Freifliessende Formmasse und deren Verwendung
Die Erfindung bezieht sich auf eine freifliessende Formmasse, welche expandierbare Polystyrolperlen enthält.
Bei den bekannten Verfahren zur Herstellung verschiedener Gegenstände aus expandierbaren Polystyrolperlen werden für gewöhnlich die Perlen zuerst vorgebläht, dann in eine Form gegeben und hierauf mit der Form der Einwirkung von Wärme ausgesetzt, wobei sie noch weiter gebläht werden und in der Form miteinander verschmelzen. Gegenstände aus Polystyrolschaum werden viel in der Verpackungsindustrie verwendet, wo Festigkeit und Leichtigkeit erwünscht sind, oder auch dort, wo gute Isoliierungseigenschaften wichtig sind oder schwimmfähige Teile benötigt werden.
Der grösste Nachteil der bekanntenverschäumten Polystyrole ist, dass sie leicht eingedrückt oder verkratzt werden und gegen die Angriffe von Lösungsmitteln oder Wärme nur begrenzt widerstandsfähig sind. Es wurde daher versucht, die Aussenseite dieser Gegenstände nach träglich mit einem Überzug aus einer Emulsion oder einem Lösungsmittel zu versehen. Das Auftragen dieses Überzuges ist jedoch ein Vorgang für sich, durch den die Herstellungskosten erhöht werden. Ausserdem sind diese Überzüge notwendigerweise sehr dünn. Weiter wurde auch versucht, die Oberfläche der fertigen Gegenstände durch Wärmeeinwirkung wieder bis in eine bestimmte Tiefe zu schmelzen und dadurch einen festen tRberzug auf der Oberfläche herzustellen.
Dieses Verfahren lässt sich jedoch nur bei Polystyrol anwenden, das eine begrenzte Widerstandsfähigkeit gegen Lösungsmittel und Wärme besitzt.
Bei einem anderen bekannten Verfahren wird ein nicht expandierbares, thermoplastisches Harz auf die Wandungen einer erhitzten Form gegeben, dann die Form mit expandierbaren Teilchen gefüllt und hierauf erhitzt, wobei die Teilchen miteinander verschmelzen und eine Haut auf der Oberfläche erhalten wird. Dieses Verfahren ist offensichtlich umständlich und erhöht ebenfalls die Herstellungskosten.
Es wurde nun eine neue Formmasse entwickelt, aus der sich direkt ein expandierter Polystyrolschaum mit einem verhältnismässig dicken, fest angeschmolzenen Sch, utzüberzug herstellen lässt, der gleichzeitig entsteht, wenn die expandierbaren Polystyrolperlen verformt werden.
Demgemäss bezieht sich die Erfindung auf eine freifliessende Formmasse, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass sie expandierbare Polystyrolperlen 0, 33 bis 3 Gewichtsteile eines nicht expandierbaren thermoplastischen Harzpulvers auf einen Teil Perlen und 3 bis 40 Gew. %, bezogen auf das Gewicht der Perlen, gebundenes Wasser in Form eines Hydrates mit mindestens 25 Gew. % chemisch gebundenem Wasser enthält.
Vorzugsweise enthält das Hydrat 25-90 Gew. o chemisch gebundenes Wasser. Man kann ferner der Formmasse zur Beibehaltung der freifliessenden Eigenschaft während des Lagerns bis zu 20 Gew. %, bezogen auf das Gewicht der Perlen, eines inerten Trocknungsmittels baimischen.
Geformte Gegenstände aus expandiertem Material mit einer integralen Haut auf ihrer Oberfläche können hergestellt werden, indem die Formmasse in eine Giessform, mit wärmeleitenden Wandungen gegeben und dann die Form der Einwirkung von Wärme ausgesetzt wird, wobei das dichtere nicht- expandierbare thermoplastische Harz zur Wandung der Form wandert und an dieser schmilzt und einen äusseren Uberzug bildet, während die weniger dichten expandierbaren Polystyrolperlen im Inneren der Form verbleiben.
Die chemisch gebundene Feuchtigkeit des gleichmässig verteilten Hydrates wird frei und erzeugt Dampf im ganzen Hohlraum der Form, der zur Übertragung von Wärme auf die Perlen beiträgt, wodurch diese ex pandiert und miteinander und mit der nichtexpandierbaren Harzschicht verschmolzen werden.
In den beiliegenden Zeichnungen ist eine bevor zugte Ausführungsform der Erfindung gezeigt, wobei gleiche Bezugsziffern auch gleiche Teile bezeichnen ; es zeigen :
Fig. 1 einen teilweise schematischen senkrechten Schnitt durch einen Formofen, in dem die Formen so angeordnet sind, dass sie beim Erhitzen um mehrere Achsen gedreht werden können,
Fig. 2 einen Schnitt durch eine Form mit einem mit tlberzug versehenen Gegenstand aus expandiertem Material und
Fig. 3 einen Schnitt in grösserem Massstab durch die Wandung eines fertigen Gegenstandes.
