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Verfahren zur Herstellung von Gegenständen, insbesondere in Plattform,
aus polymerisierbarem Material und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
Die
Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von polymeren Stoffen, insbesondere in
Blattform aus polymeren Stoffen. Blätter oder Platten aus polymeren Stoffen wurden
bisher dadurch hergestellt, daß die Stoffzusammensfetzungen, welche Verbindungen
enthalten mit der Gruppe C H2 = in Kammern gegossen wurden, die flache Seitenwandungen
besitzen und die aus Glas oder Metall bestehen, worauf Idann diese Stoffzusammensetzungen
den Polymerisationsbedingungen unterworfen wurden. Die in diesen Kammern verwendeten
Seitenwandungen besaßen glatte oder hochpolierte Oberflächen, da, wenn diese Wandungen
nicht diese Oberflächeneigenschaften besitzen, die in diesen Kammern hergestellten
Polymerisationsprodukte an den Rändern ebenfalls nicht glatt und hochpoliert sind.
Die Verwendung von Glasplatten für diese Seitenwandungen hat den Vorteil, Idaß hierdurch
sehr glatte flache Oberflächen hergestellt werden können und diese Oberflächen widerstandsfähig
gegenüber Zerkratzen sind. Sie besitzen jedoch Iden Nachteil, daß sie sehr leicht
brechen.
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Metallplatten sind andererseits widerstandsfähig, jedoch können Metalloberflächen
beliebiger Größe in sehr glattem und hochpoliertem Zustand nur sehr schwierig hergestellt
werden, und diese Oberfläehen zerkratzen leicht.
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Die Erfindung schlägt nunmehr ein Verfahren zur Herstellung von Gegenständen,
insbesondere in Blattform, welche mindestens eine glatte Ober-
fläche
besitzen, aus polymerisierbarem Material, z. B. Methylmethacrylat, vor, wobei eine
Flüssigkeit oder Paste, welche eine oder mehrere Verbindungen mit einer Gruppe C
H2 = C < und gegebenenfalls auch Katalysatoren enthält, derart auf eine Fläche
fließen gelassen wird, daß unter dem Einfluß der Schwerkraft eine glatte Oberfläche
gebildet und die Flüssigkeit oder Paste ,der Polymerisationswirkung durch Wärme
und bzw. oder Licht unterworfen wird. Das Neue der Erfindung wird darin erblickt,
daß die Polymerisation erfolgt, während die Schicht sich unter einer benachbarten
Oberfläche befindet, die auf eine Temperatur erwärmt worden ist, die ausreicht,
um die Kondensation jeglicher, aus der Flüssigkeit oder Paste sich verflüchtigender
Verbinfdungen zu verhindern.
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Es ist zweckmäßig, daß die erwärmte Fläche genügend dicht angeordnet
und so gestaltet ist, daß Idurch sie eine wirkungsvolle Verhinderung der Flüchtigkeit
von flüchtigen Bestandteilen dieser Flüssigkeit oder Paste erreicht wird wobei die
Temperaturen zweckmäßig nicht ausreichen, um eine wesentliche Verdampfung der verflüchtigenden
Bestandteile herbeizuführen. Sehr geeignete Temperaturen, auf Idlie,diese Fläche
erwärmt werden kann, sind solche, die zwischen dem Siedepunkt und einer Temperatur
200 oberhalb des 5 iedepunktes des am höchsten siedenden flüchtigen Bestandteiles
der Flüssigkeit oder Paste liegen, d. h. bei Ioo bis 1200', wenn der flüchtige Bestandteil
der Flüssigkeit oder Paste aus Methylmethacrylat besteht.
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Es ist weiterhin zweckmäßig, daß der Zwischenraum zwischen der Flüssigkeit
odef Paste und der erwärmten Fläche im wesentlichen frei von Sauerstoff ist, Ida
wesentliche Mengen von Sauerstoff die Polymerisation hemmen und hierbei die Polymerisation
zum mindesten der oberen Schicht der Flüssigkeit oder Paste unerwünscht langsam
vonstatten geht. Dieser Zwischenraum kann dadurch frei von Sauerstoff gehalten werden,
daß ein langsamer Strom des Dampfes einer Verbindung, welche Idie Gruppe C H2 =
C < enthält, durch diesen Zwischenraum geleitet wird oder ein Stickstoffstrom,
der mit diesem Dampf gesättigt ist.
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Die FlüssTigkeiten, welche für das Verfahren gemäß der Erfindung
angewandt wenden können, umfassen monomere Verbindungen im flüssigen Zustand, vorzugsweise
unter atmosphärischem Druck, teilweise polymerisierte Produkte monomerer Verbindungen
und Lösungen von löslichen polymeren Harzen in monomeren Verbindungen.
