DE69432606T2

DE69432606T2 - Biologisch abbaubarer Schaumstoff

Info

Publication number: DE69432606T2
Application number: DE69432606T
Authority: DE
Inventors: Motoyasu Fuji-shi Nakanishi
Original assignee: Suzuki Sogyo Co Ltd
Current assignee: Suzuki Sogyo Co Ltd
Priority date: 1993-07-13
Filing date: 1994-07-13
Publication date: 2004-03-25
Anticipated expiration: 2014-07-14
Also published as: EP0634261A1; DE69406366D1; US5602188A; EP0785055A3; EP0785055A2; DE69406366T2; US5849339A; EP0785055B1; EP0634261B1; US6228898B1; DE69432606D1; US6626654B1

Description

Diese Erfindung betrifft biologisch abbaubaren Schaumstoff.
Kunstharz wird wegen der zufriedenstellenden Eigenschaften bezüglich Massenfertigung, Formbarkeit und Haltbarkeit im allgemeinen in vielen Industriebereichen eingesetzt. Schaumstoff hat insbesondere ein geringes Gewicht und weist erhöhte Polsterungs- bzw. Dämmeigenschaften auf. Daher wird er in verschiedenen Formen, bspw. als Schutzhülle für zerbrechliche Gegenstände, wie Glasprodukte, als stoßdämpfendes Material zum Verpacken, für Tafelgeschirr, als Wärmeisolationsmaterial, Schallisolationsmaterial und dergleichen weithin verwendet. Dadurch hat jedoch die Menge an zu entsorgenden Kunstharzprodukten erheblich zugenommen, was zu verschiedenen schweren Problemen führt.
Insbesondere entsteht bei der Verbrennung von Kunstharz eine große Menge schädlicher Gase, die zur Luftverschmutzung führen. Wird Kunstharz über ein anderes Verfahren als Verbrennung entsorgt, kommt es zur Umweltverschmutzung, da es gegenüber Oxidation, und Zersetzung durch Licht und Ozon beständig ist. Kunstharz hat auch zahlreiche intermolekulare Bindungen, so daß bei der Verbrennung viel Wärme entsteht, wodurch der Ofen beschädigt wird und er somit eine niedrige Lebensdauer hat.
Angesichts der vorhergehenden Ausführungen wurde biologisch abbaubarem Harz große Aufmerksamkeit gewidmet, und es wur den intensive Bemühungen unternommen, ein biologisch abbaubares Harz zu entwickeln.
Die Verarbeitung von biologisch abbaubarem Harz zu einem Folienmaterial wird nun in Kürze in die Praxis umgesetzt. Auch die Entwicklung des Verschäumens von biologisch abbaubarem Harz hat seine Anwendungsmöglichkeiten erweitert, so daß die Vorteile von biologisch abbaubarem Harz weitreichender sind. Zu den im Stand der Technik gängigen Verfahren zum Verschäumen von Kunstharz gehören bspw. ein Verfahren zum Erzeugen geschäumter Kügelchen, das folgende Schritte beinhaltet, nämlich das Zugeben von Styrolkügelchen in eine Form und Dazugeben von Wasserdampf, gefolgt von einer Druckminderung, ein Verfahren zum Verschäumen von Kunstharz durch Beschicken eines Extruders mit bspw. Styrolharz und einem Schäumungsmittel, wie einem organischen Lösungsmittel oder dergleichen, so daß das Harz aufgrund der Druckminderung, die beim Extrudieren des Harzes erfolgt, verschäumt wird, und dergleichen.
Diese beschriebenen herkömmlichen chemischen Verschäumungstechniken zum Verschäumen von Kunstharz können jedoch biologisch abbaubares Harz nicht zufriedenstellend verschäumen, und zwar aufgrund der Beziehung zwischen dem Erweichungspunkt oder Schmelzpunkt des Harzes und der Schäumungstemperatur des Schäumungsmittels und dergleichen. Die Verfahren zum hochgradigen Verschäumen eines biologisch abbaubaren Harzes und Formen des geschäumten Harzes weisen daher viele Probleme auf.
Das erste Problem tritt auf, wenn ein biologisch abbaubarer Schaumstoff bspw. durch eine Spritzgußmaschine hergestellt werden soll, die zur Produktion eines herkömmlichen Schaumstoffs verwendet wird. Wird insbesondere das biologisch abbaubare, durch Erhitzen und Druckbeaufschlagung in einem Zylinder fluidisierte Harz durch eine Düse des Zylinders in eine Spritzform extrudiert, wodurch der Druck gemindert werden soll, verdampft die Feuchtigkeit im Harz, was zu Ausdehnung führt. Die Temperatur der verdampften Feuchtigkeit sinkt dann, so daß diese als Dampf in der Form verbleibt oder auf der Innenseite der Form oder einer Außenoberfläche eines geformten Produkts kondensiert. Biologisch abbaubares Harz ist im allgemeinen hygroskopischer, so daß es bei Kontakt mit Feuchtigkeit leicht erweicht und aufquillt. Insbesondere hat eine Lage einzelner Schaumstoffzellen auf der Außenseite eines geformten Produkts eine viel geringere Dicke, so daß diese leicht erweicht, wenn sie kondensiertes Wasser aufnimmt. Dadurch fallen die Schaumstoffzellen leicht in sich zusammen. Ein solches Zusammenfallen der Zellen wird auch durch neuerliche Adhäsion der aus dem Harz in die Zellen ausdampfenden Feuchtigkeit verursacht. Das Zusammenfallen bewirkt, daß Teile des geformten Produkts, deren Zellen zusammengefallen sind, schrumpfen, so daß sich das geformte Produkt verformt. Wenn das so verformte Formprodukt erstarrt, hat es eine feste Form, die im wesentlichen frei von jeglichen Schaumzellen ist. Das so durch Spritzguß erhaltene geformte Produkt weist daher nicht die gewünschte Dämpfungseigenschaften auf.
Ein zweites Problem besteht darin, daß die herkömmlichen chemischen Verschäumungstechniken kein geschäumtes Produkt mit gewünschter Konfiguration und mit ausreichender Dämpfungsfunktion bereitstellen. Insbesondere beginnt das Verschäumen von biologisch abbaubarem Harz mit dem Verlassen des Überdruckruckzustandes, jedoch kann das Harz wegen der erhöhten Viskosität bei der durch Erhitzen erzielten Fluidisierung sehr schwer die Tiefen der Spritzform erreichen. Somit erfolgt das Verschäumen des biologisch abbaubaren Harzes partiell, bevor es nach dem Extrudieren aus dem Zy linder die Tiefen der Spritzform erreicht, was dazu führt, daß ein Teil des Harzes, das in der Tiefe der Form verschäumt werden soll, bereits in der Mitte der Form schäumt, so daß in dem Schaumstoff Hohlräume und/oder Lücken entstehen. Ein solches Problem tritt in Spritzformen mit komplizierter Konfiguration auf. Der so gebildete Schaum aus biologisch abbaubarem Harz wird durch das anschließend extrudierte biologisch abbaubare Harz zusammengedrückt, so daß der Teil des Harzes, der bereits auf dem Weg in die Tiefen der Form aufgeschäumt war, durch das nachher extrudierte Harz zerquetscht wird. Im Stand der Technik läßt sich der Schaumstoff somit nicht in einer gewünschten Konfiguration herstellen. Der Schaumstoff weist zudem keine zufriedenstellenden Dämpfungseigenschaften auf.