Die Bestandteile der Formmasse können auf jede beliebige Weise miteinander vermischt werden. Manchmal kann es zweckmässig sein, zuerst eine Mischung aus dem nichtexpandierbaren synthetischen thermoplastischen Harz und dem Hydrat herzustellen und dann die expandierbaren Polystyrolperlen zuzugeben.
Expandie, rbares Polystyrol ist im Handel in Form von Perlen oder Kügelchen mit einer Siebfeinheit von 10 bis 80, vorzugsweise 20 bis 40 mesh (US-Siebgrösse) erhältlich. Die Perlen oder Kügelchen werden durch Einverleibung eines flüchtigen organischen Blähmittels mit einem Siedepunkt bei atmosphärischem Druck zwi schen-10 und +100 expandierbar. Die Teilchen, die am häufigsten verwendet werden, enthalten als Blähmit- tel einen normalerweise flüssigen aliphatischen Kohlenwasserstoff, wie z. B. Pentan, Petroläther, Hexan und dergleichen, und werden nach dem in der US-Patentschrift Nr. 2 983 692 beschriebenen Verfahren hergestellt.
Die Polystyrolteilchen werden vorzugsweise in ungeblähtem Zustand verwendet. Obgleich teilweise expandierbare Perlen, die durch Vorexpansion nach dem in der US-Patentschrift Nr. 3 023 175 beschriebenen Verfahren hergestellt wurden, für die Formmasse verwendet werden können, ist diese Vorexpansion dennoch nicht erforderlich oder besonders zweckmässig. Das erfindungsgemässe Verfahren lässt sich besser mit ungeblähten Perlen durchführen, so dass die Kosten für die Vorexpansion und die dafür benötigte Ausrüstung eingespart werden können.
Als nicht expandierbares synthetisches thermoplastisches Harz kann eines der üblichen Form-und Giess- harze verwendet werden, dessen Dichte grösser ist als die des expandierten Polystyrols. Das nicht expandierbare Harz wird in Pulverform verwendet, wobei die Siebfeinheit der einzelnen Teilchen zwischen 10 und 325, vorzugsweise zwischen 20 und 100 mesh (US-Sieb- grösse), beträgt. Zu den brauchbaren, nicht expandierbaren thermoplastischen Harzen gehören z. B.
Poly äthylen ; Polyäthylen-Mischpolymerisate wie Äthylen- Äthylacrylat-Mischpolymerisate und Äthylen-Vinylace- tat-Mischpolymerisate ; hochschmelzende Mikrowachse ; Vinylplastisole ; Polyvinylchlorid ; Polyvinylacetate ; Mischpolymerisate aus Vinylacetat und Vinylchlorid ; Celluloseacetat ; Celluloseacetatbutyrat ; Celluloseacetatpropynat ; Polystyrol ; Mischpolymerisate aus Styrol und solchen Monomeren wie Butadien, a-Methylstyrol, Isobutylen und Acrylnitrit ; Phenol-Aldehydt, Resorcan-Al- dshyd-und Harnstoff-Aldehydharze ; Polyamide, Polyacrylate, wie Polymethylmethacrylat ; Polyurethane ; Po lycarbonate und dergleichen.
Zur Herstellung der neuen Formmasse werden die Polystyrolperlen mit 0, 33 bis 3 Gewichtsteilen des nicht expandierbaren thermoplastischen Harzpulvers auf ein Teil Perlen vermischt. Wenn weniger als 0, 33 Gewichtsteile des nicht expandierbaren Harzpulvers verwendet werden, ist der thermoplastische Schutzüberzug auf dem fertigen Gegenstand mangelhaft. Wenn mehr als drei Gewichtsteile des nicht expandierbaren Harzes verwen- det werden, erhält der Gegenstand einen mangelhaft geblähten Kern und einen unnötig dicken Überzug. Die besten Ergebnisse werden mit 0, 67 bis 1, 5 Gewichtsteilen des nicht blähbaren Harzpulvers auf ein Teil Perlen erzielt.
Ausser dem expandierbaren Polystyrol und dem nicht expandierbaren thermoplastischen Harz muss die erfindungsgemässe Formmasse noch gebundenes Wasser in einer Menge zwischen etwa 3 und 40 Gew. %, bezogen auf das Gewicht der Perlen, in Form eines Hydrates enthalten. Das Hydrat sorgt für eine gleichmässige Verteilung der Feuchtigkeit in der ganzen Kunst- stoffmischung, wobei die Mischung jedoch die Eigenschaften eines praktisch trockenen, freifliessenden Pulvers beibehält. Um wirksam zu sein, muss das Hydrat mindestens 25 Gew. % chemisch gebundenes Wasser enthalten und kann im Falle von bestimmten organischen Gelen sogar bis zu 90 Gew. % gebundenes Wasser enthalten.
Nicht gebundenes Wasser lässt sich nicht in wirksamer Weise gleichmässig verteilen und wird in der Mischung nicht während einer genügend langen Zeit zurückgehalten.
