DE102005026356A1 - Foamable moldings without chemical crosslinking agents - Google Patents
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- B29C2035/085—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation using electromagnetic radiation using gamma-ray
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C35/00—Heating, cooling or curing, e.g. crosslinking or vulcanising; Apparatus therefor
- B29C35/02—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould
- B29C35/08—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation
- B29C35/0866—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation using particle radiation
- B29C2035/0877—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould by wave energy or particle radiation using particle radiation using electron radiation, e.g. beta-rays
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
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Abstract
Es wird ein Verfahren zur Herstellung von thermisch expandierbaren Formkörpern auf der Basis von thermoplastischen Homo- und/oder Copolymeren und Treibmitteln beschrieben, bei denen die formerhaltende Vernetzung der Bindemittelbasis ohne "chemische" Vernetzungsmittel durch Beta- oder Gammastrahlung erfolgt. In einem nachfolgenden Schritt werden nach diesem Verfahren die vorgeformten Formkörper durch Erwärmen auf Temperaturen zwischen 90 DEG C und 250 DEG C expandiert, ohne dass es zur Kollabierung während des Aufschäumens des Formkörpers kommt.The invention relates to a process for the production of thermally expandable shaped articles based on thermoplastic homopolymers and / or copolymers and blowing agents, in which the form-retaining crosslinking of the binder base without "chemical" crosslinking agents is effected by beta or gamma radiation. In a subsequent step, the preformed shaped bodies are expanded by heating to temperatures between 90 ° C. and 250 ° C. without collapsing during foaming of the shaped body.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von thermisch expandierbaren Formkörpern auf der Basis von thermoplastischen Homo- und/oder Copolymeren und Treibmitteln ohne „chemische" Vernetzungsmittel sowie deren Verwendung.The The present invention relates to a process for the preparation of thermally expandable moldings based on thermoplastic homopolymers and / or copolymers and blowing agents without "chemical" crosslinking agents as well as their use.
Moderne Fahrzeugkonzepte und Fahrzeugkonstruktionen weisen eine Vielzahl von Hohlräumen auf, die abgedichtet werden müssen um den Eintritt von Feuchtigkeit und Verschmutzungen zu verhindern, da diese zur Korrosion an den entsprechenden Karosserieteilen von innen herausführen kann. Dies betrifft insbesondere auf moderne selbst tragende Karosseriekonstruktionen zu, bei denen eine schwere Rahmenkonstruktion durch so genannte "space frames" ersetzt werden. Bei letzterer wird ein leichtgewichtiges, strukturfestes Rahmengerüst aus vorgefertigten Hohlprofilen verwendet. Derartige Konstruktionen weisen systembedingt eine Reihe von Hohlräumen auf, die gegen das Eindringen von Feuchtigkeit und Verschmutzungen abgedichtet werden müssen. Da diese Hohlräume außerdem Luftschall in Form von unangenehmen Fahrzeuglauf- und Windgeräuschen weiterleiten, dienen derartige Abdichtmaßnahmen auch zur Minderung der Geräusche und damit zur Erhöhung des Fahrkomforts im Fahrzeug. Bei herkömmlicher Bauweise werden diese Hohlräume enthaltenden Rahmen- und Karosserieteile aus halbschaligen Bauteilen vorgefertigt, die zu einem späteren Zeitpunkt durch Schweißen und/oder Kleben zu dem geschlossenen Hohlprofil gefügt werden. Bei derartiger Bauweise ist der Hohlraum im frühen Aufbauzustand einer Fahrzeugkarosserie also leicht zugänglich, so dass abdichtende und akustisch dämpfende Schottteile in diesen frühen Phase des Rohbaus durch mechanisches Einhängen, durch Einstecken in entsprechende Haltevorrichtungen, Bohrungen oder durch Anschweißen fixiert werden können.modern Vehicle concepts and vehicle designs have a variety of cavities on, which must be sealed to prevent the entry of moisture and dirt, because these corrosion on the corresponding body parts of lead in inside can. This applies in particular to modern self-supporting body structures in which a heavy frame construction is replaced by so-called "space frames". The latter is a lightweight, structurally stable frame made of prefabricated Hollow profiles used. Such constructions are systemic a series of cavities on that against the ingress of moisture and dirt must be sealed. Because these cavities Furthermore Forward airborne sound in the form of unpleasant vehicle running and wind noise, serve such sealing measures also to reduce the noise and thus to increase the ride comfort in the vehicle. In conventional construction, these are Contain cavities Frame and body parts made of semi-skinned components prefabricated, at a later date by welding and / or gluing are joined to the closed hollow profile. With such a construction, the cavity is in the early construction state of a vehicle body so easily accessible, so that sealing and acoustically damping bulkhead parts in these early Phase of the shell by mechanical hooking, by plugging into appropriate Holding devices, holes or fixed by welding can be.