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Die Pasten, welche angewandt werden können, umfassen Mischungen von
flüssigen monomeren und festen polymeren organischen Verbindungen, die mindestens
teilweise löslich sind in. der monomeren Verbindung. Monomere Verbindungen, die
bei normalem atmosphärischem Druck gasförmig sind, wie beispielsweise Vinylchlorid,
sind für die Zwecke der Erfindung nicht brauchbar wegen der kostspieligen Druckapparatur,
die notwendig wäre, um bei ihnen das Verfahren gemäß der Erfindung anwenden zu können.
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Monomere Verbindungen, welche bei normalem atmosphärischem Druck
im flüssigen Zustand vorliegen, können eine C H2 = C<-Gruppe pro Molekül enthalten,
beispielsweise Methylmethacrylat, Butylmethacrylat, Styrol und Vinylacetat, oder
mehr als eine CH2=C<-Gruppe pro Molekül, wie beispielsweise Glykoldirnethacrylat,
Allylmerhacrylat, Diallyloxalat.
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Monomere Verbindungen, welche mehr als eine CH2=C<-Gr,uppe pro
Molekül enthalten, bilden, wenn sie allein polymerisiert werden oder in Gegenwart
einer Verbindung, welche eine CH2=C<-Gruppe pro Molekül enthält und Idie nicht
einen besonders hervorragenden Bestandeil ,der Mischung darstellt, d. h. nicht mehr
als etwa 95 O/o beträgt, zunächst viskose Flüssigkeiten, gelieren dann und besitzen
nur eine geringe Löslichkeit in Monomeren und bilden schließlich unlösliche polymere
feste Harze. So sind also nicht alle teilweise polymerisierten oder vollkommen polymerisierten
Verbindungen für die Zwecke der Erfindung geeignet, insbesondere wenn die Monomere
mehr als eine C H2 =C<-Gruppe pro Molekül enthalten.
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Die Flüssigkeiten und Pasten, welche für die Zwecke des Verfahrens
gemäß der Erfindung geeignet sind, können auch Weichmacher enthalten, wie beispielsweise
Trikresylphosphat oder Dibutylphthalat, Füllmittel, Verstärkungseinlagen, wie beispielsweise
Gewebe, Farbstoffe und Pigmente, vorausgesetzt, daß diese Stoffe die Pülymerisation
der monomeren Verbindungen, welche. in diesen Mischungen enthalten sind, nicht verhindern.
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Wie schon erwähnt, kann die Polymerisation durch die Einwirkung von
Licht, Wärme und bzw. oder durch die Wirkung eines Katalysators erfolgen. Ein Polymerisationskatalysator
wird für gewöhnlich angewandt. So enthalten bei der Wärmepolymerisation die zu vergießlenden
Flüssigkeiten oder Pasten geringe Mengen von Katalysatoren, wie Peroxyde, z. B.
Benzoylperoxyd, oder Azoverbindungen. Bei der Polymerisation unter Anwendung von
Licht wird mit Katalysatoren, wie Benzoin und den verwandten Verbindungen, gearbeitet
und mit Azoverbindungen. Bei der Lichtpolymerisation ist es naturgemäß notwendig,
eine geeignete Strahlungsquelle zu verwenden, um die Polymerisation durchzuführen.
Dies kann dadurch erfolgen, daß ein Teil der Apparatur aus einem durchscheinenden
festen Material, wie bei!spielsweise Glas oder Polymethylmethacrylat, besteht, durch
das hindurch die Strahlung in Idie zu vergießende Flüssigkeit oder Paste projiziert
wird, oder durch Anordnung geeigneter Strahlungsquellen innerhalb der Apparatur.
Wenn das Verfahren gemäß der Erfindung zur Herstellung von Blattmaterial verwendet
wird, insbesondere bei der kontinuierlichen Arbeitsweise, können die unteren Flächen
des Blattmaterials dadurch gebildet werden, daß der Guß auf Oberflächen von Flüssigkeiten,
wie beispielsweise Quecksilber, oder Lösungen, vorzugsweise gesättigten Lösungen
von Salzen in Wasser, die sich nicht mit dem polymerisierbaren Material mischen,
oder auf festen Flächen
erfolgt. Die Verwendung von flüssigen Gießoberflächen
hat jedoch Iden Nachteil, daß häufig besondere Vorkehrungen getroffen werden müssen,
um die Bildung von Kräuselungen zu vermeiden. Gewünschtenfalls können diese unteren
Flächen auf Metallbänder gegossen werden, und Metallbänder haben den Vorteil, daß
sie leichter poliert werden können als Metallplatten, weil sie, ohne auf ihre ebene
Ausbildung Rücksicht nehmen zu müssen, durch Schleif- und Pol iervorrichtungen geführt
werden können. Gewünschten fall & können Metallbänder verwendet werden, wie
sie in der britischen Patentschrift 49I 734 beschrieben sind. Es ist zweckmäßig,
daß diese Metallbänder Idadurch in einer ebenen Lage gehalten werden, daß sie auf
einer Flüssigkeit ausgebreitet werden, welche unter einem leichten Druck in einem
Trog gehalten wird, in dem ständig eine gewisse Menge dieser Flüssigkeit von der
Kante zwischen den Trog und die obere Fläche des Metallbandes gepreßt wird.
