DE69031887T2

DE69031887T2 - Polystyrolschaumstoff, der nur mit CO2 als Treibmittel hergestellt wird und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE69031887T2
Application number: DE69031887T
Authority: DE
Inventors: Gary C Welsh
Original assignee: Dow Chemical Co
Current assignee: Dow Chemical Co
Priority date: 1989-08-02
Filing date: 1990-08-01
Publication date: 1998-08-13
Anticipated expiration: 2010-08-02
Also published as: EP0411923B1; EP0411923A3; KR910004722A; BR9003770A; SG47633A1; PT94865A; HK1004069A1; CA2022501A1; US5250577A; AU647032B2; JP3023695B2; PT94865B; DE69031887D1; ATE161864T1; ES2110961T3; KR0160764B1; EP0411923A2; JPH0381346A; CA2022501C; AU6007290A

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf Polystyrolschaum, der mit einem Treibmittel, das nur aus Kohlendioxid besteht, hergestellt wird. Die Erfindung schließt auch ein Verfahren zur Herstellung dieses Polystyrolschaumes unter Ausnutzung von Kohlendioxid als einziges Treibmittel, mit ein. Diese Erfindung ist insbesondere für die Herstellung einer Polystyrolschaumtafel, die eine Dicke von weniger als 1,25 cm (0,5 inch) besitzt, geeignet.
Polystyrolschaum, insbesondere in Form einer Tafel wird heutzutage mit einer Vielzahl von Treibmitteln, die über eine oder mehrere der folgenden, unerwünschten Eigenschaften verfügen können, hergestellt: leichte Flüchtigkeit, Entflammbarkeit, geringe thermoformende Eigenschaften, physikalisch brüchige Schaumtafeleigenschaften, hohe Kosten oder eine unglinstige Wirkung auf die Ozonschicht. Beispiele dieser Treibmittel würden aliphatische Kohlenwasserstoffe und vollständig oder teilweise halogenierte Kohlenwasserstoffe umfassen.
Einige haben mit Mischungen von Kohlendioxid und anderen Treibmitteln, wie beispielsweise aliphatischen Kohlenwasserstoffen oder vollständig oder teilweise halogenierten Kohlenwasserstoffen experimentiert. Eines dieser Beispiele kann in den U. 5. Patenten Nr.: 4,344,710 und 4,424,287 eingesehen werden. Diese Patente sagen auch aus, daß die Verwendung eines Treibmittels aus 100 Prozent Kohlendioxid, aufgrund der extremen Flüchtigkeit, noch nicht erfolgreich in einer kontinuierlichen Herstellung von Schaumtafeln durch direkte Injektion eingesetzt wurde (Spalte 1, Zeilen 42-45 bzw. 49-55). Die Verwendung dieser Materialien, so sagt man, erzeugt Wellen und Oberflächendefekte.
Andere haben Verfahren und Apparate für die Dosierung eines gasförmigen Treibmittels wie beispielsweise einem atmosphärischen Gas in einer geschmolzenen Harzcharge wie beispielsweise Polystyrol in einer genauen und präzisen Art und Weise entwickelt. Eins dieser Beispiele kann in dem U. 5. Patent Nr.: 4,470,938 eingesehen werden. Die Apparatur dieses Patentes dosiert diskrete, gleichförmige, volumetrische Mengen des gasförmigen Treibmittels zu dem geschmolzenen Harz unter Verwendung einer freien Kolben-Zylinder-Kombination, die durch die angeschlossene Gasquelle angetrieben wird.
Ein übliches, geläufiges kommerzielles Extrusionsverfahren für Polystyrolschaumtafeln kann ein Tandemextrusionsverfahren verwenden (zwei Extruder in Reihe). Der erste Extruder schmilzt das Polymer, um eine Polymerschmelze zu erzeugen. Eine Hochdruckmeßpumpe würde anschließend am Ende des ersten Extruders Treibmittel zu der Polymerschmelze zuführen, wo das Vermischen vor dem Eintreten in den zweiten Extruder initiiert wird, wo dann weiteres Vermischen und Abkühlen des Treibmittels und der Polymerschmelze stattfindet. Nach Austreten aus dem zweiten Extruder fließt die Polymerschmelze anschließend hindurch und wird an einer ringförmigen Düse zu einer Schaumstruktur. Die Schaumstruktur in Gestalt eines ringförmigen Rohres wird anschließend über einen Formgebungsdorn gestreckt. Das von dem Dorn abgefallene ringförmige Rohr wird anschließend aufgeschlitzt und geweitet, um eine Tafel, die dann auf eine oder mehrere Rollen aufgezogen wird, zu bilden. Die Tafel wird anschließend gealtert und dann zu einem Verpackungsartikel aus Schaumstofftafel thermogeformt.
Die Verwendung von Kohlendioxid als alleiniges Treibmittel vermeidet viele der Probleme anderer Treibmittel und Mischungen von anderen Treibmitteln mit Kohlendioxid. Die Verwendung von Kohlendioxid in flüssiger Form vermeidet die Probleme der Handhabung eines Gases.