Die Verwendung von Hydraten, die weniger als 25 % gebundenes Wasser enthalten, ergibt schlecht geformte Gegenstände, deren Schutzüberzüge mangelhaft und schlecht mit dem Polystyrolschaum verschmolzen sind. Wie bereits erwähnt, muss die Menge des Hydrates so gross sein, dass in der Mischung zwischen 3 und 40 Gew. % gebundenes Wasser vorhanden sind. Wenn weniger als 3 % Wasser in Form eines Hydrates verwendet werden, ist die Verschmelzung schlecht und der Schutzüberzug (Haut) des geformten Gegenstandes oftmals mangelhaft.
Werden mehr als 40 Gew. % Wasser in Form eines Hydrates verwendet, wird die freiflie ssende Beschaffenheit des Produktes nachteilig beein flusst. Die besten Ergebnisse werden mit einem Hydrat erzielt, das einen Gehalt von 10 bis 15 Gew. % ge bundenem Wasser, bezogen auf das Gewicht der Perlen, ergibt.
Die nachstehend aufgeführten Hydrate sind zur Herstellung der erfindungsgemässen Formmasse besonders geeignet, wobei die in Klammern angeführten Zahlen die Menge des in jedem Hydrat vorhandenen chemisch gebundenen Wassers angeben : Natrium-Kalium-Tartrat (25 SO), Kupfersulfat (36%), Eisensulfat (45 %), Aluminium-Ammoniumsulfat (47 %), Natriumtetraborat (47 %), Magnesiumsulfat (51 %), Natriumsul- fat (55 %), Trinatriumphosphat (56 %), Natriumsilicat (60 %), Natriumcarbonat (63 %), Hydroxyäthylcellulose- gel (etwa 90%), Methylcellulosegel (etwa 90%), Carb- oxymethylcellulosegel (etwa 90 %) und dergleichen.
Oftmals bewirkt die Verwendung von Hydraten, die verhältnismässig grosse Mengen an chemisch gebundenem Wasser (mehr als etwa 50 %) erhalten, dass die Formmasse übermässig feucht wird, und wirkt sich dadurch nachteilig auf die Eigenschaften des freien Flusses aus. Dies ist besonders dann der Fall, wenn solche Materialien wie Natriumsilicat und organische Gele als Hydrate verwend'et werden. Um dieser Wirkung übermässig grosser Mengen des gebundenen Wassers in der Mischung entgegenzuwirken, können ge wünschenfalls kleine Mengen, d. h. bis zu 20 Gew. %, bezogen auf das Gewicht der Perlen, eines inerten Trocknungsmittels zugegeben werden. Das jeweils zu verwendende Trocknungsmittel hängt von der Art des verwendeten Hydrates ab.
Bei anorganischen Hydraten wie Natrium-oder Kaliumsilicat werden beispielsweise ausgezeichnete Ergebnisse mit Backpulver (Natriumbi carbonat) erzielt. Wenn die organischen Cellulosegele als Hydrate verwendet werden, sind stark absorbie- rende inerte Mittel wie dehydratisiertes oder behandeltes Calciumcarbonat oder Diatomeenerde besonders wirksam. Diese Materialien eignen sich auch zur gemeinsamen Verwendung mit anorganischen Hydraten.
Die jeweils zu verwendende Menge des inerten Trock nungsmittels hängt von der Menge des vorhandenen Hydrates und der Menge des in diesem Hydrat enthaltenen gebundenen Wassers ab. Im allgemeinen reichen bis zu 10% des Trocknungsmittels aus, um die über- schüssige Menge des gebundenen Wassers auszugleichen und eine praktich trockene, freifliessende Formmasse zu erhalten. Wenn das Trocknungsmittel in einer Menge von 10 bis 20 % benötigt wird, neigt dieses Mittel leicht dazu, durch den tZberzug des geformten Gegenstandes nach aussen zu dringen, was sich nachteilig auf das Aussehen auswirkt. Die Verwendung von mehr als 20 % Trocknungsmaterial ist wegen des übermässig starken Durchsickerns (leaching) nicht zweckmässig.
Zur Herstellung farbiger Gegenstände nach dem erfindungsgemässen Verfahren können gewünschten- falls 0, 2 bis 2 Gew. %, bezogen auf das Gewicht der Perlen, eines organischen oder anorganischen Pigmentfarbstoffs zugegeben werden. Andere inerte Zusätze wie Vermiculit und pulverisierte Metalle können eben- falls verwendet werden, um ungewöhnliche Oberflä- cheneffekte hervorzurufen.
Bei dem erfindungsgemässen Verfahren wird die Formmasse in eine geeignete Form gegeben, z. B. in die Formen 10 der Fig. 1 und 2. Diese Formen können in jeder gewünschten Weise ausgebildet sein, was von den herzustellenden Gegenständen abhängt, weisen jedoch keine Unterschneidungen auf und bestehen aus einem geeigneten Metall mit guten Wärmelei- tungseigenschaften. Zu den geeigneten Materialien für diese Formen gehören gegossenes Aluminium, elektrisch bearbeitetes Kupfer und Nickel, geformtes Stahlblech oder geformtes Aluminiumblech.