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Bei einer anderen Ausführungsform kann der Guß auf einer Oberfläche
einer dünnen Flüssiglieitsschicht erfolgen, die sich nicht mit dem zu polymerfsierenden
Material mischt, beispielsweise einer Salzlösung, wie einer Solelösung, die auf
der Oberfläche einer Metallplatte oder eines Bandes ausgebreitet ist, das entweder
stationär oder beweglich ist. Bei dieser Ausführungsform ist es nicht nötig, die
Metalloberflächen zu polieren, und infolge der Dünne der Flüssiglieitsschicht wird
auch die Bildung von Kräuselungen verringert.
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Es ist festzustellen, daß es, wenn die durch das Verfahren gemäß
der Erfindung zu polymerisierende Flüssigkeit oder Paste auf der Oberfläche einer
Flüssigkeit, wie beispielsweise Quecksilber, oder einer gesättigten Salzlösung in
Wasser oder einer festen Fläche, beispielsweise einem Metallband, ausgegossen wird,
notwendig i!st, für Seitenwandungen zu sorgen, wodurch mit diesen Flächen ein Trog
gebildet wird. Wenn das Verfahren kontinuierlich durchgeführt wird und die Fläche
aus der Oberfläche einer Flüssigkeit besteht, können diese Seitenwandungen aus dem
polymerisierten Material bestehen, aus beliebigen Mitteln zum Gießen der Flüssigkeit
oder Paste auf die Gußoberfläche und aus zwei biegsamen Bändern, welche in die Flüssigkeit
eintauchen und sich mit der gleichen Geschwindigkeit uad in der gleichen Richtung
bewegen, in der sich das zu polymerisierende Material auf der Oberfläche der Flüssigkeit
bewegt. Wenn bei einem kontinuierlichen Verfahren ein Metallband an Stelle einer
Flüssigkeitsoberfläche als Gießfläche verwendet wird, können biegsame Bänder, welche
beschnitten oder an das Metallband selbst angeschnitten sind, zum Zweck, ein Auslaufen
der gegossenen Flüssigkeit oder Paste zu verhindern, als die beiden Seitenwandungen
verwendet werden, welche eich auf jeder Seite der Flüssigkeit bewegen. Die Seitenwandungen,
welche an dem Metallband angebracht sind, sind zweckmäßig derart gestaltet, daß
ihre Flächen, welche einen Winkel mit dem Metallband bilden, nicht einen scharfen
Winkel mit diesem Metallband bilden und so die Bildung von scharfen Umbiegungen
vermieden wird, wodurch Räume zur Ablagerung von Schmutz und teilweise polymerisiertem
Material gebildet werden. Solche Bänder können durch Auspressen von Gummi, Polyäthylen,
Polyvinylchlorid oder ähnlichen Verbindungen hergestellt werden.
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Es ist auch festzustellen, daß, wenn bei dem Verfahren gemäß der
Erfindung eine Flüssigkeit oder Paste in einem kontinuierlichen Verfahren den Polymerisationsbedingungen
unterworfen wird, wobei sich die Seitenwandungen mit der gleichen Geschwindiglçeit
und Richtung wie die Flüssigkeit oder Paste bewegen, die erwähnte geheizte Oberfläche
diese Seitenwandungen nicht durch Reibung und Vibration berühren sollte. Es ist
jedoch zweckmäßig, daß Idie erwärmte Fläche dicht an den oberen Kanten der Seitenwandungen
liegt und daß diese Kanten aufweist, welche nach unten gebogen sind, und zwar an
jeder Seite der Seitenwandungen, und daß, wenn die Flüssibiçeit oder Paste auf eine
flüssige Gießoberfläche oder auf ein Metallband gegossen wird, welches in einer
Stützflüssigkeit schwimmt, diese Kanten vorzugsweise in Idie Gieß-oder Stützflüssigkeit
eintauchen, so daß die Polymerisationswirkung indes Verfahrens in einer Art Tunnel
erfolgt. Unter Umständen kann die erwärmte Fläche aus einem Stück bestehen oder
an einem Trog befestigt sein, welche die die Gießoberfläche bildende oder das Metallband
tragende Flüssigkeit enthält, vorausgesetzt, daß die Wärmeleitung zwischen der erwärmten
Fläche und dem Material des Troges nicht genügend groß ist, um den Verlauf der Polymerisationreaktion
schädlich zu beeinflussen. Wenn Idie Wärmeleitfähigkeit zu groß ist, werden die
erwärmte Fläche und der Trog zweckmäßig durch ein Wärmeisol!ationsmaterial getrennt.