Folglich betrifft die Erfindung Polystyrolschaum, der einzig mit Kohlendioxid, vorzugsweise flüssigem Kohlendioxid aufgeschäumt wurde und das Verfahren, das notwendig ist, um solch einen Polystyrolschaum herzustellen.
Die Erfindung ist insbesondere geeignet für die Herstellung einer Polystyrolschaumtafel, die für Thermoformanwendungen vorteilhafte physikalische Eigenschaften besitzt.
AU-A-529339 offenbart die Herstellung von aufgeschäumten Tafeln aus alkenylaromatischen Polymeren unter Verwendung von Kohlendioxid als Treibmittel. Die empfohlene Menge an Kohlendioxid und empfohlenen Extrusionsbedingungen unterscheiden sich auch von denen der Erfindung.
In einer ersten Ausführungsform stellt die Erfindung ein Verfahren für die Herstellung eines thermoplastischen Schaumes bereit, der die folgenden Schritte umfaßt:
a. Schmelzen eines Polymers aus styrolartigen Monomeren,
b. kontinuierliches direktes Einbringen eines Treibmittels bestehend aus Kohlendioxid in einer Menge von 0,5 bis 6 Gewichtsprozent bezogen auf das Polymer in das geschmolzenen Polymer aus styrolartigen Monomeren,
c. intimes Mischen des styrolartigen Polymers und des Kohlendioxids, und
d. Extrudieren und Aufschäumen der Mischung bei einer Düsentemperatur unterhalb von 150ºC in einem Bereich niedrigen Drucks, um eine Tafel eines thermoplastischen Schaums auszubilden, wobei der resultierende thermoplastische Schaum eine Zellgröße in jede Richtung aufweist, die weniger als 1 mm beträgt und eine Tafeldicke von weniger als 0,5" (1,25 cm) aufweist.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung ist speziell auf die Herstellung einer thermoplastischen Schaumtafel für Thermoformanwendungen angepaßt.
Die Abbildungen 1 und 2 zeigen Zugdehnungswerte in Maschinenrichtung bzw. Querrichtung, für Schäume, die mit Kohlendioxid (CO&sub2;) und Dichlordifluormethan (CFC-12) als Treibmittel hergestellt wurden.
Abbildung 3 ist eine Nachexpansionsstudie der Schaumtafel bei drei verschiedenen Verweilzeiten in einem Ofen.
Die, für die vorliegende Erfindung geeigneten Polymere sind solche Polymere, Copolymere und Interpolymere, die wenigstens 70 Gew.-% Styrolmonomer besitzen, das in das endgültige Harz als sich wiederholende monomere Einheiten eingebaut wurde. Dies schließt andere Polymere, wie beispielsweise Styrolacrylonitril, Styrolacrylsäure, andere bekannte Äquivalente und Mischungen, die die Voraussetzung der sich wiederholenden Einheit aus Styrolmonomer erfüllen, mit ein. Für den Zweck dieser Erfindung sollten diesen verwendbaren Polymere als styrolartige Polymere bezeichnet werden. Die bevorzugten Materialien sind styrolartige Homopolymere.
Das bevorzugt verwendete Treibmittel ist die Qualität von Kohlendioxid, die normalerweise kommerziell erhältlich ist. Für die Zwecke dieser Patentbeschreibung wird solches Kohlendioxid als 100 Prozent Kohlendioxid bezeichnet, auch wenn dieses Kohlendioxid geringfügige Verunreinigungen oder Mengen anderer Verbindungen enthalten kann.
Das Kohlendioxid wird vorzugsweise in flüssiger Form der Polymerschmelze hinzugefügt, obwohl die Verwendung des Kohlendioxids in gasförmiger Form auch bei der Durchführung der vorliegenden Erfindung brauchbar sein würde.
Die Verwendung eines Tandemextrusionsverfahrens für die Herstellung einer Polystyrenschaumtafel ist üblich, aber nicht notwendig. Solch ein Verfahren umfaßt einen Primärextruder, ein System für die Zuführung von Treibmittel in den Primärextruder, einen Sekundärextruder, eine ringförmige Düse, einen kühlungsdorn, einen Tafelschneider oder - schlitzer und eine Tafelaufziehvorrichtung wie beispielsweise Rollen und Aufwickelvorrichtungen.
Dennoch, die Verwendung dieses genauen Geräteaufbaus wird in dem Verfahren dieser Erfindung nicht benötigt.
Zusatzstoffe wie beispielsweise Pigmente, Nukleierungshilfsmittel und anderen der Fachwelt gebräuchlicherweise bekannten Zusatzstoffe können dem Polystyrolschaum der vorliegenden Erfindung hinzugefügt werden. Die Zugabe eines Nukleierungshilfsmittels wird im allgemeinen bevorzugt und in einer Menge von 0,02 bis 10 Prozent bezogen auf das Gesamtgewicht des Polystyrens hinzugefügt. Vorzugsweise liegt die Menge des Nukleierungshilfsmittels zwischen 0,2 bis 2 Prozent. Ein gebräuchliches Nukleierungsmittel ist Talk.