Beispielsweise würde sich eine Stahlform, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist und deren äussere Wandung aus 12-Gauge-Stahl und deren innere Wandung aus 16-Gauge-Stahl besteht, gut für eine Temperatur von 288 eignen, wobei die Formzeit 5Z/n Minuten beträgt und sich die Vorrichtung mit 8 U./min um die waagrechte Achse und mit 2 U./mlin um die andere Achse dreht.
Die Formen für das erfindungsgemässe Verfahren sind nicht mit Löchern versehen und unterscheiden sich dadurch von den üblichen perforierten oder be lüfteten geschlossenen Formen, die zum Verarbeiten von expandierbarem Polystyrol verwendet werden. Eine Entlüftung oder Anbringung von Löchern ist unnötig, da auch kein Dampf und keine Gase eingeführt zu werden brauchen ; der für die Wärmeverteilung erfor- derliche Dampf wird von der Mischung selbst durch Freigabe des im Hydrat gebundenen Wassers erzeugt und dadurch in die Form eingeführt, bevor sie geschlossen wird. In jedem Fall schmilzt das nicht expandierbare thermoplastische Harz schon zu Beginn des Formvorgangs an der äusseren Wandung zusammen und verhindert dann d'as Entweichen von Gasen aus dem Inneren der Form.
Ausserdem sind Löcher in der Form nicht sehr zweckmässig, da sie von dem nicht expandierbaren Harz verstopft werden können, leicht Unregel- mässigkeiten auf der Oberfläche des geformten Gegenstandes hervorrufen und das Herausnehmen des fertigen Gegenstandes aus der Form erschweren.
Die Formen können aus zwei Teilen hergestellt werden, die sich zum Einfüllen der Formmasse an der Trennlinie 11 auseinandernehmen lassen. Zur Herstellung eines Gegenstandes der in Fig. 2 gezeigten Art reicht es für gewöhnlich aus, den Hohlraum 12 des unteren Formenteils bis zu einer bestimmten Höhe zu füllen. Nachdem die Formen gefüllt und verschlossen wurden, werden sie in geeigneter Weise an den Trägern 13 einer Giessmaschine angebracht. Bei der Durchführung des erfmdungsgemässen Verfahrens ist es wichtig, dass die Formen beim Erhitzen in ausreichendem Masse bewegt werden, damit der gewünschte Vorgang stattfinden kann.
Dies geschieht am besten mit Hilfe einer sich drehenden Giessmaschine oder einer Zen trifugal-Giessmaschine. Eine solche Maschine ist in Fig. 1 gezeigt ; bei ihr sind die Träger 13 so angebracht, dass sie sich um die Achse der Zapfen 14 und ausserdem auch um die Achse der Welle 15 drehen können. Auf diese Weise wird für eine Drehung in zwei Ebenen gesorgt, die rechtwinklig zueinander liegen.
Bei der Vorrichtung der Fig. 1 wird die Welle 15 zweckmässigerweise so angetrieben, dass sie über das Kegelrad 16, das mit dem Kegelrad 17 zusammenar beitet, die Formträger 13 in entgegengesetzten Richtungen um die Achse der Zapfen 14 dreht. Dabei ist die Anordnung so, dass sich die Träger zugleich auch um die Achse der Welle 15 drehen. Eine derartige Vorrichtung wird z. B. in der US-Patentschrift Nr. 2 624 072 beschrieben ; eine andere Vorrichtung, mit der ebenfalls geeignete Bewegungen ausgeführt werden können, bildet den Gegenstand der US-Patentschriften Nummern 2824986 und 2784454. Eine Zentrifugal-Giess- machine wird in der US-Patentschrift Nr. 2811747 beschrieben.
Bei der in Fig. 1 gezeigten Maschine befindet sich der Mechanismus zum Drehen der Formen in einer Kammer 18 mit einer geeigneten Klappe 19, wobei diese Kammer eine Einrichtung aufweist, um die Formen zu erhitzen. Nach einem Verfahren wird heisse Luft, vorzugsweise unter Druck, von einer geeigneten Quelle bei 20 in den Behälter 18 eingeblasen und erhitzt dadurch die sich drehenden Formen ; eine Aus lassöffnung 21 ermöglicht das Entweichen der zum Erhitzen verwendeten Luft. Das Formen durch Dreh- bewegungen erfolgt bei einer Temperatur zwischen etwa 107 und 4001, vorzugsweise zwischen 150 und 315 .
Wenn die Formen 10 gedreht werden, absorbiert das dichtere nicht expandierbare thermoplastische Ma terial, z. B. Polyäthylen, zusammen mit einem geigne- ten Pigmentfarbstoff, wenn ein solcher verwendet wird, die Wärme in kürzerer Zeit und wandert dann zur Aussenwand der Form, wie bei 22 gezeigt (Fig. 2), während die sich aufblähenden Polystyrolperlen, die weniger dicht sind, in der Mitte bei 23 verbleiben.