Ein drittes Problem tritt aufgrund der Freisetzung des durch Erhitzen und Druckbeaufschlagung fluidisierten biologisch abbaubaren Harzes aus der erhitzten Überdruckumgebung auf. Durch die Freisetzung des fluidisierten Harzes verdampft die in dem Harz enthaltene Feuchtigkeit und dehnt sich aus, wodurch das Harz aufschäumt und Zellen erhalten werden, wobei die Temperatur der Zellen aufgrund der Verdampfung der Feuchtigkeit auf einen Wert von etwa 100°C sinkt. Dadurch schrumpfen die Zellen etwas und erstarren dann im geschrumpften Zustand. Die Zellen schrumpfen auch etwas durch den die Zellen umgebenden Wasserdampf. Solche Zellen vereinigen sich miteinander zu einem Schaum. Somit treten Hohlräume und/oder Lücken in dem erstarrten Schaum auf, so daß die Grenzen zwischen den Zellen unterbrochen sind. Der Schaum eignet sich dann nicht zur Verwendung als Dämpfungsmaterial.
Ein viertes Problem, das bei herkömmlichen chemischen Verschäumungstechniken auftritt, ergibt sich bei der Bildung einer Unterdruckumgebung. Soll insbesondere eine erhitzte und unter Druck stehende Atmosphäre, in der sich das biologisch abbaubare Harz befindet, in eine Unterdruckumgebung umgewandelt werden, wird gewöhnlich eine Evakuierungs- oder Vakuumpumpe eingesetzt. Leider dauert der Aufbau einer solchen Unterdruckumgebung sehr lange, so daß die durch die Änderung herbeigeführte Druckminderung langsam oder inaktiv abläuft. Dadurch haftet erneut nicht vollständig ausgedampfte Feuchtigkeit an den Zellen, wodurch die Zellen erweichen und anschließend zusammenbrechen, was die Eigenschaften oder die Qualität des resultierenden Schaumstoffs verschlechtert. Zur Verhinderung einer solchen neuerlichen Anhaftung von Feuchtigkeit an den Zellen erwägt man, die Bildung der Unterdruckatmosphäre mit einer großen Vakuumpumpe oder dergleichen herbeizuführen, so daß die zum Evakuieren nötige Zeit verringert wird. Dies verursacht einen erheblichen Anstieg der Kosten für die Herstellung des Schaums.
Zudem erhöht. sich der Einspritzwiderstand, wenn das biologisch abbaubare Harz aus einer Düse eines Zylinders einer Spritzgußmaschine in eine Spritzform gespritzt wird, die sich in einer geschlossenen Atmosphäre befindet. Zur Vermeidung des Problems muß eine große Spritzgußmaschine verwendet werden. Leider steigen dadurch die Ausrüstungskosten und daher die Herstellungskosten. Zur Bildung eines Schaums mit hoher Konfigurationsgenauigkeit ist es erforderlich, daß sich das biologisch abbaubare Harz in der Form verteilen kann. Dies wird vorteilhafterweise dadurch erreicht, daß die Atmosphäre in der Spritzform während des Spritzformens unter Druck gehalten wird. Dadurch steigt jedoch der Einspritzwiderstand weiter, was den vorstehend beschriebenen Nachteil noch verstärkt.
Die EP-A-4356538 beschreibt ein biologisch abbaubares geschäumtes Polyolefinharz gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie seine Herstellung durch Erhitzen und Ausdehnung eines Gemisch des Harzes und eines wasserhaltigen natürlichen Cellulosematerials.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der vorstehenden Nachteile des Standes der Technik geschaffen.
Eine Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines biologisch abbaubaren Schaumstoffs, der im wesentlichen keine unterbrochenen Grenzen zwischen den Zellen aufweist, selbst wenn in dem biologisch abbaubaren aufgeschäumten Harz ein Hohlraum und/oder eine Lücke auftritt.
Erfindungsgemäß umfaßt das biologisch abbaubare Harz eine Kombination aus einem ersten biologisch abbaubaren Harzbestandteil mit einem Schmelzpunkt von 100°C oder höher (oder einem biologisch abbaubaren Hauptharzbestandteil) und einem zweiten biologisch abbaubaren. Harzbestandteil mit einem Schmelzpunkt von 100°C oder weniger (oder einem biologisch abbaubaren Harzbestandteil mit niedrigem Schmelzpunkt), wobei der Schmelzpunkt des zweiten biologisch abbaubaren Harzes kleiner ist als der Schmelzpunkt des ersten biologisch abbaubaren Harzes.
Bei einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform kann der zweite biologisch abbaubare Harzbestandteil ausgewählt sein aus Polycaprolacton und einem Polycaprolacton enthaltenden Material.
Bei einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform kann das biologisch abbaubare Harz eine Substanz aufweisen, die ausgewählt ist aus mehrwertigen Alkoholen und Derivaten davon, die dazu gegeben werden.
Somit wird im erfindungsgemäßen Schaumstoff der zweite biologisch abbaubare Harzbestandteil davor bewahrt, sofort zu erstarren, so daß er in Bezug auf den ersten biologisch abbaubaren Harzbestandteil eine Klebefunktion ausübt. Selbst wenn leider somit Hohlräume und/oder Lücken in dem aufgeschäumten biologisch abbaubaren Harz entstehen, können die Zellen des aufgeschäumten Harzes über den zweiten Harzbestandteil aneinander haften, so daß ein Schaum zufriedenstellender Qualität erhalten wird.
Wird der zweite biologisch abbaubare Harzbestandteil ausgewählt aus Polycaprolacton und einem polycaprolacto enthaltenden Material, ist die Klebefunktion des biologisch abbaubaren Harzbestandteils wesentlich verbessert. Sind dem biologisch abbaubaren Harz mehrwertige Alkohole und Derivate davon zugesetzt worden, erhöht sich der Siedepunkt der im Harz enthaltenen Feuchtigkeit, so daß sich auch eine Weichmacherfunktion ergibt, und die Zellen des geschäumten biologisch abbaubaren Harzes dicht und gleichförmig werden.
Das biologisch abbaubare Harz-Ausgangsmaterial. enthält Feuchtigkeit und das biologisch abbaubare Harz. Es kann bspw. das biologisch abbaubare Harz und ein hygroskopisches feinteiliges Material enthalten, in dem Feuchtigkeit absorbiert ist, und das dem biologisch abbaubaren Harz zugesetzt ist. Das biologisch abbaubare Harz-Ausgangsmaterial kann auch Feuchtigkeit, das biologisch abbaubare Harz und ein wasserabweisendes Material enthalten. Das Ausgangsmaterial dieser Zusammensetzungen gewährleistet das gewünschte Aufschäumen des Harzes und ermöglicht, daß es fein und gleichmäßig aufschäumt.