Die Polystyrolschaumtafel kann mit 100 Prozent Kohlendioxid als Treibmittel hergestellt werden, vorausgesetzt, daß verschiedene Modifizierungen in der Handhabung und der Herstellung der Polystyrenschaumtafel gemacht worden sind. Vorzugsweise wird das Kohlendioxid kontinuier lich direkt in das geschmolzene Harz eingebracht oder injiziert. Vorzugsweise wird das Kohlendioxid als eine Flüssigkeit unter hohem Druck kontinuierlich, direkt injiziert.
Um eine Schaumtafel, die eine Dichte im Bereich von 2 bis 10 Pfund pro Kubikfuß (PCF) (32 bis 160 kg m&supmin;³), vorzugsweise von 3 bis 6 PCF (48 bis 96 kg m&supmin;³)besitzt, herzustellen, werden 0,5 bis 6 Gewichtsprozent, vorzugsweise 1 bis 4 Gew.-% Kohlendioxid pro Gewicht an Polymer, benötigt. Zellgrößen in alle Richtungen betragen weniger als 1 Millimeter (mm) und vorzugsweise weniger als ungefähr 0,5 mm. Die Dicke der Schaumtafel beträgt vorzugsweise weniger als ungefähr 12,25 mm (0,5 inch) und ganz besonders bevorzugt weniger als ungefähr 6,1 mm (0,25 inch).
Es ist möglich ein Expansionsverhältnis von größer als 4:1 zu erreichen, das ist ein Dehnen des Schaums über einen Dorn nachdem er eine Düse verläßt. Es wird bevorzugt, ein Expansionsverhältnis von wenigstens 2,0:1 zu erreichen.
Die Schäumungstemperatur an der Düse liegt im allgemeinen unterhalb 150ºC und vorzugsweise zwischen 130 und 145ºC. Der thermoplastische Schaum wird in einer Zone niederen Drucks, vorzugsweise Luft bei Atmosphärendruck extrudiert und aufgeschäumt.
Während es möglich sein kann, eine Polystyrenschaumtafel sofort zu verwenden, wird bevorzugt, die Polystyrenschaumtafel für einen gewissen Zeitraum altern zu lassen, üblicherweise wenigstens ungefähr 20 Stunden lang vor der Thermoformung der Schaumtafel. Dies gibt der Luft Zeit, um entgegengesetzt in die Zellen zu diffundieren. Es wird ebenso ermöglicht, daß die Zugdehnungswerte im wesentlichen konstant bleiben. Dies wird einheitliche thermoformende Eigenschaften für die zu thermoformende Polystyrolschaumtafel gewährleisten.
Im wesentlichen konstante Zugdehnungswerte, über einen ausgedehnten Zeitraum geschaffen mit einem Minimum an Alterung der Schaumtafel würde zu konsistenteren Ergebnissen nach der Thermoformung der Schaumtafel führen, folglich zu einem beständigeren Produkt mit weniger Ausschuß. Die Zugdehnungswerte sind vorzugsweise über 5 Prozent und bleiben oberhalb 5 Prozent für einen ausgedehnten Zeitraum, zum Beispiel 80-300 Stunden, folglich erlaubt dies die Lagerung der Schaumtafel für einen ausgedehnten Zeitraum ohne Gefahr, daß sich die Werte oder die Degradation auf unter 5 Prozent der Zugdehnungswerte der Schaumtafel ändern.
Die Zugdehnungswerte werden entsprechend des Verfahrens ASTM D638 "Zugeigenschaften von Plastwerkstoffen", veröffentlich durch die "American Society for Testing and Materials" (ASTM), bestimmt. Die Begriffe Maschinen- oder Extrusionsrichtung, Quer- oder Kreuzrichtung werden in ihrer normalen und üblichen Weise verwendet.
Zwar sind die Zugdehnungswerte der Schaumtafel der vorliegenden Erfindung nicht vollkommen konstant, sie sind im wesentlichen konstant und was noch wichtiger ist für die Thermoformung, die Zugdehnungswerte bleiben für einen ausgedehnten Zeitraum oberhalb eines Wertes von 5 Prozent. Im Allgemeinen wird die Schaumtafel zu spröde für das Thermoformen, wenn diese Werte unterhalb 5 Prozent fallen.
Die Thermoformtemperatur wird etwas höher sein als die einer Polystyrolschaumtafel, die mit vollständig oder teilweise halogeniertem Chlorfluorkohlenstoff oder Kohlenwasserstoffen aufgeschäumt wurde, da das CO&sub2; im wesentlichen keinen Lösemitteleffekt liefert, der normalerweise die Wärmeverformungstemperatur und somit die Schmelzfestigkeit der Schaumwände nach Wiedererhitzung verringern würde. Die mit 100 Prozent CO&sub2; aufgeschäumte Polystyrolschaumtafel kann während des Thermoformens innerhalb eines Bereiches von 20 bis 50 Prozent nachexpandiert werden. Es wird bevorzugt, das die Polystyrolschaumtafel wenigstens 20 Stunden lang gealtert werden sollte vor der sorgfältig kontrollierten Thermoformung der Schaumtafel.