Bei der Verwendung von vorgefertigten Hohlprofilen für die Space frame-Technologie werden als abdichtende und akustisch dämpfende Formteile („Schottteile") gemäß Vorschlag der WO 2004/024540 Formkörper eingesetzt, deren Außenrandbereich ein thermisch expandierbares Material umfasst, das einen hohen Reibungskoeffizienten gegenüber Metal und Kunststoff aufweist. Dieser Formkörper hat in seinem Innenbereich eine Öffnung und/oder Aussparung zur Aufnahme einer Montagehilfe, mit deren Hilfe das Formteil durch ein Querschnittsende des Hohlprofils in das Hohlprofil eingesetzt wird und unter Krafteinwirkung an die vorbestimmte Stelle geschoben oder gezogen wird.at the use of prefabricated hollow profiles for space frame technology as a sealing and acoustically damping Shaped parts ("bulkhead parts") as suggested WO 2004/024540 molded article used, the outer edge area a thermally expandable material comprising a high coefficient of friction across from Metal and plastic. This shaped body has in its interior an opening and / or recess for receiving a mounting aid, with their help the molded part by a cross-sectional end of the hollow profile in the hollow profile is used and under the action of force to the predetermined point pushed or pulled.
Alle derzeit verwendeten expandierbaren Formteile zur abdichtenden und akustisch dämpfenden Wirkung der vorgenannten Art enthalten üblicherweise polymere Bindemittel auf der Basis von Ethylenvinylacetat-Copolymeren, Copolymeren des Ethylens mit (Meth)acrylsäureestern, die gegebenenfalls noch anteilig (Meth)acrylsäure einpolymerisiert enthalten, statistische oder Blockcopolymere des Styrols mit Butadien oder Isopren oder deren Hydrierungsprodukte. Zusätzlich enthalten die Bindemittel noch vernetzend wirkende Substanzen oder Gruppierungen („Vernetzer"). Derartige Vernetzer können zugesetzte niedermolekulare Verbindungen sein, die ungesättigte Doppel-bindungen halten wie z.B. (Meth)acrylatmonomere oder Oligomere oder andere chemisch reaktive Gruppen wie Säureanhydride, Hydroxylverbindungen, Amine, Epoxide oder dergleichen, es können jedoch auch in die Basisbindemittel einpolymerisierte funktionelle Gruppen sein, wie Carboxylgruppen, Epoxygruppen oder olefinisch ungesättigte Doppelbindungen. Die Vernetzung über die Doppelbindungen des Rückgrats der Bindemittelsysteme oder der zugesetzten Vernetzer erfolgt dabei durch Zusatz von radikalischen Vernetzern. Die übrigen Vernetzungsmechanismen beinhalten Reaktionen zwischen funktionellen Gruppen wie z.B. Carboxylgruppen und Epoxygruppen oder Hydroxylgruppen und Carboxylgruppen bzw. Carbonsäureanhydridgruppen.All Currently used expandable moldings for sealing and acoustically damping Effect of the aforementioned type usually contain polymeric binder based on ethylene-vinyl acetate copolymers, copolymers of the Ethylene with (meth) acrylic esters, which may also contain proportionate (meth) acrylic acid in copolymerized form, random or block copolymers of styrene with butadiene or isoprene or their hydrogenation products. In addition, the binders contain still crosslinking substances or groups ("crosslinkers"). Such crosslinkers can added low molecular weight compounds, the unsaturated double bonds hold such as (Meth) acrylate monomers or oligomers or others chemically reactive groups such as acid anhydrides, Hydroxyl compounds, amines, epoxides or the like, but it can also in the base binder copolymerized functional groups such as carboxyl groups, epoxy groups or olefinically unsaturated double bonds. The networking over the double bonds of the backbone the binder systems or the added crosslinker takes place by addition of radical crosslinkers. The remaining networking mechanisms include reactions between functional groups such as e.g. carboxyl and epoxy groups or hydroxyl groups and carboxyl groups or carboxylic anhydride groups.
So
beschreibt
WO 92/02574 A1 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen von geformten schäumbaren Teilen aus einer Polymerzusammensetzung enthaltend ein Polymer vorzugsweise auf Basis von Ethylenmethylacrylat-Copolymeren, einem Härtungsagens und einem Treibmittel bzw. Schäumungsmittel. Der Herstellprozess beinhaltet eine Trockenmischung des Treibmittels mit einem Wachspulver um eine Trockenmischung („dry blend") von diesen Bestandteilen zu erzeugen, gefolgt von einer Mischung dieses dry blends und allen übrigen Anteilen der Gesamtzusammensetzung in der Schmelze bei einer Temperatur zwischen dem Schmelzpunkt und nicht mehr als 5 bis 10°C oberhalb des Schmelzpunktes des Polymers. Anschließend wird die Schmelzmischung unter geringer Scherung durch Extrusion oder Pressformung zum Formkörper geformt. Als Vernetzungsmittel werden wiederum Peroxidverbindungen offenbart, so dass die schäumbaren Formkörper in einem nachfolgenden Schritt unter Erwärmung gleichzeitig aufschäumen und vernetzt werden.WO 92/02574 A1 describes a process for producing shaped foamable parts from a polymer composition containing a polymer preferably based on ethylene-methyl acrylate copolymers, a curing agent and a foaming agent. The manufacturing process involves dry blending the propellant with a wax powder to produce a dry blend of these ingredients, followed by blending this dry blend and all remaining portions of the total composition in the melt at a temperature between the melting point and not more than 5 to 10 ° C above the melting point of the polymer. Subsequently, the melt mixture is molded under low shear by extrusion or press molding into a shaped article. As a crosslinking agent peroxide compounds are disclosed in turn, so that the foamable moldings are foamed and crosslinked simultaneously in a subsequent step under heating.