Das wasserabweisende Material kann auch ein Material enthalten, das nicht vollständig verdampft, wenn das fluidisierte Harz aus der erwärmten und unter Druck stehenden Umgebung freigelassen wird. Das Material kann ein natürliches Fettsäurepolymer beinhalten. Das Polymer bedeckt bei Verwendung als wasserabweisenden Material die Zellen des aufgeschäumten Harzes, so daß diesen Wasserabweisungseigenschaften verliehen werden und die Zellen bei Kontakt mit Wasser nicht mehr zusammenfallen können.
Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung des erfindungsgemäßen Schaums sind in der EP-A-0634261 (Anmeldung Nr. 94305110.2, aus der diese Anmeldung durch Teilung hervorgegangen ist) beschrieben.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Diese und weitere Aufgaben sowie viele der Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung unter Berücksichtigung der beiliegenden Zeichnungen besser verstanden, in denen:
1 eine vertikale Schnittansicht im Seitenriß ist, die generell ein Beispiel für eine Vorrichtung zeigt, die sich zur Verwendung für die Anwendung einer Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen eines erfindungsgemäßen biologisch abbaubaren Schaumstoffs eignet
2(a) bis 2(c) jeweils eine schematische Schnittansicht ist, die jeweils die Schritte des Verfahrens gemäß 1 zeigen
3 eine Perspektivansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen biologisch abbaubaren Schaumstoffs ist
4 eine vertikale Schnittansicht im Seitenriß ist, die einen wesentlichen Teil eines weiteren Beispiels für die zur Anwendung des Verfahrens gemäß 1 geeigneten Vorrichtung zeigt und
5 eine vertikale Schnittansicht im Seitenriß ist, die einen wesentlichen Teil eines weiteren Beispiels für die zur Anwendung des Verfahrens gemäß 1 geeignete Vorrichtung zeigt.
EINGEHENDE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachstehend wird die vorliegende Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
Die vorliegende Erfindung betrifft einen biologisch abbaubaren Schaumstoff, der in den 2 und 3 allgemein mit dem Bezugszeichen B bezeichnet wird. Der biologisch abbaubare Schaumstoff B wird durch Aufschäumen von biologisch abbaubarem Harz mittels der beim Verdampfen der Feuchtigkeit entstehenden Expansionskraft hergestellt. Das biologisch abbaubare Harz besteht aus einem ersten biologisch abbaubaren Harzbestandteil mit einem Schmelzpunkt von 100°C oder höher (nachstehend als biologisch abbaubarer Hauptharzbestandteil bezeichnet) und einem zweiten biologisch abbaubaren Harzbestandteil mit einem Schmelzpunkt von 100°C oder weniger (nachstehend auch als niedrig schmelzender biologisch abbaubarer Harzbestandteil bezeichnet), wobei der Schmelzpunkt des zweiten biologisch abbaubaren Harzes kleiner ist als der Schmelzpunkt des ersten biologisch abbaubaren Harzes.
Der hier verwendete Begriff "biologisch abbaubares Harz" steht für ein Harzmaterial, dessen physikalische Eigenschaften aufgrund einer biologischen Wirkung gesenkt werden, und ein solches biologisch abbaubares Harz beinhaltet ein Harz, das als solches vollständig zersetzt werden kann und ein Harz, das mit einem schwer zersetzbaren Harz gemischt ist, was dazu führt, daß es schlechter werdende Eigenschaften aufweist. Das Harz des erstgenannten Typs beinhaltet mikrobielle Produkte, Produkte aus natürlichen hochmolekularen Substanzen, Produkte aus Rohölmaterialien und dergleichen, und das des letztgenannten Typs beinhaltet Gemische mit Stärke, Gemische mit aliphatischen Polyestern und dergleichen. Der biologische Abbau des biologisch abbaubaren Harzes umfaßt den biologischen Abbau durch ein Enzym, wie Lipase, Amylase, Cellulase, Protease oder dergleichen, durch Mikroorganismen in Aktivschlamm oder dergleichen, durch Boden in einer natürlichen Umgebung, wie Wald oder Anbaugebiete.
Das biologisch abbaubare Harz umfaßt insbesondere Polyhydroxybuttersäure und deren Derivate, Pullulan, ein Cellulose-Chitosan-Gemisch, eine Esterverbindung von Cellulose, Amylose oder Holzmehl, ein Polyester-Nylon-Copolymer, und ein Gemisch aus Stärke und Polyethylen, sowie Polyvinylalkohol, Polyether, Polyurethan, Polyamid und dergleichen. Diese Materialien haben im Wesentlichen einen niedrigen Schmelzpunkt und zersetzen sich leicht in Gegenwart von Wasser.
Der erste biologisch abbaubare Harzbestandteil mit mehr als 100°C oder der biologisch abbaubare Hauptharzbestandteil, welcher kommerziell erhältlich ist, umfaßt ein Harz, daß unter "Mater-Bi" (eingetragenes Warenzeichen) von Nippon, Gosei Kagaku Kabushiki Kaishi, Japan, verkauft wird. Das Harz wurde von der zur Montedison-Gruppe, Italien, gehörenden Firma Novamont entwickelt, und es soll ein thermoplastische biologisch abbaubares Polymer sein, das Derivate aus einer Vielzahl landwirtschaftlicher Produkte, wie Stärke und dergleichen und denaturierten Polyvinylalkohol umfaßt, wobei die Derivate und der Alkohol auf Molekülebene miteinander in Kontakt kommen, so daß sie durch Wasserstoffbrücken aneinander binden. Außerdem soll das biologisch abbaubare Harz durch Absorption von Feuchtigkeit aufquellen, so daß sein biologischer Abbau gefördert wird und es somit die gleich biologische Zersetzbarkeit wie Papier in einer Umgebung mit Mikroorganismen-Vorkommen hat. Neben dem vorstehend beschriebenen "Mater-Bi" läßt sich bspw. Acetat, d. h. eine Esterverbindung von Cellulose natürlich als erster biologisch abbaubarer Harzbestandteil mit einem Schmelzpunkt über 100°C verwenden.
Der niedrig schmelzende biologisch abbaubare Harzbestandteil ermöglicht, daß die Wände der Schaumzellen soweit wie möglich aneinander haften, sogar wenn bei der Herstellung des biologisch abbaubaren Harzes zu einem Schaum Hohlräume oder Lücken in dem biologisch abbaubaren Harz auftreten. In der vorliegenden Erfindung kann bspw. ein Polycaprolacton oder ein Polycaprolacton enthaltendes Material vorzugsweise für den niedrig schmelzenden biologisch abbaubaren Harzbestandteil verwendet werden. Ein solcher niedrig schmelzender biologisch abbaubarer Harzbestandteil, der kommerziell erhältlich sein kann, umfaßt ein Harz, das unter dem Handelsnamen "Tone" von Nippon Unicar Kabushiki Kaisha, Japan, erhältlich ist. Das kommerziell erhältliche Harz "Tone" umfaßt Polycaprolacton, d. h. ein aliphatischer Polyester, der chemisch synthetisiert wird, und sich vollständig zersetzt.