Beispiel und vergleichendes Beispiel

Die Polystyrolschaumtafel wird mit dem Polystyrolharz, das ein durchschnittliches Molekulargewicht von 300.000 besitzt und das in dem ersten Extruder geschmolzen wird und mit Kohlendioxid, das kontinuierlich direkt als Flüssigkeit unter hohem Druck am Ende des ersten Extruders injiziert wird, auf einer Tandemextrusionslinie hergestellt. Die Pumpenköpfe, die das Kohlendioxid dem Extruder bereitstellen, werden mit flüssigem Stickstoff auf ungefähr 0ºF (-18ºC) heruntergekühlt, um die Blasensperre zu eliminieren und um die Pumpenleistung zu verbessern. Das Kohlendioxid wird mittels eines Masseflußmeters auf der Niederdruckseite oder der Ansaugseite der Pumpe zudosoiert. Die Bestätigung der verwendeten Menge an Kohlendioxid wird auch durch die Bestimmung des Gewichtsverlustes an CO&sub2; aus den das CO&sub2; enthaltenen Vorratszylindern durchgeführt.
Die Ergebnisse dieses Beispiels und einem vergleichenden Beispiel, das konventionell mit Dichlordifluormethan (CFC-12) aufgeschäumt wurde, sind in Tabelle I gezeigt. Gewichtsangaben sind Gewichtsprozent bezogen auf das Polymergewicht. Das Thermoformen wurde in einer Art und Weise durchgeführt, die für die Formung von Schalen für das Abpacken von Frischfleich üblich ist. Tabelle I Schaumtafel und Extrusionsverfahrensparameter 100% CO&sub2; im Vergleich zu CFC-12
Wie man aus der Tabelle I ersehen kann, ist es möglich, eine geringere Menge an Kohlendioxid zu verwenden, um eine Schaumtafel herzustellen, die ungefähr dieselbe Dicke und Dichte besitzt, wie eine Polystyrolschaumtafel, die mit dem vollständig halogenierten Chlorfluorkohlenstoff CFC-12 aufgeschäumt wurde. Zusätzlich besitzt die mit 100 Prozent CO&sub2;-Treibmittel hergestellte Schaumtafel unter diesen Bedingungen eine glatte, gleichmäßige Oberfläche, ähnlich der der Schaumtafel, die mit aliphatischen Kohlenwasserstoffen und vollständig oder teilweise halogenierten Kohlenwasserstoffen gefertigt wurde.
Ein charakteristischer Satz von Zellgrößen für die mit 100% CO&sub2; aufgeschäumte Schaumtafel ist in Maschinenrichtung 0,39 mm, in Kreuzrichtung 0,33 mm, in vertikaler Richtung 0,28 mm. Für die mit CFC- 12 aufgeschäumte Schaumtafel sind die charakteristischen Zellgrößen in Maschinenrichtung 0,28 mm, in der Kreuzrichtung 0,33 mm, in der vertikalen Richtung 0,22 mm.
Die Abbildungen 1 und 2 mit einem anderen Beispiel und vergleichenden Beispiel [Dichte von 5,1 PCF (81 kg/m³) für die CO&sub2; aufgeschäumte Schaumtafel und 5,4 PCF (86 kg/m³) für die CFC-12 aufgeschäumte Tafel] zeigen auch einen unerwarteten Vorteil, wenn die Schaumtafel nur unter Verwendung von Kohlendioxid als Treibmittel hergestellt wurde. Der Vorteil ist, daß die prozentuale Dehnung sowohl in Maschinen- (Abbildung 1) als auch in Querrichtung (Abbildung 2) im wesentlichen konstant bleibt oder schlimmstenfalls nur leicht, nach einer kurzen Alterungszeit, abfällt.