US 2004/0101651 A1 beschreibt eine schäumbare Copolymer-Zusammensetzung zum Befestigen einer lichtemittierenden Glaslampe in einer Metallfassung. Das schäumbare oder expandierbare Copolymer basiert auf Ethylenvinylacetat-Copolymeren, Ethylmethylacrylat-Copolymeren oder deren Kombination. Weiterhin lehrt diese Schrift, dass diese Zusammensetzungen neben Treibmitteln zum Auf-schäumen ein chemisches Vernetzungsmittel enthalten soll, es werden als bevorzugte chemische Vernetzungsmittel Peroxide genannt. Die schäumbaren und vernetzungsfähigen Zusammensetzungen werden zunächst in Granulatform hergestellt, daraus werden anschließend die schäumbaren Formkörper durch Spritzguss hergestellt. Gemäß der Lehre dieser Schrift soll das Aufschäumen und Aushärten durch thermische Aktivierung auf Temperaturen zwischen 120°C und 200°C erfolgen. Diese Schrift offenbart weiterhin, dass es vorteilhaft sein kann, zusätzlich zu dem thermisch aktivierbaren Vernetzungsmittel ein Vernetzungsmittel zu zusetzen, das durch Strahlungshärtung eine Vernetzung des polymeren Bindemittels bewirkt, beispielhaft erwähnt werden hierfür Triallylcyanurat, Triallylisocyanurat, Triallyltrimellitat sowie weitere Allylverbindungen.US 2004/0101651 A1 describes a foamable copolymer composition for mounting a light-emitting glass lamp in a metal frame. The foamable or expandable copolymer based on ethylene vinyl acetate copolymers, Ethylmethyl acrylate copolymers or their combination. Farther This paper teaches that these compositions in addition to propellants for foaming should contain a chemical crosslinking agent, it is preferred chemical crosslinkers called peroxides. The foamable and networkable Compositions are first produced in granular form, then the expandable moldings produced by injection molding. According to the teaching of this document should the foaming and curing by thermal activation to temperatures between 120 ° C and 200 ° C. This document further discloses that it may be advantageous additionally to the thermally activatable crosslinking agent, a crosslinking agent To add, by radiation curing, a crosslinking of the polymeric Binder causes, by way of example be mentioned for this triallyl cyanurate, triallyl isocyanurate, Triallyl trimellitate and other allyl compounds.
WO 03/051601 A2 beschreibt ein Verfahren zur Behandlung eines schäumbaren Kunststoffes, bei dem der Kunststoff von einem Ausgangszustand höherer Dichte mittels eines Treibmittels in einem Schäumvorgang in einen aufgeschäumten Zustand geringer Dichte überführt wird, wobei der Kunststoff vor dem Schäumvorgang durch mindestens ein erstes Vernetzungsmittel und während des Schäumvorganges durch mindestens ein zweites Vernetzungsmittel vernetzt wird. Dabei werden als Vernetzungsmittel physikalische und chemische Vernetzungsmittel vorgeschlagen, als physikalisches Vernetzungsmittel soll dabei insbesondere hochenergetische Strahlung verwendet werden, z.B. Elektronenstrahlung oder auch Gammastrahlung. Als chemische Vernetzungsmittel werden Peroxide, insbesondere organische Peroxide vorgeschlagen. Gemäß der Lehre dieser Schrift entsteht bei der ersten Vernetzungsstufe ein teilvernetztes Formteil. Bevorzugt soll das gespritzte Formteil vor dem Schäumvorgang mit einer hochenergetischen Strahlung in Teilbereichen vorvernetzt werden und anschließend beispielsweise in den Hohlraum der Karosserie eines Automobils eingesetzt werden um in einem zweiten Schritt den Schäumvorgang und das zweite chemische Vernetzungsmittel zu aktivieren, um die Polymerketten des Kunststoffformteils weiter unter Aufschäumen zu vernetzen, wodurch die Hohlräume in der Karosserie abgedichtet werden.WHERE 03/051601 A2 describes a process for the treatment of a foamable Plastic, in which the plastic from a starting state of higher density by means of a blowing agent in a foaming process in a foamed state low density is transferred, the plastic before the foaming process by at least a first crosslinking agent and during the foaming is crosslinked by at least one second crosslinking agent. It will be as crosslinking agents, physical and chemical crosslinking agents proposed, as a physical crosslinking agent is intended in particular high energy radiation, e.g. electron beam or gamma radiation. As a chemical crosslinking agent Peroxides, in particular organic peroxides proposed. According to the teaching This document is a partially crosslinked at the first level of crosslinking Molding. Preferably, the injection-molded part before the foaming process pre-crosslinked with a high-energy radiation in partial areas and then For example, be used in the cavity of the body of an automobile in a second step, the foaming process and the second chemical Crosslinking agent to activate the polymer chains of the plastic molding continue with foaming to crosslink, causing the cavities be sealed in the body.