Erfindungsgemäß können in dem biologisch abbaubaren Harz auch mehrwertige Alkohole und/oder Derivate davon zugegeben sein. Insbesondere Glycole werden vorzugsweise zu dem Harz gegeben. Die Zugabe mehrwertiger Alkohole oder der Derivate ermöglicht, daß der Siedepunkt der Feuchtigkeit in dem biologisch abbaubaren Harz steigt, so daß die Feuchtigkeit auch eine Weichmacherfunktion hat. Die mehrwertigen Alkohole und die Derivate an sich wirken auch als Weichmacher, so daß die Zellen des aufgeschäumten biologisch abbaubaren Harzes kompakt und gleichförmig werden. Die mehrwertigen Alkohole und Derivate umfassen Glycerin, Polyethylenglycol und dergleichen, und Derivate davon.
Eine Vorrichtung, die es gewährleistet, daß Feuchtigkeit in dem biologisch abbaubaren Harz enthalten oder vorhanden ist, ist nicht auf eine bestimmte Vorrichtung eingeschränkt. Eine geeignete Menge an Feuchtigkeit kann bspw. vorher in dem Harz enthalten sein, wenn Pellets des biologisch abbaubaren Harzes zum Schäumen gebildet werden. Alternativ wird ein vorbehandlungsschritt bereitgestellt, der es gewährleistet, daß eine hinreichende Menge Feuchtigkeit in den Harzpartikeln positiv enthalten ist. Die Feuchtigkeit kann alternativ direkt mit dem biologisch abbaubaren Harz in einen Trichter geladen werden oder mit einer Knetvorrichtung. Man beachte, daß das Beschicken des biologisch abbaubaren Harzes und der Feuchtigkeit nicht auf eine bestimmte Weise eingeschränkt ist. Die Zugabe eines feinteiligen hygroskopischen Materials, in dem zuvor Feuchtigkeit absorbierte, wie bspw. Talk oder Siliciumdioxid, zu dem biologisch abbaubaren Harz, wie in den Pellets zum Aufschäumen, ermöglicht, daß sich ein Schaum mit feinporigen und gleichmäßigen Zellen erhalten läßt, weil die Feuchtigkeit in den Feinpartikeln eine bessere Kompatibilität und Dispersion in Bezug auf das biologisch abbaubare Harz aufweist, als die Feuchtigkeit, die direkt dazu gegeben wird, und die ursprüngliche Feuchtigkeit in den Feinpartikeln steuert zum Aufschäumen des Harzes bei.
Der erfindungsgemäße biologisch abbaubare Harzschaum B wird durch Aufschäumen des biologisch abbaubaren Harzes, das durch Erwärmen und Unterdrucksetzen mittels Expansionskraft durch die darin enthaltene Flüssigkeit fluidisiert gehalten wird, hergestellt. Zu diesem Zeitpunkt wird die Temperatur des resultierenden Schaumstoffs durch Verdampfen der Feuchtigkeit auf etwa 100°C gesenkt. Dadurch erhärtet der biologisch abbaubare Hauptharzbestandteil oder der erste biologisch abbaubare Harzbestandteil, weil dessen Schmelzpunkt 100°C oder höher ist, wohingegen der niedrigschmelzende Harzbestandteil oder der zweite biologisch abbaubare Harzbestandteil nicht erstarrt, weil sein Schmelzpunkt 100°C oder niedriger ist, und der Schmelzpunkt des zweiten biologisch abbaubaren Harzes kleiner als ist der Schmelzpunkt des ersten biologisch abbaubaren Harzes, so daß der letztgenannte Bestandteil in Bezug auf den vorhergenannten Bestandteil als Klebemittel wirkt. Selbst wenn Hohlräume und/oder Lücken bei der Herstellung in dem Schaumstoff auftreten, haften die Wände zwischen den Zellen des Schaumstoffs wesentlich aneinander, so daß der biologisch abbaubare Schaumstoff B zufriedenstellende Qualität aufweist.
Enthält das biologisch abbaubare Harz-Ausgangsmaterial für den erfindungsgemäßen biologisch abbaubaren Schaumstoff B Feuchtigkeit, das biologisch abbaubare Harz und ein wasserabweisendes Material, können das wasserabweisende Material und die Feuchtigkeit vorher in dem biologisch abbaubaren Harz sein oder dazu gegeben werden, und anschließend das Ausgangsmaterial in eine Spritzgußmaschine überführt werden, weil das biologisch abbaubare Harz unter einer Erwärmungs- und Druckbeaufschlagungs-Bedingung und in Gegenwart des wasserabweisenden Materials und einer erheblichen Menge Feuchtigkeit gehalten wird. Das wasserabweisende Material kann Silikonverbindungen, Fluorverbindungen, Wachse, Poly mere einer höheren Fettsäure und dergleichen beinhalten. In der veranschaulichten Ausführungsform können ein kommerziell erhältliches Material, das von Kabushiki Kaisha Sigma Gijutu Kenkyujo hergestellt wird und von Tonen Kabushiki Kaisha unter dem Handelsnamen "Sigma Coat" verkauft wird, und vorwiegend aus Polymeren einer höheren aliphatischen Säure besteht, und Wachse als wasserabweisendes Material verwendet werden. Die Zugabe von wasserabweisendem Material zu dem biologisch abbaubaren Harz kann bspw. erfolgen, indem das wasserabweisende Material ("Sigma Coat") mit Wasser verdünnt wird, und dann erwärmt wird, so daß es eine Emulsion bildet, gefolgt von Zugabe der Emulsion dazu. Dadurch können das wasserabweisende Material und die Feuchtigkeit gleichzeitig zu dem biologisch abbaubaren Harz gegeben werden. Alternativ erfolgen die Zugabe des wasserabweisenden Materials und der Feuchtigkeit zu dem biologisch abbaubaren Material getrennt voneinander. Zu diesem Zweck kann das wasserabweisende Material zu dem feuchtigkeitshaltigen biologisch abbaubaren Harz zugegeben werden. Der so erhaltene erfindungsgemäße biologisch abbaubare Schaumstoff B ist nicht auf eine Anwendung als Dämpfungsmaterial eingeschränkt. Es kann bei verschiedenen Anwendungen verwendet werden, wie als Wärmeisolationsmaterial, Schallisolationsmaterial und dergleichen, wie bei einem herkömmlichen Styrolschaumstoffmaterial.
Nachstehend wird ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen biologisch abbaubaren Schaumstoffs sowie eine geeignete Vorrichtung zur Verwendung bei der Ausübung des Verfahrens beschrieben. Zuerst wird die Vorrichtung anhand der 1 beschrieben.