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Wenn die Polymerisationsreaktion beim Verfahren gemäß der Erfindung
im wesentlichen beendet ist, können die hergestellten Gegenstände einem Wärmebehandlungsverfahren
od. dgl. unterworfen werden, um ihre Form zu stabilisieren, d. h. um die nicht polymerisierte,
die Gruppe CH2=C< enthaltende Verbindung zu entfernen, und zwar durch Verdampfung
und bzw. oder durch weitere Polymerisation. Andererseits können aber auch die Produkte
Formbehandlungsverfahren unterworfen werden, um beispielsweise gewellte Blätter
herzustellen.
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Fig. I zeigt schematisch eine Seitenansicht einer Ausführungsform
einer Vorrichtung, auf der das Verfahren gemäß der Erfindung durchgeführt werden
kann; Fig. 2 zeigt schematisch eine Endansicht der Apparatur von rechts der Fig.
I gesehen; Fig. 3 ist ein Schnitt auf der LinieIII-lIII der Fig. 1.
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Die in oder Zeichnung Idargestellte Vorrichtung enthält ein ununterbrochenes
biegsames Metallband I, welches um Trommeln 2 und 3 in der durch Pfeile angegebenen
Richtung umläuft und von diesen angetrieben wird. Auf den Trommeln 2 und 3
laufen
weiterhin Seitenbegrenzungen4 und 5 um, die aus Gummi oder einem ähnlichen Material
bestehen.
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Durch einen Trog 6 und einen Deckel 7 wird eine hohle Kammer gebildet,
und der Trog 6 und der Deckel 7 sind durch eine Schicht aus wärmeisolierendem Material
8 getrennt. Die so gebildete Hohlkammer besitzt an jedem Ende Schlitze g und I0,
durch die das Metallband I und die Seitenbegrenzungen 4 und 5 ein- und austreten.
Während des Durchganges durch die Hohlkammer wird das Metallband I von einer Salzlösung
getragen, welche der Hohlkammer durch eine Rohrleitung ii zugeführt wird. Diese
Salzlösung geht durch den Trog 6 hindurch zusammen mit dem Metallband I und fließt
lurch den Schlitz 10 aus, tropft in einen Trichter I2, von dem aus sie dem Vorratstank
durch eine RohrleitungtI3 wieder zugeleitet wird.
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Ein gewisser Überschuß an Salzlösung tritt auch durch den Schlitz
g aus und wird in einem zweiten, in der Zeichnung nicht dargestellten Trichter gesammelt
und .dem Vorratsbehälter wieder zugeführt.
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Der Deckel 7 ist durch eine elelçtrische Heizvorrichtung 14 beheizt,
so daß dessen innere Ob erfläche, d. h. die Oberfläche, welche der auf das Band
1 ausgegossenen Flüssigkeit oder Paste gegenüberliegt, auf eine Temperatur erhitzt
wird, welche 100 oberhalb des Siedepunktes des am höchsten siedenden flüchtigen
Bestandteiles der Flüssigkeit oder Paste liegt. Wenn beispielsweise Methylmethacrylat
der am höchslten siedende Bestandteil ist, ist eine Temperatur von 1100 geeignet.
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Die Flüssigkeit oder Paste, welche vergossen werden soll, gelangt
aus einem Vorratstank 15 durch eine Leitung r6 in die erwähnte Hohlkammer durch
den Schlitz g und verteilt die Flüssigkeit oder Paste mit einer solchen Geschwindigkeit,
daß auf dem Band I von einem Punkt P ab auf diesem eine im wesentlichen gleichmäßige
Oberfläche verteilt wird.
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Die Geschwindigkeit der Polymerisation der polymerisierbaren Bestandteile
der Flüssigkeit oder Paste und die Geschwindigkeit der Bewegung des fortlaufenden
Metallban'des. I werden tso eingestellt, daß die Polymerisation beendet ist, bevor
der Schlitz in erreicht wird. Das sich aus Ider Polymerisation ergebende blattförmige
polymerisierte Material I7 wird von dem Metallband mit Hilfe eines geeigneten Bandes
oder durch andere Mittel abgenommen.