Nachteilig bei den schäumbaren und vernetzten Formteilen des vorgenannten Standes der Technik ist, dass organische Peroxide gegebenenfalls in Verbindung mit ungesättigten Vernetzern zugesetzt werden müssen. Derartige organische Peroxide sind bekanntlich sehr temperaturempfindlich, so dass die Auswahl des Peroxids entscheidend für die Vernetzung und für die erzielbaren Expansionsgrad des Formkörpers ist. Besonders gute Ergebnisse werden erzielt, wenn bei niedrigen Temperaturen vernetzende Peroxide eingesetzt werden. Diese haben allerdings eine sehr niedrige Halbwertzeit, weil diese bereits bei niedrigen Temperaturen den Kunststoff vernetzen, bevor dieser mit einem Treibmittel aufgeschäumt wird. Hieraus resultiert eine unbefriedigende Lagerstabilität der ungeschäumte Formkörper. Ein weitere Nachteil derartiger Formkörper des Standes der Technik ist, dass Schäumvorgang und Vernetzungsvorgang in einer Stufe statt finden, so dass beim Beginn der Erwärmung der Formkörper noch nicht ausreichend vernetzt ist und durch Fließvorgänge während des Aufschmelzens seine ursprünglich gegebene Form verliert, dadurch verläuft der Schäumvorgang nicht isotrop. Die dem Formkörper vor dem Schäumvorgang gegebene Struktur oder Form geht demzufolge in der Regel verloren, da die Schmelze nicht hinreichend formstabil ist.A disadvantage of the foamable and crosslinked moldings of the aforementioned prior art is that organic peroxides may have to be added in conjunction with unsaturated crosslinkers. Such organic peroxides are known to be very sensitive to temperature, so that the choice of peroxide is crucial for the crosslinking and for the achievable degree of expansion of the molding. Particularly good results are achieved when crosslinking peroxides are used at low temperatures. However, these have a very low half-life, because they crosslink the plastic even at low temperatures, before it is foamed with a blowing agent. This results in unsatisfactory storage stability of the unfoamed shaped body. A further disadvantage of such moldings of the prior art is that foaming process and crosslinking process take place in one stage, so that at the beginning of the heating of the moldings is not sufficiently crosslinked and loses its originally given shape by flow processes during reflow, thereby the foaming process proceeds not isotropic. The structure or shape given to the shaped body prior to the foaming process consequently goes into the Re Gel lost because the melt is not sufficiently dimensionally stable.
Die Erfinder haben sich daher die Aufgabe gestellt, derartige Nachteile der expandierbaren Formkörper des vorgenannten Standes der Technik zu überwinden. Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe ist den Patentansprüchen zu entnehmen. Sie besteht im Wesentlichen in der Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung von thermisch expandierbaren Formkörpern auf der Basis von thermoplastischen Homo- und Copolymeren und Treibmitteln, bei dem die expandierbaren Formkörper in nicht expandierter Form mit Hilfe von Beta- oder Gammastrahlung vernetzt werden, ohne dass die Vernetzung durch Zusatz von Vernetzungsmitteln erfolgt. In einem nachfolgenden Schritt werden diese Formkörper unter Erwärmen aufgeschäumt, ohne dass eine weitere Vernetzung erfolgt.The The inventors have therefore set themselves the task of such disadvantages the expandable molding overcome the aforementioned prior art. The inventive solution of Task is the claims refer to. It essentially consists in the provision a method for producing thermally expandable moldings the basis of thermoplastic homo- and copolymers and blowing agents, in which the expandable moldings in unexpanded form using beta or gamma radiation be crosslinked without the crosslinking by addition of crosslinking agents he follows. In a subsequent step, these moldings are under Heat foamed without further networking takes place.
Die Vernetzung der Formkörper ohne den Zusatz von Vernetzungsmitteln erfolgt dabei durch Einwirken von Betastrahlung oder Gammastrahlung, vorzugsweise mit einer Energiedosis von 50 bis 100 kGy, besonders bevorzugt mit einer Energiedosis von 70 bis 80 kGy. Diese Strahlendosis kann dabei entweder mit einem Durchlauf durch die Strahlenquelle erfolgen, es kann jedoch auch not-wendig sein, dass die Formkörper mehrfach die Bestrahlungsquelle durchlaufen müssen, dies ist abhängig von der Strahlungsleistung der Strahlenquelle.The Crosslinking of the moldings without the addition of crosslinking agents takes place by acting of beta radiation or gamma radiation, preferably with an absorbed dose from 50 to 100 kGy, more preferably with an energy dose of 70 to 80 kGy. This radiation dose can be either with a Pass through the radiation source, but it can also be necessary that the moldings multiply have to go through the radiation source, this depends on the radiation power of the radiation source.