Die Vorrichtung umfaßt einen Zylinder 1, der in die Form ähnlich eines zylindrischen Behälters gebracht wurde, der auf seinem oberen Bereich eines hinteren Endabschnitts mit einem Trichter 11 ausgestattet ist, durch den ein biologisch abbaubares Harzausgangsmaterial für einen Schaumstoff in den Zylinder 1 geschickt wird. Der Zylinder 1 hat an seinem distalen Ende eine verengte Öffnung und hat um seinem Außenrand ein Heizgerät.
Der Zylinder 1 weist im Inneren eine Schnecke 2 auf, die sich in dessen Längsrichtung erstreckt und die sich nahe dessen inneren Oberfläche befindet. Die Schnecke 2 ist so angeordnet, daß ihr Hinterende durch eine am Hinterende des Zylinders 1 befindliche Öffnung nach außen ragt und mit dem Vorderteil eines Hydraulikmotors 21 verbunden ist, mit dem die Schnecke 2 gedreht wird. Am hinteren Abschnitt des Hydraulikmotors 21 ist ein Kolben 23 befestigt, der gleitend in einem Einspritzzylinder 22 aufgenommen ist, so daß der Kolben 23, der Hydraulikmotor 21 und die Schnecke 2 in einem Stück hydraulisch miteinander in Längsrichtung des Zylinders 1 bewegt werden, und die Schnecke 2 vom Hydraulikmotor 21 gedreht wird.
Somit wird eine Einspritzmaschine S, d. h. eine sogenannte Einspritzmaschine vom In-Line-Schneckentyp konstruiert. Die Einspritzvorrichtung S hat an ihrem distalen Endabschnitt eine luftdurchlässige Spritzform A, die einen festen Formteil 3 mit einem Hohlraum 31 besitzt, der mit der verengten Öffnung 1a des Zylinders 1 kommuniziert, und einen beweglichen Formteil 4, der mit einem Kern 41 ausgestattet ist. In der veranschaulichten Ausführungsform ist der Hohlraum 31 in einer ähnlichen Konfiguration wie eine im Wesentlichen dreieckigen Pyramide ausgebildet, und der Kern 41 ist in einer dem Hohlraum 31 entsprechenden Form ähnlich wie eine dreieckige Pyramide ausgebildet, ist jedoch um die Dicke des geformten Produkts aus Schaumstoff B kleiner als der Hohlraum 31 (3). Die so konstruierten festen und beweglichen Formteile 3 und 4 sind zusammengeklammert, so daß sie einen Raum aus einer dreikantigen Struktur umgrenzen, von der drei Seiten rechtwinklig zu einander stehen, so daß daraus resultierend ein solches Formprodukt oder ein Produkt aus biologisch abbaubarem Schaumstoff wie in 3 gezeigt geschaffen wird.
Die Bezugszahl 40 bezeichnet einen Formklammermechanismus, der in Kombination mit der Spritzform A angeordnet ist, wobei der Mechanismus Verbindungsstangen 42 und 43 sowie einen Auslösemechanismus 44 umfaßt, mit dem die Verbindungsstangen 42 und 43 und das bewegliche Formteil 4 zugänglich betätigt werden, so daß das bewegliche Formteil 4 Zugang zu dem festen Formteil 3 erhält, während beide Teile einander gegenüber gehalten werden.
Die Spritzform A besteht aus einem porösen Material mit einer Reihe von darin ausgebildeten netzförmig angeordneten Poren oder Löchern, über die die Innenseite der Form A mit ihrer Außenseite kommuniziert. Ein solches poröses Material umfaßt ein geschäumtes Metallmaterial, ein gesintertes Material, das durch Sintern von Metall, Keramik, oder dergleichen hergestellt wurde, zu dem man einen Füllstoff, der das Material mit Hohlräumen versieht, ein Material, das durch Pressen und Laminieren eines Drahtgitters, einer durchlöcherten Metallplatte oder dergleichen hergestellt wird, zugibt. Die Spritzform A läßt sich leicht herstellen, bspw. durch Bringen einer einzelnen durchlöcherten Metallplatte in eine vorbestimmte Form. In diesem Fall führt eine Vergrößerung der Porengröße im porösen Material zu einem Anstieg der Effizienz der Abgabe von Wasserdampf und der Durchlüftungseffizienz, jedoch bewirkt eine zu starke Vergrößerung der Porengröße eine Aufrauhung, weil die Poren nach dem Aufschäumen des Harzes auf der Oberfläche des Schaumstoffs auftauchen. Die Poren des porösen Materials sollten daher so groß sein, daß die Oberfläche des Schaum stoffs glatt ist, was sich für diejenigen Anwendungen eignet, für die der Schaum ausgelegt ist, während gleichzeitig die Luftdurchlässigkeit durch Form A nicht über Gebühr erhöht wird. Demzufolge eignete sich eine durchlöcherte Metallplatte zur Verwendung als poröses Material zur Bildung von Form A, weil man damit den Durchmesser der Poren, ihre Anzahl und ihren Abstand leicht einstellen kann und die Struktur vereinfacht ist.
Die Spritzform A und der Formklammerungsmechanismus 40 sind in der Kammer 5 einer luftdichten Struktur mit Druckstellkammerfunktion angeordnet. Die Kammer 5 umfaßt eine Wand, die mit der Hinterseite des festen Formteils 3 der Form A verbunden ist, und ist mit einer Tür (nicht gezeigt) versehen, durch die der aus biologisch abbaubarem Harz hergestellte Schaumstoff entnommen wird. Ein Druckreduzierrohr L₁ ist an Kammer 5 angeschlossen und mit einem Druckreduzierventil V₁ versehen, und über Ventil V₁ an eine Druckreduzierpumpe P₁ angeschlossen. An Kammer 5 ist auch ein Atmosphärendruck-Entlastungsrohr L₀ angeschlossen, das mit einem Atmosphärendruck-Entlastungsventil V₀ ausgestattet ist, mit dem der Druck in der Kammer von einem Unterdruckzustand auf Atmosphärendruck ausgeglichen werden kann.
Nachfolgend wird ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen biologisch abbaubaren Schaumstoffs, das mit der vorstehend beschriebenen konstruierten Vorrichtung ausgeübt wird, beschrieben.
Zuerst wird die Spritzform A über den Formklammerungsmechanismus 40 festgeklammert, und das Druckreduzierventil V₁ wird geschlossen, damit die Kammer 5 bei Atmosphärendruck bleibt. Dann wird der Trichter 11 wie in 1 gezeigt mit biologisch abbaubaren Harzpartikeln 10 beschickt, in denen Feuchtigkeit enthalten ist, die dann mittels Schnecke 2 vorwärts gepresst in den Zylinder 1 überführt werden. Die Temperatur der biologisch abbaubaren Harzpartikel 10 wird auf die Höhe des Erweichungspunktes des Harzes oder dessen Schmelzpunkt erhöht, und zwar wegen der Scherkraft, die durch die Drehung der Schnecke 2 hervorgerufen wird, und wegen der Erwärmung durch das Heizgerät 13, so daß es im Innenraum des Zylinder 1, der auf dem distalen Seitenende der Schnecke 2 umgrenzt ist, fluidisiert wird.