Ausserdem schmilzt das nicht expandierbare thermopla stische Harz, das vorzugsweise einen niedrigeren Schmelzpunkt hat, bereits zu einem verhältnismässig frühen Zeitpunkt des Formvorgangs an den äusseren Wandungen zusammen, wie bei 22 gezeigt, während die sich noch aufblähenden Perlen in der Mitte 23 verbleiben. Erst später schmelzen die Polystyrolperlen zwischen den äusseren Überzügen zusammen. Da die Formmischung ein Hydrat enthält, z. B. Wasserglas oder Borax, wird die darin gebundene Feuchtigkeit freigegeben und verwandelt sich im Inneren der Form in Dampf, um die Wärme gleichmässig auf alle sich expandierbaren Perlen zu verteilen, indem der Dampf in alle Hohlräume zwischen den Perlen eindringt und dabei die Wärme gleichmässig zwischen ihnen verteilt.
Wenn sich die Perlen aufblähen, werden sie zu Isolatoren, doch führt der Dampf, der im Innern der Form aus dem Wasserglas oder dergleichen entsteht, den Perlen beim Aufblähen weiterhin gleichmässig Wärme zu.
Das Verformen wird so lange fortgesetzt, bis die Perlen genügend lange expandiert wurden, um eine in zufriedenstellender Weise geformte Wandung aus Schaummaterial zu bilden und um den Überzug mit der Aussen- seite des Schaummaterials zu verschmelzen. Diese Zeitspanne kann zwischen zwei und fünfzehn Minuten betragen, was von der Wandungsstärke des Gegenstandes, der Wärmequelle und der Art des Formenquerschnitts abhängt. Die Temperatur in der Kammer 18 kann zwischen 107 und 400 variieren, was ebenfalls von der Wandungsstärke, der gewünschten Behandlungszeit und anderen Faktoren abhängig ist.
Die Dichte des fertigen Gegenstandes lässt sich durch die Menge der blähbaren Polystyrolperlen in der Formmasse regeln, die in die Form eingefüllt wird. Die Dichte kann beliebig zwischen etwa 0, 032-0, 32 g/cm betragen. Sie kann auch durch Verwendung eines anderen, nicht blähbaren Harzes für die Herstellung der Formmasse verändert werden.
Nach Beendigung des Formvorgangs wird die Klappe 19 der Kammer 18 geöffnet und die Formen herausge- holt, worauf diese auseinandergenommen werden, damit die fertigen Gegenstände herausgenommen werden kön- nen, wie z. B. der oben offene Behälter 24, der in Fig. 2 gezeigt ist. Es ist zu erkennen, dass bei dem fertigen Gegenstand, durch den Fig. 3 einen Schnitt zeigt, alle miteinander verschmolzenen expandierten Perlen den inneren Teil 25 bilden und auf der Aussenseite ein fest mit ihnen verschmolzener Überzug (Haut) 22 vorhanden ist, der einfarbig oder bunt ist, was davon abhängt, ob ein Pigmentfarbstoff zu der Mischung zugegeben wurde oder nicht.
Dieser Überzug wird von dem nicht expandierbaren thermoplastischen Material der Formmasse gebildet und sorgt für eine ausgezeich- nete Oberflächenbeschaffenheit. Die Gefahr des Eindrückens oder Zerkratzens wird durch diesen Überzug verringert, und er widersteht auch Wärme und bestimmten Lösungsmitteln, die sonst Gegenstände aus nicht mit einem Überzug versehenen Polystyrolschaum angreifen könnten.
Die geformten Teile eignen sich gut zur Verwen- dung in Picknickbehältern, Eiseimern und anderen isolierten Behältern sowie auch für andere Zwecke, z. B. als Schwimmkörper für Fischnetze, Rettungsringe und sonstige Gegenstände, die schwimmfähig sein sollen.
Weitere Einzelheiten des erfindungsgemässen Verfahrens sind aus den nachstehenden Beispielen zu ersehen.
Beispiel I
Durch Vermischen von 125 g expandierbaren Polystyrolperlen mit einer Siebfeinheit zwischen 16 und 40 (US-Siebgrösse), die 5, 3 Gew. % Pentan als Blähmittel enthielten, 125 g Polyäthylenhomopolymerisatpulver mit einer Siebfeinheit von 30 bis 200, 12 Gew. % Wasser, bezogen auf das Gewicht der Perlen, in Form von Natriumsilicat (60% chemisch gebundenes Wasser) und 6, 6 Gew. % Natriumbicarbonat, bezogen auf das Gewicht der Perlen, wurde eine Formmasse hergestellt.
Diese Mischung wurde in eine sich drehende Giess- maschine mit einer einzigen Form aus gegossenem Aluminium gegeben. Die Form wurde von Hand bedient, verschlossen und in die Giessmaschine eingesetzt und hierauf in den Kühlwassertank eingetaucht. Die Innenwand der Form war 4, 8 mm und die Aussenwand 8 mm dick. Das Formen erfolgte in sechs Minuten bei einer Lufttemperatur von 310 und mit einer Drehgeschwin- digkeit von 9, 5 U./min. Der geformte Gegenstand wurde 80 Sekunden lang vollständig in das Kühlwasser eingetaucht. Er bestand aus einem Behälter von 30 X 17 X 8, 2 cm Grösse mit einer Wandungsstärke von 19 mm.