Nach der Bestrahlung der Formkörper mit Betastrahlung oder Gammastrahlung ist dieser vollständig vernetzt und wird bei dem nachfolgenden Verfahrensschritt des Erwärmens auf Temperaturen zwischen 90°C und 250°C, vorzugsweise zwischen 110°C und 180°C lediglich unter Aufschäumen expandiert. Dieser Expansionsschritt findet bei der bevorzugten Verwendung der expandierbaren Formkörper zum Abdichten von Hohlräumen oder Hohlprofilen in Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen in der Fertigungslinie des Fahrzeugs statt. Hier wird die Prozesswärme des so genannten KTL Ofens ausgenutzt, um den Aufschäumungsvorgang des expandierbaren Formkörpers auszulösen. Die nach erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Formkörper sind zu diesem Zeitpunkt bereits voll vernetzt, daher erfolgt das Aufschäumen vollständig isotrop, d.h. der Formkörper hat keine Tendenz während des Expansionsvorganges zu kollabieren sondern schäumt in alle vorgegebenen Richtungen gleichmäßig auf. Die Formbeständigkeit des Formkörpers während des thermischen Aufschäumens wird dabei maßgeblich durch die Auswahl der eingesetzten Thermoplasten, insbesondere in Bezug auf ihren Schmelzindex, bestimmt. Für das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung der thermisch expandierbaren Formkörper können eine Vielzahl von thermoplastischen Bindemitteln verwendet werden, wesentlich ist hierbei, dass diese thermoplastischen Polymeren allein durch die Einwirkung von Beta- oder Gammastrahlung ohne den Zusatz von „chemischen" Vernetzern wie Peroxiden, oder niedermolekularen Monomeren oder Oligomeren mit reaktiven Gruppen vernetzbar sind.To the irradiation of the moldings with beta radiation or gamma radiation this is fully networked and becomes at the subsequent step of heating on Temperatures between 90 ° C and 250 ° C, preferably between 110 ° C and 180 ° C only with foaming expanded. This expansion step takes place in the preferred Use of the expandable moldings for sealing cavities or Hollow profiles in vehicles, especially motor vehicles in the Production line of the vehicle instead. Here is the process heat of the so-called KTL furnace exploited to the foaming process of the expandable molding trigger. The method according to the invention produced moldings are already fully networked at this time, so this is done foam Completely isotropic, i. the molded body has no tendency during of the expansion process to collapse but foams in all given directions evenly. The dimensional stability of the molding while of thermal frothing becomes decisive by the choice of thermoplastics used, especially in relation on their melt index, determined. For the inventive method for the preparation of the thermally expandable molded body, a Variety of thermoplastic binders used are essential is here that these thermoplastic polymers alone by the effect of beta or gamma radiation without the addition of "chemical" crosslinkers such as peroxides, or low molecular weight monomers or oligomers having reactive groups are networkable.
Konkrete
Beispiele für
geeignete thermoplastische Polymere zum Einsatz als Bindemittel
für das
erfindungsgemäße Verfahren
sind:
Polyethylen, Polypropylen, Copolymere des Ethylens und
Propylens, Ethylenvinylacetat, Copolymere des Ethylens mit (Meth)acrylsäure und/oder
deren C1 bis C12-Alkylestern,
statistische oder Block-Copolymere des Styrols mit Butadien und/oder
Isopren sowie deren Hydrierungsprodukte, Ethylen/Propylen-Dien-Terpolymere (EPDM),
Polyether-ester-Blockcopolymere, Polyether-amid-Blockcopolymere, thermoplastische Polyurethane oder
deren Mischungen.Specific examples of suitable thermoplastic polymers for use as binders for the process according to the invention are:
Polyethylene, polypropylene, copolymers of ethylene and propylene, ethylene vinyl acetate, copolymers of ethylene with (meth) acrylic acid and / or their C 1 to C 12 alkyl esters, random or block copolymers of styrene with butadiene and / or isoprene and their hydrogenation products, ethylene / Propylene-diene terpolymers (EPDM), polyether-ester block copolymers, polyether-amide block copolymers, thermoplastic polyurethanes or mixtures thereof.