Zu diesem Zeitpunkt wird der Innenraum des Zylinders 1 erwärmt und unter Druck gesetzt, so daß die Feuchtigkeit in den biologisch abbaubaren Harzpartikeln 10 in dem fluidisierten Harz eingeschlossen bleibt und nicht daraus verdampft. Dann wird die Drehung der Schnecke 2 gestoppt und der Kolben 23 im Einspritzzylinder 22 so betätigt, daß er die Schnecke wie in 2(a) gezeigt vorwärts treibt, so daß das fluidisierte biologisch abbaubare Harz durch die verengte Öffnung 1a in einen Spritzraum R gespritzt wird, der beim Dehnen in der Spritzform A umgrenzt ist.
Dadurch wird das biologisch abbaubare Harz in dem erhitzten und unter Druck gesetzten Zustand rasch Atmosphärendruck ausgesetzt, so daß die darin eingeschlossene Feuchtigkeit sofort verdampfen kann, was zum Aufschäumen des Harzes führt. Aufgrund des Verdampfens der Feuchtigkeit entsteht eine Expansionskraft in dem biologisch abbaubaren Harz. Der äußerste Teil des Harzes wird jedoch mit der Innenseite der Spritzform A in Kontakt gebracht, so daß sie durch eine Konfiguration von Hohlraum 31 und Kern 41 jeweils reguliert wird, und so ein biologisch abbaubares Schaumstoffprodukt B, wie in 3 gezeigt, geschaffen wird, das vollständig aus einem Stück gebildet ist.
Beim Aufschäumen wird die Temperatur der Feuchtigkeit nach dem Verdampfen und nach der Expansion gesenkt, was im Inne ren und Äußeren der Spritzform A im Dampfzustand zu einem Auswandern führt oder auf jeweils einer Seite von Spritzform A und Schaumprodukt zum Kondensieren aufgrund des gegenseitigen Kontaktes führt, so daß die Feuchtigkeit Wassertröpfchen bildet. Zur Vermeidung der Bildung von Wassertröpfchen wird das Druckreduzierventil V₁ sofort nach der Extrusion des biologisch abbaubaren Harzes in die Spritzform A, wie in 2(b) gezeigt, geöffnet, so daß der Druck in der Kammer 5 durch Evakuierung mit der Druckreduzierpumpe P₁ auf einen gemessenen Druck von bspw. etwa 750 mm Hg gesenkt wird. Beim Evakuieren wird der Wasserdampf partiell in das Druckreduzierrohr L₁ aufgesaugt, bevor sich Wassertröpfchen bilden. Entsprechend wird auch Feuchtigkeit, die jeweils Wassertröpfchen auf der Oberfläche von der Spritzform A und dem Schaumstoffprodukt B aufgrund von Kondensation bildet, durch Evakuierung unter reduziertem Druck entfernt.
Nach der Evakuierung unter reduziertem Druck für einen festgelegten Zeitraum wird das Druckreduzierventil V₁ geschlossen und das Atmosphärendruck-Entlastungsventil V₀ wird geöffnet, so daß Luft durch das Atmosphärendruck-Entlastungsrohr L₀ in die Kammer 5 eingelassen wird, damit die Kammer wieder Atmosphärendruck erreicht. Dann wird die Schnecke 2 rotierenderweise zurückgezogen, wie in 2(c) gezeigt, was dazu führt, daß sich weiteres fluidisiertes biologisch abbaubares Harz im Innenraum des Zylinders 1 auf der Seite des distalen Endes der Schnecke 2 für die darauffolgende Einspritzung ansammelt, wobei währenddessen das Kühlen und Verfestigen des biologisch abbaubaren Schaumstoffproduktes B im Spritzraum R der Spritzform A beendet wird. Danach wird die Spritzform A geöffnet und das gebildete biologisch abbaubare Schaumstoffprodukt B wird daraus entnommen. Anschließend wird sie für den nächsten Arbeitsgang zugeklammert.
Die Spritzform A, wie vorstehend beschrieben, besteht zu mindestens einem Teil aus einem porösen Material, das es ermöglicht, daß Außen- und Innenseite der Form A miteinander kommunizieren, so daß sie dadurch luftdurchlässig wird. Dadurch kann der in der Spritzform A aufgrund der Feuchtigkeitsexpansion entstanden Gasdruck effizient aus der Form A nach außen entweichen. Dies verhindert nicht nur, daß der biologisch abbaubare Schaumstoff durch den Gasdruck zusammenfällt, sondern dadurch wird der Druck in der Kammer 5 aufgrund der Evakuierung gesenkt, so daß Feuchtigkeit, die zum Aufschäumen des Harzes beiträgt, forciert aus der Kammer 5 ausgetrieben wird, so daß der Schaumstoff nacht weiter mit Feuchtigkeit zusammenkommt. Die Zellen fallen dann nicht mehr in sich zusammen, was dazu führt, das über den resultierenden Schaumstoff zufriedenstellende Zellen gleichmäßig verteilt sind, so daß dieser effizient als gleichförmiges Dämpfungsmaterial verwendet werden kann.
Alternativ kann die veranschaulichte Ausführungsform derart konstruiert werden, daß die Feuchtigkeit vorher in einem hygroskopischen feinteiligen Material absorbiert wird, das dann in dem biologisch abbaubaren Harz dispergiert wird, so das dadurch das biologisch abbaubare Harzausgangsmaterial für den Schaumstoff bereitgestellt wird. In diesem Fall ist die Feuchtigkeit sehr gleichförmig in dem fluidisierten biologisch abbaubaren Harz verteilt, das aus der Einspritzmaschine S extrudiert wird, während es auf den Feinteilchen gehalten wird, so daß die Feuchtigkeit das Harz aufschäumt, während die feinen Teilchen als Ursprung oder Mittelpunkt des Aufschäumens wirken, was zum gleichmäßigen Aufschäumen des Harzes führt.
Die Ausführungsform, die sich zur Verwendung bei der Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens eignet, kann wie in
4 aufgebaut sein. Im Einzelnen umfaßt eine Vorrichtung, wie sie in 4 gezeigt ist, eine Kammer 5, die in einen Teil 51 mit beweglicher Seite und ein Teil 52 mit fester Seite unterteilt ist, wobei das Gleitseitenteil 51 so angeordnet ist, daß es zum beweglichen Formteil 4 beweglich ist. Eine solche Konstruktion ermöglicht, daß die Spritzform A und die Kammer 5 gleichzeitig betrieben werden, wodurch die Entnahme des biologisch abbaubaren Harzschaums B aus der Form A und Kammer 5 erleichtert wird.
Nachstehend wird ein Experiment beschrieben, das zur Bestätigung der Funktionen und Vorteile der vorliegenden Erfindung durchgeführt wurde.