Der geformte Behälter hatte eine gleichmässige Oberfläche, und die expandierten Polystyrolperlen waren sowohl untereinander als auch mit dem Polyäthylen- überzug in ausgezeichneter Weise verschmolzen.
Beispiel II
Das Verfahren des Beispiels 1 wurde wiederholt, wobei die Formmasse jedoch nur aus expandierten Polystyrolperlen und Polyäthylenpulver bestand. Die Mischung bildete ein trockenes, freifliessendes Pulver, ergab jedoch einen schlecht geformten Gegenstand, bei dem der Polystyrolschaum schlecht verschmolzen war.
Die Zugabe von freiem Wasser zu der Mischung führte augenblicklich zu einem brauchbaren Gegenstand, der jedoch nicht die ausgezeichnete Verschmelzung gemäss Beispiel 1 aufwies. Später geformte Gegenstände waren von schlechter Qualität und zeigten keine gute Verschmelzung des Polystyrolschaums.
Beispiel III-XII
Es wurden mehrere Gegenstände nach dem Verfahren des Beispiels I hergestellt, um die Wirksamkeit von Hydraten, die verschiedene Mengen chemisch gebundenes Wasser enthielten, zu ermitteln. Für jeden Ansatz wurden 125 g expandierbares Polystyrol und 125 g Polyäthylenpulver verwendet. Die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle aufgeführt.
Tabelle I Beispiel @ Ansatz Ergebnisse
Nr.
III Perlen + Polyäthylen + 12 % Wasser in Form Trockenes, freifliessendes Pulver ; schlecht geformter von Calciumsulfat (CaSO4-2HsO) mit 21% Gegenstand mit mangelhaftem Oberflächenüberzug und chemisch gebundenem Wasser schlechter Verschmelzung des Polystyrolschaums.
IV Perlen + Polyäthylen + 12% Wasser in Form Trockenes, freifliessendes Pulver ; ausgezeichnet geform von Natrium-Kaliumtartrat ter Gegenstand mit gleichmässigem Oberflächenüberzug.
(NaKC4H4Os Leichtes Durchdringen des Salzes zur Oberfläche des mit 25 %-chemisch gebundenem Wasser berzuges.
Tabelle I (Fortsetzung) Beispiel Ansatz Ergebnisse
Nr.
V Perlen + Polyäthylen + 12% Wasser in Form Trockenes, freifliessendes Pulver ; gut geformter Gegen von Kupfersulfat (CuSO4 5H20) mit 36t% stand mit gleichmässigem Oberflächenüberzug, etwas chemisch gebundenem Wasser geringere Verschmelzung des'Polystyrolschaums als in
Beispiel I. Ausgeprägte Blaufärbung der Oberfläche.
VI Perlen + Polyäthylen + 12% Wasser in Form Trockenes, freifliessendes Pulver ; gut geformter Gegen von Eisensulfat (FeS04 mit 45% stand mit gleichmässigem Oberflächenüberzug, etwas chemisch gebundenem Wasser. geringere Verschmelzung des Polystyrolschaums als in
Beispiel I. Leichtes Durchdringen des Salzes zur Ober fläche des Überzuges. Ausgeprägte rotbraune Färbung der Oberfläche.
VII Perlen + Polyäthylen + 12 % Wasser in Form Trockenes, freifliessendes Pulver ; annehmbar geformter von Aluminium-Ammoniumsulfat Gegenstand mit gleichmässigem Oberflächenüberzug, [Al2 (SO4) 3- (NHl) 2S04-24H20] jedoch annehmbarer Verschmelzung des Polystyrol mit 47 % chemisch gebundenem Wasser. schaums.
VIII Perlen + Polyäthylen + 12 % Wasser in Form Trockenes, freifliessendes Pulver ; ausgezeichnet geform von Natriumborat (Borax) (Na2B407-10 H20) ter Gegenstand mit gleichmässigem Oberflächenüberzug, mit 47 % chemisch gebundenem Wasser. ausgezeichnete Verschmelzung.
IX Perlen + Polyäthylen + 12 % Wasser in Form Trockenes, freifliessendes Pulver ; ausgezeichnet geform von Magnesiumsulfat (MgS04 mit ter Gegenstand mit gleichmässigem Oberflächenüberzug.
51 % chemisch gebundenem Wasser.
X Perlen + Polyäthylen + 12 % Wasser in Form Trockenes, freifliessendes Pulver ; gut geformter Gegen von Natriumsulfat (Na2SO4-10H20) mit stand mit gleichmässigem Oberflächenüberzug, etwas 55% chemisch gebundenem Wasser. geringere Verschmelzung des Polystyrolschaums als in
Beispiel I.
