behanntlich    seine Verformbarkeit. Im Anfangszustand ist der Kunststoffschaum noch leicht verformbar, und derartige Formänderungen sind bleibender Natur, während nach dem Erreichen des stabilen Endzustandes nur noch geringe ela  stische    Verformungen ohne Zerstörung des Kunststoffsehaumkörpers möglich sind.

   Bei der Verformung des   Kunststoffsehaumes    in seinem Anfangszustand ist aber gro¯e Vorsieht geboten, da bereits ein geringer Druck die   Feinschaumstruktur    stark beeinträehtigen kann, was unerwünscht ist.



   Nun hat sich aber durch Untersuchungen herausgestellt, da¯ wÏhrend der   fortschreiten-    den Aushärtung des Kunststoffschaumes kurzzeitig ein Zustand erreicht wird, bei dem eine Verformung unter Druck zwar an den einzelnen   Sehaumzellen    eine bleibende Deformation bewirkt, aber die Poren nur zusammengedr ckt und weder zerstört werden, noch sich zu   grosseren    Eohlräumen zusammenschliessen.



  Wird der Kunststoffschaum in diesem Zustand mit geeigneten   mechanischen Mitteln zu-      sammengedrückt,    also im Volumen verkleinert, so findet eine sogenannte Nachverdichtung statt, bei der auch im verkleinerten Volumen angenähert die ursprüngliche   Porenzahl vor-    handen ist. Wird die Volumenverkleinerung so lange aufrechterhalten, bis der   Aushär-    tungsprozess den stabilen Endzustand erreicht hat, dann behält der Kunststoffsehaum dieses Volumen und die ihm   aufgezwungene Ge-    stalt auch nach dem Aufhören der   Wirksam-    keit der die   Volumenverkleinerung hervor-    rufenden mechanischen Mittel.

   Diese   Verfor-      mung    wird deshalb als unelastische   Nachver-    dichtung bezeichnet.



   Erfolgt eine Verformung unter Volumenverkleinerung dann, wenn der   Aushärtungs-    prozess über den für eine unelastische Nachverdichtung geeigneten Zustand hinaus fortgeschritten ist, dann ergibt sich eine andere Art von Nachverdichtung. Es zeigt sieh nÏmlieh, da¯ in diesem Fall die Volumenverkleinerung nach Erreichen des stabilen Endzustandes der Aushärtung und nach Aufhören der Wirkung der die Volumenverkleinerung her  vorrufenden    mechanischen Mittel durch die Elastizität des so nachverdichteten Kunst  stoffsehaumes    zum Teil wieder r ckgÏngig gemacht wird, das Volumen sieh also wieder etwas vergrössert. Diese Art der Verformung wird aus diesem Grunde als halbelastische Nachverdichtung bezeichnet.



   Bei einem gegebenen,   selbsttätig aushär-    tenden   Kunststoffsehaum    lassen sich die f r unelastische und halbelastische Nachverdich  tungen    geeigneten AushÏrtungszustÏnde durch Ermittlung des ¯bergangs von unelastisclier zu   halbelastiseher    Naehverdiehtung leicht feststellen und dann jeweils bei konstanten übrigen Faktoren exakt reproduzieren.



   Der jeweils zweckmϯige Nachverdich  tungsfaktor,    also das Verhältnis zwischen   ur-      sprüngliehem    Volumen des Kunststoffschaumes und Volumen des naehverdichteten Korpers nach h v¯lliger Aushärtung, richtet sich nach dem   Verwendungszweek    des naehver  dichteten Kunststoffsehaumes    und kann in weiten Grenzen variieren. Beispielsweise wurde bei einem   Carbamidharzsehaum    mit Feinsehaumstruktur ein   Nachverdichtungs-    faktor   5    ohne Schwierigkeiten erzielt. Eine derartige   Strukturverfeinerung    bei Kunststoffsehaum ist mit andern Mitteln bisher   nient    erzielbar.

   Gleichzeitig findet mit der   Strukturverfeinerung    eine Erhöhung des   Kunststoffanteils    pro Volumeneinheit Kunst  stoffsehaum    statt. Beispielsweise kann der   Kunststoffgehalt    bereits beim unverdichteten Schaum auf den bei der   Erzeugung noch zu-      lässigen Höchstwert gebracht    und mittels   Nachverdichtung    dann um den   Nachverdich-      tungsfaktor    erhöht werden.

   Umgekehrt kann aber auch zur Erzielung eines nachverdichteten   Kunststoffsehaumes    vorgegebenen   Kunststoffgehaltes    im unverdichteten Schaum der Kunststoffanteil um den Nachverdichtungsfaktor verringert werden, was zur Er  zielung    einer guten Homogenität und konti  nuierlichen    Schaumerzeugung von Vorteil ist.



  Beispielsweise wurde ein nachverdichteter Carbamidharzsehaum mit einem Carbamid  harzgehalt    von 12, 5 kg/m3 hergestellt, bei dem eine unelastische Nachverdichtung um den Faktor 5 erfolgt war, so da¯ ein Carbamidharzgehalt im unverdiehteten Schaum von nur etwa 2, 5   kg/m3    notwendig war.