Als Polyethylen können dabei sowohl Polyethylen hoher Dichte (HDPD) als auch niederer Dichte (LDPE) eingesetzt werden. Die Hydrierungsprodukte der Blockcopolymere des Styrols mit Butadien oder Isopren sind auch bekannt als SEPS (Styrol-Ethylen-Propylen-Styrol-Copolymer) bzw. SEBS (Styrol-Ethylen-Butylen-Styrol-Copolymer). Neben den vorgenannten bevorzugt eingesetzten Triblockcopolymeren können auch die entsprechenden Diblockcopolymere mit Styrol-Ethylen-Propylen-Blöcken bzw. Styrol-Ethylen-Butylenblöcken verwendet werden.When Polyethylene can Both high density polyethylene (HDPD) and low density (LDPE) can be used. The hydrogenation products of the block copolymers of styrene with butadiene or isoprene are also known as SEPS (Styrene-ethylene-propylene-styrene copolymer) or SEBS (styrene-ethylene-butylene-styrene copolymer). In addition to the aforementioned preferably used triblock copolymers can also the corresponding diblock copolymers with styrene-ethylene-propylene blocks or Styrene-ethylene-Butylenblöcken be used.
Ganz besonders bevorzugt sind Copolymere des Ethylens mit (Meth)acrylsäure und/oder deren C1 bis C12-Alkylestern z.B. Ethylen-Methylacrylat-Copolymere mit einem Methylacrylat-Anteil von 10 bis 40 Gew.-% (bezogen auf das Copolymer) oder Ethylenvinylacetat- Copolymere mit einem Vinylacetat-Anteil von 5 bis 40 Gew.-% (bezogen auf das Copolymer).Very particular preference is given to copolymers of ethylene with (meth) acrylic acid and / or their C 1 to C 12 alkyl esters, for example ethylene-methyl acrylate copolymers having a methyl acrylate content of from 10 to 40% by weight (based on the copolymer) or ethylene vinyl acetate - Copolymers with a vinyl acetate content of 5 to 40 wt .-% (based on the copolymer).
Zum Erzielen der Aufschäumung während des Expansions- bzw. Schäum-Vorganges können prinzipiell alle gängigen Treibmittel verwendet werden, vorzugsweise werden jedoch organische Treibmittel aus der Klasse der Azoverbindungen, N-Nitrosoverbindungen, Sulfonylhydrazide oder Sulfonylsemicarbazide eingesetzt. Für die erfindungsgemäß zu verwendenden Azoverbindungen seien beispielhaft das Azobisisobutyronitril und insbesondere das Azodicarbonamid genannt, aus der Klasse der Nitrosoverbindungen sei beispielhaft das Di-Nitrosopentamethylentetramin genannt, aus der Klasse der Sulfohydrazide das 4,4'-Oxybis(benzolsulfonsäurehydrazid), das Diphenylsulfon-3,3'-disulfohydrazid oder das Benzol-1,3-disulfohydrazid und aus der Klasse der Semicarbazide das p-Toluolsulfonylsemicarbazid genannt. Es können auch Treibmittel auf rein anorganischer Basis verwendet werden, wie z.B. Azide, Carbonate bzw. Hydrogencarbonate in Kombination mit festen Säuren sowie insbesondere die aus der WO 95/07809 oder US-A-5612386 bekannten Alkalimetall-Silikat-basierenden expandierbaren Treibmittel. An die Stelle der vorgenannten Treibmittel können auch die so genannten expandierbare Mikrohohlkugeln ("expandable microspheres"), d.h. nicht expandierte thermoplastische Polymerpulver treten, die mit niedrigsiedenden organischen Flüssigkeiten getränkt bzw. gefüllt sind. Als Matrixmaterial bzw. Schale enthalten diese expandierbaren Mikrohohlkugeln ein Copolymer aus Acrylnitril mit Vinylidenchlorid und/oder Methylmethacrylat und/oder Methacrylnitril. Derartige "Microspheres" sind beispielsweise in der EP-A-559254, der EP-A-586541 oder der EP-A-594598 beschrieben. Obwohl nicht bevorzugt, können auch bereits expandierte Mikrohohlkugeln verwendet bzw. mit verwendet werden. Gegebenenfalls können diese expandierbaren/expandierten Mikrohohlkugeln in beliebigem Mengenverhältnis mit den oben genannten "chemischen" Treibmitteln kombiniert werden. Die chemischen Treibmittel werden in schäumbaren/expandierbaren Formkörpern in Mengen zwischen 0,1 und 10 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 0,5 und 7 Gew.-%, die Mikrohohlkugeln zwischen 0,1 und 4 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 0,2 und 2 Gew.-% verwendet.In principle, all common blowing agents can be used to achieve the foaming during the expansion or foaming process, but preferably organic blowing agents from the class of the azo compounds, N-nitroso compounds, sulfonyl hydrazides or sulfonyl semicarbazides are used puts. For the azo compounds to be used according to the invention, the azobisisobutyronitrile and in particular the azodicarbonamide are mentioned by way of example; from the class of the nitroso compounds, the di-nitrosopentamethylenetetramine is exemplified, from the class of the sulfohydrazides the 4,4'-oxybis (benzenesulfonic acid) hydrazide, the diphenylsulfone-3, 3'-disulfohydrazide or the benzene-1,3-disulfohydrazide and from the class of semicarbazides called p-Toluolsulfonylsemicarbazid. It is also possible to use propellants based purely on inorganic substances, for example azides, carbonates or bicarbonates in combination with solid acids, and in particular the alkali metal silicate-based expandable propellants known from WO 95/07809 or US Pat. No. 5,612,386. The aforementioned blowing agents may also be replaced by the so-called expandable microspheres, ie non-expanded thermoplastic polymer powders impregnated or filled with low-boiling organic liquids. As matrix material or shell, these expandable hollow microspheres contain a copolymer of acrylonitrile with vinylidene chloride and / or methyl methacrylate and / or methacrylonitrile. Such "microspheres" are described for example in EP-A-559254, EP-A-586541 or EP-A-594598. Although not preferred, already expanded hollow microspheres can be used or used. Optionally, these expandable / expanded hollow microspheres can be combined in any proportion with the above-mentioned "chemical" blowing agents. The chemical blowing agents are in foamable / expandable moldings in amounts between 0.1 and 10 wt .-%, preferably between 0.5 and 7 wt .-%, the hollow microspheres between 0.1 and 4 wt .-%, preferably between 0 , 2 and 2 wt .-% used.