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Die Polymerisation erfolgt gewöhnlich durch einen geeigneten Polymerisationskatalysator,
der sich in der zu vergießenden Flüssigkeit oder Paste befindet, wobei diese Flüssigkeit
oder Paste der Einwirkung von Wärme und bzw. oder Licht unterworfen wird. Die Wärmeaktivierung
kann auf verschiedene Weißen erfolgen, beispielsweise durch Erwärmen der durch den
Trog 6 hindurchgefünarten Flüssigkeit, wodurch die Flüssigkeit oder Paste durch
Wärmeleitung durch Idias Band I hindurch erhitzt wird, oder durch Anordnung von
infraroten Lampen innerhalb der Hohlkammer zwischen dem Deckel 7 und der vergossenen
Flüssigkeit oder Paste. In dem Fall, in dem unter Anwendung von Lichtpolymerisation
gearbeitet wird, sind in der Hohlkammler geeignete Strahlungsquellen vorgesehen,
oder diese können auch außerhalb der Kammer angeordnet sein, und die Kammer ist
mit durchscheinenden Fenstern, beispielsweise aus Glas oder Polymethylmethacrylat,
ausgestattet, durch die hindurch die Strahlung auf die vergossfene Flüssigkeit oder
Paste projiziert wird.
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In dem folgenden B!eispiel ist eine Ausführungsform desVerfahrens
gemäß der Erfindung erläutert, und zwar ist hierin die Herstellung von Blatt material
aus Polymethylmethacrylat beschrieben, für deren Herstellung das Verfahren besonders
geeignet ist.
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Beispiel Die angewandte Vorrichtung entspricht etwa der schematisch
in den Zeichnungen dargestellten.
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Die Trommeln 2 und 3 besitzen jede einen Durchmesser von 46 cm, und
der Abstand zwischen den Mittelpunkten der beiden Trommeln beträgt etwa 2,70 m.
Das biegsame Metallband I besteht aus Stahl und ist 23 cm breit. Die aus dem Trog
6 und dem Deckel 7 gebildete Hohlkammer erstreckt sich über einen Abstand von I,80
m über das Band. Die Innenseite der Hohlkammer oberhalb des Stahlbandes I wird auf
einer Temperatur von 550 gehalten, indem der Trog 6 durch niedrig gespannten Dampf
beheizt wird, der durch entsprechend angeordnete Rohre zugeleitet wird.
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Um eine leichte Entfernung des Blattmaterials des Polymethylmlethacrylats
von feder Vorrichtung zu erreichen, ist das - Band I mit einem feuchten Film aus
regenerierter Cellulose bedeckt, welcher die beiden Seiten des Bandes überlappt
und an der Rückseite des Bandes angeklebt ist. Die regenerierte Cellulose wird trocknen
gelassen und gespannt, bevor die Vorrichtung in Gang gesetzt wird.
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Die Seitenbegrenzungen 4 und 5 bestehen aus einer biegsamen plastifizierten
Polyvinylchloridstoffzusammensetzung und besitzen einen Querschnitt von 2,5 qcm.
Eine gewisse Länge des gleichen Materials wird quer über das Band I zwischen den
Randbegrenzungen 4 und 5 angebracht, um ein Herabfließen der Flüssigkeit von der
Vorrichtung während der Anfangs stufen des Verf ahrens, zu verhindern.
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Die Trommeln 2 und 3 werden mit einer Geschwindigkeit von 0,225 Umläufen
pro Stunde in Drehung versetzt, und ein viskoser Sirup, der 100 Gewichtsteile Methylmethacrylat,
6 Gewichtsteile Polymetlhylmethacrylat und 0,I2 Gewichtsteile Benzoylperoxyd enthält,
wird aus einem Vorratsbehälter 15 kontinuierlich auf das Band I mit einer Geschwindigkeit
von 330 ccm pro Stunde aufgegeben.
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Nach einer Arbeitsdauer von etwa 51/2 Stunden beginnt ein Blatt des
Polymethylmethacrylats aus dem Schlitz 10 auszutreten. Wenn das Blatt die Trommel,
3 verlassen hat, wird es von dem Metallband I abgezogen. Auf diese Weise wird ein
Band
von 23 cm Breite von beliebiger Länge erhalten.
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Dieses Band ist Idurchsichtitg, porenfrei, im wesentlichen frei von
inneren Spannungen und von einem ausgezeichneten Oberflächenglanz.