Wie in den Abbildungen 1 und 2 gezeigt, bleiben die Zugdehnungswerte für die mit CO&sub2; aufgeschäumte Schaumtafel im wesentlichen konstant, mit einer prozentualen Änderung in der Maschinenrichtung über einen Zeitraum von 24 bis 313 Stunden von lediglich 9,3 Prozent und lediglich einer 7,4 prozentigen Änderung in Kreuzrichtung für denselben Zeitraum.
Im Gegensatz dazu fällt für denselben Zeitraum, nach einer kurzen Alterungszeit, die prozentuale Dehnung ganz erheblich und wesentlich ab, wenn CFC-12 als Treibmittel verwendet wurde. Die Abbildungen 1 und 2 zeigen, daß sich der CFC-12 aufgeschäumte Schaum über einen Zeitraum von 18,5 bis 330 Stunden 29,0 Prozent in der Maschinenrichtung und 15,2 Prozent in der Kreuzrichtung änderte.
Die Zugdehnungswerte variieren bei Umgebungsbedingungen über einen ausgedehnten Zeitraum, nach einer kurzen Alterungszeit vorzugsweise nicht mehr als 15 Prozent, sowohl in Maschinen- als auch in Kreuzrichtung, und die Zugdehnungswerte sind über einen ausgedehnten Zeitraum bei Umgebungsbedingungen für beide, Maschinen- und Kreuzrichtung, vorzugsweise größer oder gleich ungefähr 5 Prozent.
Auch in den Abbildungen 1 und 2 liegen die Prozentwerte für die Zugdehnung in beiden Richtungen über einen ausgedehnten Zeitraum oberhalb 5 Prozent, jedoch nur, wenn Kohlendioxid als Treibmittel verwendet wurde.
Die mit CO&sub2; aufgeschäumte Schaumtafel zeigt nach 313 Stunden langer Alterung eine Zugdehnung in Maschinenrichtung von 6,8 Prozent und eine Zugdehnung in Kreuzrichtung von 6,3 Prozent. Der mit CFC-12 aufgeschäumte Schaumstoff besitzt nach 330 Stunden langer Alterung eine Zugdehnung in Maschinenrichtung von 4,4 Prozent und eine Zugdehnung in Kreuzrichtung von 3,0 Prozent.
Zugdehnungswerte unterhalb 5 Prozent werden im allgemeinen als spröde erachtet und sind für thermoformende Zwecke nicht tragbar.
Zugdehnungswerte für die Schaumtafel, die eine schnelle Änderungsgeschwindigkeit über einen ausgedehnten Zeitraum hat, macht eine Bestimmung genauso wie ein Thermoformen der Schaumtafel schwierig und zusätzlich wird die Schaumtafel spröde und das Thermoformen wird schwierig oder unmöglich, wenn die Zugdehnungswerte weniger als 5 Prozent betragen.
Das Produkt der vorliegenden Erfindung besitzt Zugdehnungswerte, die konstant bleiben oder schlimmstenfalls nur leicht über einen langen Zeitraum abnehmen. Dies bedeutet, wie in den Abbildungen 1 und 2 gezeigt, daß die auf einer Rolle gelagerte Schaumtafel, darauf wartend thermogeformt zu werden, ungefähr dieselben Zugdehnungswerte bei der 30 Stundenmarkierung wie bei der 100 Stundenmarkierung besitzt. Dies trifft nicht für die mit Dichlordifluormethan- und anderen Arten von aliphatischen Kohlenwasserstoff- und vollständig oder teilweise halogenierten Kohlenwasserstofftreibmitteln hergestellte Schaumtafel zu.