XI Perlen + Polyäthylen + 12 % Wasser in Form Wie Beispiel X. von Natriumphosphat (NagP04-12H20) mit 56% chemisch gebundenem Wasser.
XII Perlen + Polyäthylen + 12 % Wasser in Form Wie Beispiel X. von Natriumcarbonat (Na2C03 mit
63 % chemisch gebundenem Wasser.
Die Ergebnisse der Tabelle I lassen erkennen, dass das Hydrat mindestens 25 Gew. % chemisch gebundenes Wasser enthalten muss.
Beispiele XIII-XXIII
Es wurden mehrere Gegenstände geformt, um die Menge an gebundenem Wasser zu ermitteln, die von dem in der Formmasse vorhandenen Hydrat geliefert werden muss. Für jeden Ansatz wurden 125 g expandierbares Polystyrol und 125 g Polyäthylenpulver verwendet. Die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle aufgeführt.
Tabelle Beispiel Ansatz Ergebnisse
Nr.
XIII Perlen + Polyäthylen + 24 % Wasser in Form Trockenes, freifliessendes Pulver ; ausgezeichnet geform von Natriumborat (Borax). ter Gegenstand mit gleichmässigem Oberflächenüberzug.
Ausgezeichnete Verschmelzung.
XIV Perlen + Polyäthylen + 6 % Wasser in Form Wie Beispiel XIII. von Natriumborat (Borax).
XV Perlen + Polyäthylen + 3 % Wasser in Form Wie Beispiel XIII. von Natriumborat (Borax).
XVI Perlen + Polyäthylen + 2 % Wasser in Form Trockenes, freifliessendes Pulver ; schlecht geformter von Natriumsilicat. Gegenstand mit gleichmässigem Oberflächenüberzug, jedoch schlechte Verschmelzung des Polystyrolschaums.
Tabelle II (Fortsetzung) Beispiel @ Ansatz Ergebnisse
Nr.
XVII Perlen + Polyäthylen + 4 % Wasser in Form Trockenes, freifliessendes'Pulver ; Formung am Rand von Natriumsilicat. mit gleichmässigem Oberflächenüberzug. Annehmbare
Verschmelzung des Polystyrolschaums.
XVIII Perlen + Polyäthylen + 8 % Wasser in Form Feuchtes, freifliessendes Pulver ; gut geformter Gegen von Natriumsilicat. stand mit gleichmässigem Oberflächenüberzug, etwas geringere Verschmelzung des Polystyrolschaums als in
Beispiel I.
XIX Perlen + Polyäthylen + 12 % Wasser in Form Wie Beispiel I, jedoch feuchtes, freifliessendes Pulver von Natriumsilicat. und leichtes Durchdringen des Salzes zur Oberfläche des Überzuges.
XX Perlen + Polyäthylen + 18 % Wasser in Form Feuchtes, nicht freifliessendes Pulver bis zur Zugabe des von Natriumsilicat + 9, 9 % Natriumbicarbonat. Natriumbicarbonats, dann trocken, freifliessend. Gut geformter Gegenstand mit gleichmässigem Oberflächen- überzug. Sehr geringes Durchdringen des Salzes zur
Oberfläche des Überzuges.
XXI Perlen + Polyäthylen + 24 % Wasser in Form Wie Beispiel XX, jedoch leichtes Durchdringen des von Natriumsilicat+13, 2% Natriumbicarbonat. Salzes zur Oberfläche des Überzuges.
XXII Perlen + Polyäthylen + 36 % Wasser in Form Wie Beispiel XXI. von Natriumsilicat + 19, 8 % Natriumbicarbonat.
XXIII Perlen + Polyäthylen + 42 % Wasser in Form Wie Beispiel XX, jedoch übermässig starkes Durchdrin von Natriumsilicat + 23, 1 % Natriumbicarbonat. gen des Salzes zur Oberfläche, des Überzuges.
Aus den obigen Beispielen lässt sich erkennen, dass mindestens 3% und nicht mehr als 40% gebundenes Wasser zur Herstellung eines gut geformten Gegenstandes erforderlich sind.
Beispiele XXIV-XXVII
Das Verfahren des Beispiels 1 wurde wiederholt, wobei jedoch die Mengen der Polystyrolperlen und des Polyäthylenpulvers entsprechend den untenstehenden Angaben geändert wurden.
Tabelle III Beispiel Ansatz Ergebnisse
Nr.
XXIV Perlen + Polyäthylen in einem Verhältnis Trockenes, freifliessendes Pulver ; schlecht geformter von 20/80. Gegenstand, gleichmässiger Oberflächenüberzug, jedoch mangelhaft geschäumtes Polystyrol.
XXV Perlen + Polyäthylen in einem Verhältnis Trockenes, freifliessendes Pulver ; gut geformter Gegen von 40/60. stand mit gleichmässigem Oberflächenüberzug, etwas geringere Verschmelzung des Polystyrolschaums als in
Beispiel I.