Gegebenenfalls können für die organischen Treibmittel noch so genannte Aktivatoren wie z.B. Zinkoxid in Mengen bis zu 5 Gew.-%, vorzugsweise bis zu 3 Gew.-% eingesetzt werden.Possibly can for the organic blowing agents or so-called activators such. zinc oxide used in amounts of up to 5 wt .-%, preferably up to 3 wt .-% become.
Zusätzlich können die Bindemittel noch ggf. Haftvermittler, Weichmacher sowie weitere Hilfs- und Zusatzstoffe enthalten, insbesondere Füllstoffe wie beispielsweise Kreiden, natürliche gemahlene oder gefällte Calciumcarbonate, Calcium-Magnesiumcarbonate, Silikate, Schwerpart, Graphit sowie ggf. Ruß.In addition, the Binders, if necessary, adhesion promoters, plasticizers and others Auxiliaries and additives contain, in particular fillers such as chalk, natural ground or precipitated calcium carbonates, Calcium magnesium carbonates, Silicates, heavy particles, graphite and possibly soot.
Gegen den thermischen, thermooxidativen oder Ozonabbau der erfindungsgemäßen Formkörper können konventionelle Stabilisatoren, wie z.B. sterisch gehinderte Phenole oder Aminderivate eingesetzt werden. Typische Mengenbereiche für derartige Stabilisatoren sind 0,1 bis 5 Gew.-%.Versus the thermal, thermo-oxidative or ozone degradation of the shaped body according to the invention can conventional Stabilizers, e.g. sterically hindered phenols or amine derivatives be used. Typical quantity ranges for such stabilizers are 0.1 to 5 wt .-%.
Die
expandierbaren Formkörper
herstellbar nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden vorzugsweise
durch Extrusion oder Spritzguß als
Formkörper
für die
Endanwendung konfektioniert und anschließend durch Strahlung mit Beta- oder Gammastrahlung
mit einer Energiedosis von 50 bis 100 kGy, vorzugsweise 70 bis 80
kGy bestrahlt und damit vollständig
vernetzt. Dabei kann vorzugsweise auch auf die sonst notwendigen
Trägermaterialien,
wie sie in der WO 2004/024540, der WO99/32328 oder der
In den nachfolgenden Ausführungsbeispielen soll die Erfindung näher erläutert werden, wobei die Auswahl der Beispiele keine Beschränkung des Erfindungsgegenstandes darstellen soll, sie sollen nur in modellhafter Weise konkrete Ausführungsbeispiele illustrieren. Wenn nicht anders angegeben, sind bei Zusammensetzungen alle Mengenangaben Gewichtsteile.In the following embodiments the invention should be closer explained The selection of examples is not limited to the Invention object should represent, they should only in exemplary Way concrete examples illustrate. Unless otherwise stated, compositions are all quantities are parts by weight.
Beispiel 1example 1
In einem evakuierbaren Laborkneter wurden in der Schmelze eine Mischung aus 10 Teilen Ethylenvinylacetat-Copolymer (Vinylacetatanteil 28 Gew.-%, Schmelzindex nach ASTM D12386 g/min), 34 Teilen Ethylenvinylacetat-Copolymer (Vinylacetatanteil 5 Gew.-%, Schmelzindex 0,5 g/min) und 46 Teilen Ethylenvinylacetat (Vinylacetatanteil 33 Gew.-%, Schmelzindex 400 g/min), 2 Teile Zinkoxid, 6 Teile Azodicarbonamid, ein Teil 2,2-Methylen-bis-(4-methyl-6-tert.-butylphenol), und ein Teil N,N-Ninitroso-Pentamethylentetramin bis zur Homogenität gemischt. Anschließend wurde durch Extrusion ein plattenförmiger Formkörper mit den Abmessungen 30 × 50 × 3mm geformt.In an evacuable laboratory kneader in the melt, a mixture of 10 parts of ethylene vinyl acetate copolymer (vinyl acetate content 28 wt .-%, melt index ASTM D12386 g / min), 34 parts of ethylene vinyl acetate copolymer (vinyl acetate content 5 wt .-%, melt index 0.5 g / min) and 46 parts of ethylene vinyl acetate (vinyl acetate content 33% by weight, melt index 400 g / min), 2 parts of zinc oxide, 6 parts of azodicarbonamide, one part of 2,2-methylenebis (4-methyl-6-tert. -butylphenol), and a part N, N-ninitroso-pentamethylenetetramine up to Homogeneity mixed. Subsequently, a plate-shaped molded article having dimensions of 30 × 50 × 3 mm was formed by extrusion.