   Zur erfindungsgemässen Nachverdichtung des   Kunststoffsehaumes    kann derselbe erst in Form von   Blöeken    hergestellt werden, beispielsweise durch Giessen, und diese Blöcke dann in die zur jeweiligen   Verformung md    Naehverdiehtung erwünschte Grosse mechanisch unterteilt werden. Die zu verdichtenden Stüeke werden dann in Pressformen entsprechender Dimensionen gebracht, die erwünschte   Naehverdichtung    durch Zusammenpressen au± ein   vorgeschriebenes Endmass durchgeführt    und der nachverdichtete   Kunstharzsehaum    dann in der Form belassen, bis die völlige Aushärtung erfolgt ist.

   Erfolgt hierbei die Nachverdiehtung in einem Aushärtezustand für unelastische Nachverdichtung, so weist der aus der Pressform kommende Körper aus Kunst  stoffschaum    die Gestalt dieser Pressform mit guter Masshaltigkeit auf. Auf diese Weise lassen sich also Platten, Behälter, Verpackungen und profilierte Gegenstände aller Art aus dem nachverdichteten Kunststoffschaum herstellen.



   Die Nachverdichtung kann aber auch in einem kontinuierlichen Verfahren erfolgen, besonders dann, wenn die selbsttätig fort  schreitende    Aushärtung sehr rasch abläuft.



  Dann ist es zweckmässig, den Kunststoffschaum durch rotierende und eventuell geheizte Walzen hindurchlaufen zu lassen, die eine Nachverdichtung um den erwünsehten Faktor bewirken. Allerdings muss hierbei der nur kurzzeitig wirkende Pressdruek zur Nachverdichtung ausreichen. Auf diese Weise k¯nnen dann langgestreekte Körper, wie Rohre, halbkreisförmige   Rohrschalen,    Rinnen und andere Längsprofile, aus nachverdichtetem   Kunststoffsehaum    hergestellt werden.



   Die nach dem oben beschriebenen Verfahren in seinen   versehiedenen    Varianten hergestellten Körper aus naehverdichtetem, ausge  härtetem    Kunststoffsehaum weisen eine ganze Reihe vorteilhafter Eigenschaften auf, die mit nicht nachverdichtetem Kunststoffschaum überhaupt nicht oder nur unter   Sehwierig-    keiten erzielbar sind.



   Ein wesentlicher Vorzug besteht in der verbesserten Elastizität derartiger Körper, was besonders bei Platten und Längsprofilen wertvoll ist. Es wird dadurch sowohl eine Verbesserung bezüglich Biegebeanspruchung wie auch bezüglich Druckbeanspruchung erzielt.



  Ferner weisen Körper aus nachverdichtetem Kunststoffschaum eine wesentlich geringere Wasseraufnahme auf als entsprechender unverdichtet verwendeter Kunststoffschaum.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE I. Verfahren zur Herstellung von ausge härteten Kunststoffsehaumkörpern mit Feinsehaumstruktur, dadurch gekennzeichnet, dass an dem im Aushärtungszustand befindlichen, aber noch verformbaren Kunststoffschaum durch Ausübung von Druck eine Volumenverkleinerung vorgenommen wird, wobei die Porenzahl des Schaumes wenigstens angenä- hert unverändert bleibt, und da¯ der so ver dichtete Schaum fertig ausgehartet wird.

   II. Ausgehärteter Kunststoffschaumkorper mit Feinschaumstruktur, hergestellt nach dem Verfahren nach Patentanspruch I.

   UNTERANSPR¯CHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die die Volumenverkleinerung verursachenden Kräfte so lange auf den Kunststoffsehaum wirken, bis der Aushärtungsprozess jede weitere bleibende Volumenänderung desselben verhindert.

   2. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoffsehaum bei der Volumenverkleinerung in die gewünschte endgültige Form gebracht wird, die er nach erfolgtem AushÏrten unverÏndert beibehÏlt.

   3. Verfahren nach Patentanspurch I und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Volumenverkleinerung in einem solchen Stadium des Aushärtungsprozesses erfolgt, dass diese Volumenverkleinerung nacli Beendigung des Aushärtungsprozesses und Entlastung vom Druck zum Teil wieder durch die Elastizität des Kunststoffsehaumes rückgängig gemacht wird.

   4. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen des Kunststoffschaumes um den Verdichtungsfaktor 2 bis 5 verkleinert wird.

   5. Verfahren naeh Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass der zur Verdichtung bestimmte Kunststoffschaum weniger als 3 kg Kunststoff pro m3 enthÏlt.

   6. Verfahren naeh Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass im Aushärtungs- zusta. nd befindlicher, aber noch verformbarer, in Form eines Blockes vorliegender Kunststoffschaum mechanisch in mehrere Teile zerlegt wird, und dass an diesen Teilen dann die Volumenverkleinerung vorgenommen wird.

   7. Verfahren, nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass der im Aushär- tungszustand befindliche, noch verformbare, zur Verdichtung bestimmte Kunststoffschaum in einem kontinuierlichen Prozess erzeugt und kontinuierlieh verdiehtet wird.

   8. Verfahren nach Unteranspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdiehtung durch Zusammenpressen des Kunststoffchaumes durch Walzen erfolgt.

   9. Verfahren naeh Unteransprueh 7, dadurc gekennzeichnet, dass der Kunststoffschaum bei der Verdichtung die Gestalt langgestreckter Profile erhÏlt.