XXVI Perlen + Polyäthylen in einem Verhältnis Wie Beispiel I. von 60/40.
XXVII Perlen + Polyäthylen in einem Verhältnis Trockenes, freifliessendes. Pulver ; ausgezeichnet ge von 80/20. schäumtes Polystyrol, jedoch schlecht geformter Gegen stand und mangelhafter Polyäthylenüberzug auf der
Oberfläche.
Aus den obigen Beispielen lässt sich erkennen, dass mehr als 0, 25 und weniger als 4 Gewichtsteile Harz auf ein Teil Perlen in der Mischung vorhanden sein müssen.
Beispiel XXVIII
Das Verfahren des Beispiels 1 wurde wiederholt, wobei jedoch verschiedene Lufttemperaturen von 120, 370 und 400 angewendet wurden. Bei den niedrigeren Temperaturen wurden gut bis ausgezeichnet geformte Gegenstände mit einem gleichmässigen Oberflächenüber- zug erhalten. Bei 400 fand eine gewisse Verformung des Polystyrolschaums statt.
Beispiele XXIX-XXXII
Ausgezeichnet geformte Gegenstände wurden nach dem Verfahren des Beispiels I aus Mischungen hergestellt, für die Polystyrolperlen in den unten angegebenen Mengen mit einer zuvor getrennt hergestellten Mischung aus dem thermoplastischen Harz, dem Hydrat, einem Trocknungsmittel und gewünschtenfalls einem Pigmentfarbstoff vermischt wurden.
EMI7.1
<tb>
XXIV
<tb> <SEP> 77, <SEP> 7 <SEP> Teile <SEP> Athylen-Athyl/Acrylat-Mischpolymerisat <SEP>
<tb> <SEP> 15, <SEP> 5 <SEP> Teile <SEP> Wasserglas <SEP> (60% <SEP> gebundenes <SEP> Wasser)
<tb> 40 <SEP> Teile <SEP> der <SEP> vorher <SEP> gemischten <SEP> Bestandteile <SEP> 5, <SEP> 2 <SEP> Teile <SEP> Backpulver
<tb> <SEP> 0, <SEP> 8 <SEP> Teile <SEP> Wasser
<tb> <SEP> 0, <SEP> 8 <SEP> Teile <SEP> gelber <SEP> Pigmentfarbstoff
<tb> 60 Teile expandierbare Polystyrolperlen mit einer Siebfeinheit zwischen 10 und 80 (US-Siebgrösse)
XXX
EMI7.2
<tb> <SEP> 88 <SEP> Teil <SEP> Vinylacetat-Mischpolymerisat <SEP> von
<tb> PolyÏthylen
<tb> 40 <SEP> Teile <SEP> der <SEP> vorher <SEP> gemischten <SEP> Bestandteile
<tb> @@ <SEP> @@@@ <SEP> @@@@@ <SEP> @@@@@@@@ <SEP> @@@ <SEP> @ <SEP> @@@@@ <SEP> @
<tb> <SEP> 10 <SEP> Teile <SEP> Wasser <SEP> zusammen <SEP> mit <SEP> 2 <SEP> Teilen <SEP> Carboxy <SEP> methylcellulose
<tb> 60 Teile expandierbare gelbe Perlen XXXI
EMI7.3
<tb> <SEP> 9 <SEP> Teile <SEP> Vinylacetat/Polyäthylen-Mischpolymerisat <SEP>
<tb> <SEP> 75 <SEP> Teile <SEP> Celluloseacetatbutyratpulver
<tb> 40 <SEP> Teile <SEP> der <SEP> vorher <SEP> gemischten <SEP> Bestandteile <SEP> 10 <SEP> Teile <SEP> Wasser <SEP> zusammen <SEP> mit <SEP> 2 <SEP> Teilen <SEP> Hydroxy- <SEP>
<tb> <SEP> <RTI
ID=7.11> äthylencellulose <SEP>
<tb> <SEP> 1 <SEP> Teilroter <SEP> Pigmentfarbstoff <SEP>
<tb> <SEP> 3 <SEP> Teile <SEP> Calciumcarbonat-Füllstoff <SEP>
<tb> 60 Teile expandierbare Perlen XXXII
EMI7.4
<tb> <SEP> 80 <SEP> Teile <SEP> kristallines <SEP> Polystyrolpulver
<tb> 50 <SEP> Teile <SEP> der <SEP> vorher <SEP> gemischten <SEP> Bestandteile <SEP> 15 <SEP> Teile <SEP> Wasserglas <SEP> (60% <SEP> gebundenes <SEP> Wasser)
<tb> <SEP> 5 <SEP> Teile <SEP> Backpulver
<tb> 50 Teile expandierbare Polystyrolperlen
Ebenso gute Ergebnisse wurden erzielt, wenn bei den obigen Ansätzen andere thermoplastische Harze, wie z.
B. sehr stossfestes Polystyrol, Phenol-Formalde- hyd-Formpulver, Methylacrylat-Formpulver, Polyvinylchlorid-Formpulver oder Polypropylen, verwendet wurden.