Experiment
Biologisch abbaubare Schaumstoffe wurden hergestellt, während gleichzeitig die Zeitspanne zwischen Beginn der Extrusion des biologisch abbaubaren Harzes durch die verengte Öffnung 1a und dem Beginn der Evakuierung unter reduziertem Druck (Entspannungsdauer) und die Zeitspanne während des Evakuierungsvorganges (Druckreduktionsdauer) variiert wurde, und die Produkte anschließend untersucht wurden.
Experimentelle Bedingungen
Eine Spritzgußmaschine vom Typ PS60E12ASE, hergestellt von Nissei Jushi Kogyo Kabushiki Kaisha, Japan, wurde als Einspritzmaschine S verwendet. Die Spritzgußmaschine hatte einen Schneckendurchmesser von 36 mm, eine Spritzrate von 12,3 cm/sec, einen Spritzdruck von 1825 kgf/cm², eine Schneckendrehgeschwindigkeit von 0 bis 190 U/min bei hohem Drehmoment und 0 bis 250 U/min bei niedrigem Drehmoment, sowie einen Staudruck von 60 kgf/cm². Das Experiment erfolgte unter Einspritzbedingungen, daß die Einspritzrate, der Einspritzdruck, die Schneckenrotationsgeschwindigkeit, der Staudruck und Variable auf 98%, 98%, 90%, 30% bzw. 40 mm eingestellt wurden.
Die Spritzform A wurde konstruiert, indem ein durchlöchertes Metall, das vollständig mit Löchern von etwa 1,2 mm Durchmesser und 1,5 mm Dicke versehen war, durch Schweißen und dergleichen in eine kastenförmige Gestalt (100 mm × 100 mm × 50 mm) gebracht wurde. Die Kammer 5 wurde auf ein Volumen von 50 1 gebracht, genau wie in 4 gezeigt, und auf einen gemessenen Druck von 99,9 kPa (750 mm Hg) evakuiert.
Ergebnisse des Experimentes
Die Ergebnisse waren wie in Tabelle 1 gezeigt.
Tabelle 1
Die Druckreduktionszeit "0" zeigt, daß die Kammer 5 nicht zur Druckreduktion evakuiert wurde, sondern bei Atmosphärendruck gehalten wurde. Aus den in Tabelle 1 aufgeführten Ergebnissen geht hervor, daß eine Evakuierung zur Druckreduktion die Schrumpfung des biologisch abbaubaren Harzes verringerte.
In der veranschaulichten Ausführungsform kann die Zeitgebung der Evakuierung zur Druckreduktion in der Kammer 5 vor, während oder nach der Extrusion des biologisch abbaubaren Harzes über die verengte Öffnung 1a in die Spritzform A eingestellt werden. Alternativ kann die vorstehend genannte Druckreduktion durch Evakuierung der die Spritzform A umgebende Atmosphäre durch eine Vorrichtung ersetzt werden, die in 5 gezeigt ist. Die Spritzform A befindet sich insbesondere in einem Belüftungskanal D mit einem dar in angeordneten Ventilator f, so daß die Feuchtigkeit aus dem Inneren der Spritzform A durch Anschalten des Ventilators f entfernt werden kann, wodurch der Schaumstoff nicht länger mit Feuchtigkeit in Kontakt kommt.
Die verengte Öffnung 1a wird zwar genauso wie der Trichter 11 des Zylinders offen gehalten, jedoch wird der Zylinder 1 in einem bestimmten Maße geschlossen gehalten. Ein weiteres Öffnen des Zylinders 1 führt jedoch dazu, daß die Druckbeaufschlagung des Zylinders 1 unzureichend ist, so daß das Verhältnis zwischen dem Erweichungspunkt oder Schmelzpunkt des biologisch abbaubaren Harzes und dem Siedepunkt der Feuchtigkeit oder des Wassers, das in dem Zylinder unter Druck steht, möglicherweise die Feuchtigkeit partiell ausdampft. Dadurch schäumt das biologisch abbaubare Harz in Zylinder 1 auf, bevor es in die Spritzform eingespritzt wird. Zudem schäumt dadurch das aus der verengten Öffnung 1a extrudierte biologisch abbaubare Harz auf und hängt aus der verengten Öffnung 1a nach unten. Zur Vermeidung dieses Problems wird vorzugsweise eine Vorrichtung zur Erhöhung des Schließgrades von Zylinder 1 bereitgestellt. Zu diesem Zweck kann die verengte Öffnung 1a mit einer Düse versehen sein, die mit einem Verschlußventil ausgestattet ist. Der Trichter 11 zum Beschicken des Ausgangsmaterials zum Zylinder 1 kann alternativ so konstruiert sein, daß er fest geschlossen ist. Der Trichter kann zudem mit einem Drehventil ausgestattet sein. Das Aufschäumen des biologisch abbaubaren Harzes im Zylinder 1 vor dem Einspritzen kann zudem durch Auflösen eines nicht-flüchtigen Lösungsmittels, wie Polyethylenglycol in Wasser und anschließende Zugabe der resultierenden Lösung zum biologisch abbaubaren Harz zur Erhöhung des Siedepunkts von Wasser bewältigt werden.
Werden die vorstehend beschriebenen hygroskopischen Feinteilchen zu dem biologisch abbaubaren Harz gegeben, ist die Produktion des biologisch abbaubaren Schaumstoffs B nicht auf die Extrusion des biologisch abbaubaren Harzes aus der Spritzgußmaschine oder Einspritzmaschine S in die Spritzform A eingeschränkt. Diese kann derart ausgeführt werden, daß die Spritzform A, in die das biologisch abbaubare Harz mit den vorher darin dispergierten feinteiligen Material eingefüllt wurde, in einem geschlossenen Heizgefäß untergebracht wird, und dann das Heizgefäß mit erhitztem Wasserdampf beschickt wird, gefolgt von einer raschen Abnahme des Drucks in dem Heizgefäß. Das hygroskopische feinteilige Material ist nicht auf eine rundpulvrige Konfiguration eingeschränkt. Es kann zu einem dünnen Stück oder einer stabartigen Form geformt werden.
Bei der veranschaulichten Ausführungsform muß das hygroskopische feinteilige Material nicht unbedingt zu dem biologisch abbaubaren Harz gegeben werden. Das biologisch abbaubare Harz kann von vorne herein Wasser enthalten. Biologisch abbaubares Harz, das unter Atmosphärendruck Feuchtigkeit im Gleichgewicht enthält, kann alternativ erfindungsgemäß verwendet werden. Das biologisch abbaubare Harz und die Feuchtigkeit oder Wasser kann gesondert in den Trichter 1 gegeben werden.
In der veranschaulichten Ausführungsform kann die Extrusion des fluidisierten biologisch abbaubaren Harzes in die Spritzform durchgeführt werden, indem eine Düse in Bezug auf die verengte Öffnung in den Tiefen der Spritzform zum Zeitpunkt des Beginn des Düsenbetriebs und Zurückziehens der Düse relativ zur Spritzform bei der Extrusion des biologisch abbaubaren Harzes untergebracht wird.