Wellenbildung

Es ist ebenfalls mit der vorliegenden Erfindung möglich eine mit CO&sub2; aufgeschäumte 3-6 PCF Schaumtafel herzustellen, die eine geringe oder keine Wellenbildung aufweist.
Zum Zwecke der Definition bedeutet "gering oder keine Wellenbildung oder nicht gewellt", daß die Dickenwerte für Peaks und Täler gemittelt wurden, der Gesamtdurchschnitt wurde durch die Mittelung der Peakund Tälerdurchschnitte bestimmt und der Unterschied zwischen dem Gesamtdurchschnitt und dem Peak- und Taldurchschnitt beträgt weniger als ungefähr 15 Prozent.
In der Tabelle 2 zeigen die Tafeln 1, 2 und 3 ein Expansionsverhältnis von 3,5:1. Das Gew.-% an CO&sub2; ist für Blatt 1 2,3; 2,0 für Blatt 2 und 1,3 für Blatt 3. Die Düsentemperatur ist für Blatt 1 146ºC; 141ºC für Blatt 2 und 144ºC für Blatt 3. Tabelle 2 Wellenbildung in mils (mm)
Wie aus der Tabelle 2 ersichtlich ist die Wellenbildung bei Blatt 1 20 Prozent. Diese Wellenbildung ist sichtlich wahrnehmbar und dieser Wert der Wellenbildung macht diese Tafel für viele thermoformende Arbeitsabläufe unbrauchbar. Blatt 2 und 3 sind annehmbar. Wie man sehen kann liegt die Wellenbildung bei 8,8 bzw. 0,6 Prozent, gut unterhalb des 15 Prozentwertes. Der Unterschied zwischen Blatt 2 und 3 ist sichtlich wahrnehmbar und Bestimmungen bestätigen den visuellen Beweis.
Wie klar aus den Beispielen hervorgeht kann die Wellenbildung durch Kontrolle der Düsentemperatur und der Menge an Treibmittel, wenn 100 Prozent Kohlendioxid als Treibmittel verwendet wird, minimiert oder sogar verhindert werden.