Dieser Formkörper wurde dann einer Gammastrahlendosis von 75 kGy ausgesetzt. Anschließend wurde dieser Formkörper 30 min. auf 180°C erhitzt, wobei eine Expansionsrate von 1200% gemessen wurde, ohne dass es zur Kollabierung und zum Formverlust des Formkörpers während der Expansion kam.This moldings was then exposed to a gamma ray dose of 75 kGy. Subsequently was this shaped body 30 min. to 180 ° C heated, with an expansion rate of 1200% was measured, without that it collapses and loses its shape during the molding Expansion came.
Für die Ermittlung
der Lagerstabilität
wurden einige Formkörper
12 Wochen bei –20°C, Raumtemperatur
(RT) und +40°C
gelagert und nach Ablauf dieser Lagerzeit thermisch expandiert.
Beispiel 2 (Vergleich)Example 2 (comparison)
In einem evakuierbaren Laborkneter wurden in der Schmelze eine Mischung aus 10 Teilen Ethylenvinylacetat-Copolymer (Vinylacetatanteil 28 Gew.-%, Schmelzindex nach ASTM D12386 g/min), 34 Teilen Ethylenvinylacetat-Copolymer (Vinylacetatanteil 5 Gew.-%, Schmelzindex 0,5 g/min) und 46 Teilen Ethylenvinylacetat (Vinylacetatanteil 33 Gew.-%, Schmelzindex 400 g/min), 2 Teile Zinkoxid, 6 Teile Azodicarbonamid, ein Teil 2,2-Methylen-bis-(4-methyl-6-tert.- butylphenol), und ein Teil N,N-Ninitroso-Pentamethylentetramin und zusätzlich 2 Teile Dicumylperoxid bis zur Homogenität gemischt. Anschließend wurde durch Extrusion ein plattenförmiger Formkörper mit den Abmessungen 30 × 50 × 3mm geformt.In An evacuable laboratory kneader was melted in a mixture from 10 parts of ethylene vinyl acetate copolymer (vinyl acetate fraction 28 % By weight, melt index according to ASTM D12386 g / min), 34 parts of ethylene vinyl acetate copolymer (vinyl acetate content 5% by weight, melt index 0.5 g / min) and 46 parts of ethylene vinyl acetate (Vinyl acetate content 33% by weight, melt index 400 g / min), 2 parts zinc oxide, 6 parts of azodicarbonamide, one part of 2,2-methylenebis (4-methyl-6-tert-butylphenol), and one part N, N-ninitroso-pentamethylenetetramine and additionally 2 Dicumyl peroxide parts mixed until homogeneous. Subsequently was by extrusion a plate-shaped moldings shaped with the dimensions 30 × 50 × 3mm.
Anschließend wurde dieser Formkörper 30 min. auf 180°C erhitzt, wobei eine Expansionsrate von 600% gemessen wurde. Der geringere Expansionsgrad ist vermutlich damit zu erklären, dass ein Teil des Peroxids bei der Herstellung bzw. Formgebung (Extrusion) des Formkörpers (Temperaturbereich 120–160°C) bereits zerfallen ist und es somit zu einer Teil zum Formverlust des Formkörpers während der Expansion kam.Subsequently was this shaped body 30 min. to 180 ° C heated, with an expansion rate of 600% was measured. Of the lower degree of expansion is probably explained by the fact that a part of the peroxide in the production or molding (extrusion) of the molding (Temperature range 120-160 ° C) already has fallen apart and thus it is a part of the loss of shape of the molding during the Expansion came.
Für die Ermittlung
der Lagerstabilität
wurden wie im Beispiel 1 einige Formkörper 12 Wochen bei –20°C, Raumtemperatur
(RT) und +40°C
gelagert und nach Ablauf dieser Lagerzeit thermisch expandiert.
Die Lagerungsversuche bei den Formkörpern des Vergleichsversuches gemäß Stand der Technik zeigten während der Lagerzeit einen erheblichen, unerwünschten Abfall des Expansionsgrades im Vergleich zu den erfindungsgemäß hergestellten Formkörpern.The Storage experiments with the moldings of the comparative experiment according to the state the technique showed during the storage time a significant, undesirable drop in the degree of expansion in comparison to the moldings produced according to the invention.
Claims (8)
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