Bei dem oben beschriebenen Verfahren bildet das wasserabweisende Material einen Film, der die aufgeschäumten Zellen des biologisch abbaubaren Schaumstoffs bedeckt, wodurch die aufgeschäumten Zellen durch Aufquellen und/oder Erweichen des biologisch abbaubaren Harzes, welches durch den Kontakt des Schaumstoffs mit Wasser verursacht wird, nicht länger zusammenfallen oder aufbrechen. Im Einzelnen weist die Bildung des Films einen ersten Vorteil auf, nämlich es wird verhindert, daß Feuchtigkeit, die durch Verdampfen und Expansion vorher dem Aufschäumen des biologisch abbaubaren Harzes genutzt hat, neuerlich an dem Schaumprodukt haftet, und einen zweiten Vorteil, nämlich daß das Erweichen und Aufquellen des Schaumatoffs bei Gebrauch minimiert wird. Wird ein natürliches Fettsäurepolymer als wasserabweisendes Material verwendet, weist zudem der gesamte biologisch abbaubare Schaumstoff zufriedenstellende biologische Abbaubarkeits-Eigenschaften auf, weil das Polymer entsprechend biologisch abbaubar ist.
In der veranschaulichten Ausführungsform werden die biologisch abbaubaren Harzpartikel 10, die Feuchtigkeit und das wasserabweisende Material gesondert in Trichter 11 gegeben. Der Zylinder 1 kann alternativ mit einer Einlassöffnung versehen sein, durch die die Feuchtigkeit oder das wasserabweisende Material direkt in den Zylinder 1 geschickt werden. Die veranschaulichte Ausführungsform kann auch einen einzigen biologisch abbaubaren Schaumstoff durch die Spritzform A durch jeweilige Batch-Produktion erzeugen. Alternativ kann der Schaumstoff durch einen Aufsatz extrudiert werden, so daß er als durchgehender Stab mit einer geeigneten Konfiguration im Schnitt erhalten wird, die der Konfiguration des Aufsatzes entspricht. In diesem Fall wird eine Vielzahl der stabartigen Schaumstoffe, die extrudiert oder aufgeschäumt wurden, miteinander kombiniert, so daß ein durchgehendes stabartiges Produkt mit größerer Dicke erhalten wird.
Zudem kann ein luftdurchlässiger Zylinder anstelle der Spritzform A vor der verengten Öffnung 1a angeordnet werden, so daß eine Vielzahl von durch den Zylinder extrudierten Schaumstoffprodukten parallel zueinander mit einem Klebstoff verbunden werden. Die Harzschäume werden alternativ direkt nach der Bildung miteinander verbunden, was dazu führt, daß sie mit Feuchtigkeit auf der Oberfläche miteinander verbunden sind. Somit läßt sich ein einzelner durchgehender Schaumstoff erhalten.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das Aufschäumen durch Extrusion mittels Spritzgußmaschine oder dergleichen eingeschränkt. Die vorliegende Erfindung kann geeigneterweise beim Schäumen über ein Verfahren angewendet werden ausgeübt wird, bei dem die luftdurchlässige Spritzform A in einem geschlossenen Heizgefäß angeordnet ist, eine festgelegte Menge des biologisch abbaubaren Harzes mit einem wasserabweisenden Material in die Spritzform A geleitet wird, erhitzter Wasserdampf in das Heizgefäß eingeleitet wird, und dann der Druck im Heizkessel gesenkt wird. Erfindungsgemäß können die Schritte Aufschäumen des biologisch abbaubaren Harzes und Formen des aufgeschäumten Harzes gesondert ausgeführt werden.
Aus den vorstehenden Ausführungen geht hervor, daß der erfindungsgemäße biologisch abbaubare Schaumstoff eine Kombination des biologisch abbaubaren Hauptharzbestandteils oder des ersten biologisch abbaubaren Harzbestandteils mit einem Schmelzpunkt von 100°C oder höher und dem niedrig schmelzenden biologisch abbaubaren Harzbestandteil oder zweiten biologisch abbaubaren Harzbestandteil mit einem Schmelzpunkt von 100°C oder weniger umfaßt, und der Schmelzpunkt des zweiten biologisch abbaubaren Harzes kleiner ist als der Schmelzpunkt des ersten biologisch abbaubaren Harzes. In dem Schaumstoff kann der zweite biologisch abbaubare Harzbestandteil nicht mehr sofort erstarren, so daß er für den ersten biologisch abbaubaren Harzbestandteil Klebemittelfunktion ausübt. Selbst wenn irgend Hohlräume und/oder Lücken in dem aufgeschäumten biologisch abbaubaren Harz erzeugt werden, können die Zellen des Schaumstoffs aneinander haften, was einen biologisch abbaubaren Schaumstoff mit zufriedenstellender Qualität ergibt.
Wird im Einzelnen der zweite biologisch abbaubare Harzbestandteil aus Polycaprolacton und einem Polycaprolactonhaltigen Material ausgewählt, wird die Klebemittelfunktion des zweiten biologisch abbaubaren Harzbestandteils wesentlich erhöht. Sind in dem biologisch abbaubaren Harz zudem mehrwertige Alkohole und Derivate davon zugegeben worden, wird der Siedepunkt der Feuchtigkeit in dem biologisch abbaubaren Harz erhöht, so daß es auch Weichmacherfunktion hat, und die Zellen des aufgeschäumten biologisch abbaubaren Harzes dicht und gleichförmig werden.
Die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung wurden zwar anhand der Zeichnungen bis zu einem bestimmten Grad eingehend beschrieben, jedoch sind angesichts der vorstehenden Lehren Modifikationen und Abwandlungen möglich. Es ist daher selbstverständlich, daß die Erfindung im Rahmen der beigefügten Ansprüche ausgeübt werden kann.

Claims

Biologisch abbaubarer Schaumstoff, der durch durch durch Verdampfung von Feuchtigkeit bedingte Expansionskraft hergestellt ist, wobei die Verdampfung durch schnelles Freisetzen von verflüssigtem biologisch abbaubarem Harz verursacht wird, das sich in einer erhitzten und druckbeaufschlagten Umgebung befindet und in dem die Feuchtigkeit gefangen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das biologisch abbaubare Harz einen ersten biologisch abbaubaren Harzbestandteil mit einem Schmelzpunkt von 100°C oder mehr und einen zweiten biologisch abbaubaren Harzbestandteil mit einem Schmelzpunkt von 100°C oder weniger umfaßt und der Schmelzpunkt des zweiten biologisch abbaubaren Harzes kleiner ist als der Schmelzpunkt des ersten biologisch abbaubaren Harzes.
Biologisch abbaubarer Schaumstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite biologisch abbaubare Harzbestandteil Polycaprolacton oder ein Polycaprolacton enthaltendes Material ist.
Biologisch abbaubarer Schaumstoff nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem biologisch abbaubaren Harz ein Polyalkohol oder ein Derivat davon beigefügt ist.