Nachexpansion (Thermoformen)

Polystyrolschaumtafel von 5,0 PCF (80 kg/m³) und 100 mils (2,54 mm) Dicke, aufgeschäumt mit Kohlendioxid, wird zu Eierkartons in einem Thermoformer thermogeformt. Bevor die Schaumtafel thermogeformt wird, wird sie in einem Ofen 5, 6 oder 7 Sekunden lang erhitzt, wie detailliert in Abbildung 3 dargestellt. Die Ofentemperaturen betragen ungefähr 500ºF (260ºC) am Boden des Ofens und ungefähr 600ºF (316ºC) am Kopf des Ofens.
Abbildung 3 zeigt, daß obwohl der Prozentsatz des Aufblähens oder Nachexpansion sensitiv in bezug auf die Zeitdauer in dem Ofen ist, im allgemeinen das Ausmaß der Aufblähung soviel wie 20 bis 50 Prozent betragen kann.
Die vorliegende Erfindung wurde anhand von bevorzugten Ausführungsformen beschrieben. Es wird aber darauf hingewiesen, daß auch auf Abänderungen und Variationen von den bevorzugten Ausführungsformen zurückgegriffen werden kann, ohne von dem Schutzbereich der Erfindung abzuweichen, die der Fachmann als innerhalb des Schutzbereiches der angefügten Ansprüche liegend erkennen wird.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines thermoplastischen Schaumes umfassend die folgenden Schritte:

a. Schmelzen eines Polymers aus styrolartigen Monomeren,

b. kontinuierliches direktes Einbringen eines Treibmittels bestehend aus Kohlendioxid in einer Menge von 0,5 bis 6 Gewichtsprozent bezogen auf das Polymer in das geschmolzene Polymer aus styrolartigen Monomeren,

c. intimes Mischen des styrolartigen Polymers und des Kohlendioxids, und

d. Extrudieren und Aufschäumen der Mischung bei einer Düsentemperatur unterhalb von 150ºC in einen Bereich niedrigeren Drucks, um eine Tafel eines thermoplastischen Schaums auszubilden, wobei der resultierende thermoplastische Schaum eine Zellgröße in jeder Richtung aufweist, die weniger als 1 mm beträgt und eine Tafeldicke von weniger als 0,5" (1,25 cm) aufweist.

2. Verfahren zur Herstellung eines thermoplastischen Schaums nach Anspruch 1, wobei das Kohlendioxid in die Polymerschmelze als Flüssigkeit eingebracht ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 umfassend den Schritt des Thermoformens des thermoplastischen Schaums zu Gegenständen.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 umfassend den Schritt des Leitens des thermoplastischen Schaums über einen Formgebungsdorn mit einem Expansionsverhältnis von größer als 2,0:1 unmittelbar nach Schritt d.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 umfassend den Schritt des Alterns des thermoplastischen Schaums nach Schritt d und vor dem Thermoformen.

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei dieses Altern durchgeführt wird bis der thermoplastische Schaum Zugdehnungswerte aufweist, die um nicht mehr als 15% während eines ausgedehnten Zeitraumes unter Umgebungsbedingungen sowohl in der Maschinenrichtung als auch quer dazu nach einer anfänglichen Alterungsperiode variieren und die Zugdehnungswerte größer als oder gleich 5% während eines ausgedehnten Zeitraumes unter Umgebungsbedingungen sowohl in der Maschinenrichtung als auch quer dazu sind.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Polymer aus styrolartigen Monomeren Polystyrol ist.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Temperatur in Stufe d. 130º bis 145ºC beträgt.

9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Verfahren so ausgeführt wird, daß der resultierende thermoplastische Schaum Wellen von weniger als 15% aufweist.

10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der thermoplastische Schaum eine Dichte von 2 bis 10 Pfund pro Kubikfuß (32 bis 160 kg/m³) aufweist.

11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei der thermoplastische Schaum eine Dichte von 3 bis 6 Pfund pro Kubikfuß (48 bis 96 kg/m³) aufweist.

12. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Tafel aus thermoplastischem Schaum eine Dicke von weniger als 0,25" (0,63 cm) aufweist.

13. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der thermoplastische Schaum eine Zellgröße in jeder Richtung von weniger als 0,5 mm aufweist.

14. Verfahren nach einem der vorstehenden Anspriiche, wobei der thermoplastische Schaum ein Expansionsverhältnis von wenigstens 2,0:1 aufweist.