DE10005873A1

DE10005873A1 - Offenzellige extrudierte Schaumstoffplatten

Info

Publication number: DE10005873A1
Application number: DE10005873A
Authority: DE
Inventors: Franz-Josef Dietzen; Gerd Ehrmann; Gerhard Turznik; Gerhard Alicke; Klaus Hahn; Graham Edmund Mckee; Anja Biedermann
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1999-03-03
Filing date: 2000-02-10
Publication date: 2000-09-07

Abstract

Die Erfindung betrifft extrudierte Schaumstoffplatten mit einer Offenzelligkeit von mehr als 80% auf Basis von Styrolpolymerisaten, die 10 bis 50 Gew.-% Polymethylmethacrylat zugemischt enthalten.

Description

Die Erfindung betrifft offenzellige extrudierte Schaumstoff platten auf Basis von Styrolpolymerisaten.

Offenzellige Schaumstoffe bieten den Vorteil, daß sie evakuiert werden können. Die dabei erhaltenen evakuierten Vakuumpanels weisen eine erheblich niedrigere Wärmeleitfähigkeit und damit ein wesentlich besseres Isoliervermögen auf als herkömmliche Schaumstoffplatten.

Schaumstoffplatten auf Basis von Styrolpolymerisaten werden gewöhnlich hergestellt durch Extrusion einer Polystyrol schmelze, die ein flüchtiges Treibmittel zugemischt enthält, bei Temperaturen im Bereich von 110 bis 140°C. Nach WO 96/00258 und WO 96/34038 können offenzellige Schaumstoffplatten erhalten werden, wenn bei der Extrusion die Temperatur angehoben wird. Dies ist jedoch in großtechnischem Maßstab nur sehr schwierig durchzuführen, weil nur ein relativ kleines Verarbeitungsfenster zur Verfügung steht, so daß schon bei geringfügiger Über schreitung der oberen Temperaturgrenze der Schaum kollabiert. Nach WO 98/58991 können offenzellige Schaumstoffplatten her gestellt werden durch Extrudieren einer treibmittelhaltigen Mischung von Polystyrol mit 0,1 bis 7 Gew.-% eines Ethylen/ Vinylacetat-Copolymeren mit einer Vicat-Erweichungstemperatur von 85°C oder weniger. Durch dieses Copolymere wird jedoch die Wärmeformbeständigkeit der Schaumstoffplatten erniedrigt, so daß sie für viele Anwendungszwecke nicht mehr geeignet sind.

Der Erfindung lag also die Aufgabe zugrunde, offenzellige Schaumstoffplatten mit ausreichender Wärmeformbeständigkeit bereitzustellen, die auf einfache Weise hergestellt werden können. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Thermoplastmatrix einen Thermoplasten, der mit dem Styrolpolymerisat wenig verträglich ist, zugemischt enthält.

Gegenstand der Erfindung sind demzufolge extrudierte Schaumstoff platten mit einer Offenzelligkeit von mehr als 80% auf Basis von Styrolpolymerisaten, wobei die Thermoplastmatrix

A) 90 bis 50 Gew.-% eines Styrolpolymerisats und
B) 10 bis 50 Gew.-% Polymethylmethacrylat

enthält.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung solcher Schaumstoffplatten durch Extrusion eines Gemisches der plastifizierten Thermoplastmatrix mit 1 bis 15 Gew.-% eines halogenfreien Treibmittels sowie gegebenenfalls üblichen Zusatzstoffen.

Styrolpolymerisate A im Sinne dieser Erfindung sind Polystyrol und Mischpolymerisate des Styrols, die mindestens 80 Gew.-% Styrol einpolymerisiert enthalten. Als Comonomere kommen z. B. in Betracht α-Methylstyrol, kernhalogenierte Styrole, kernalkylierte Styrole, Acrylnitril, Ester der (Meth)acrylsäure von Alkoholen mit 1 bis 8 C-Atomen, N-Vinylverbindungen wie Vinylcarbazol. Maleinsäureanhydrid oder auch geringe Mengen an Verbindungen, die zwei polymerisierbare Doppelverbindungen enthalten wie Butadien, Divinylbenzol oder Butandioldiacrylat. Bevorzugt ist Polystyrol.

Die Thermoplastmischung A + B enthält 10 bis 50, vorzugsweise 20 bis 35 Gew.-% Polymethylmethacrylat.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung sind offenzellige Schaumstoffplatten mit erhöhter Wärmeformbeständigkeit. Diese werden erhalten, wenn bei der Herstellung der Platten durch Extrusion dem Thermoplastgemisch A + B nach 5 bis 50, vorzugs weise 10 bis 30 Gew.-%, bezogen auf A + B, eines Thermoplasten C mit einer Glastemperatur von höher als 140 W, vorzugsweise höher als 180 W, zugesetzt werden. Geeignete Thermoplasten C sind zum Beispiel Styrol/Maleinsäureanhydrid-Copolymere und Polyphenylen sulfid. Bevorzugt ist Polyphenylenether. In EP-A 438 708 sind extrudierte Schaumstoffplatten aus Mischungen von Polystyrol und Polyphenylenether beschrieben. Diese sind jedoch nicht offen zellig.

Die erfindungsgemäßen Schaumstoffplatten sind vorzugsweise mehr als 15 mm und insbesondere 20 bis 100 mm dick. Ihr Querschnitt beträgt vorzugsweise 100 bis 1000 cm². Die Dichte der Schaum stoffplatten beträgt vorzugsweise 20 bis 100 g.1^-1. Sie weisen erfindungsgemäß eine Offenzelligkeit von mehr als 80%, vorzugs weise von mehr als 90%, und insbesondere von mindestens 95%, auf. Ist die Offenzelligkeit zu niedrig, dann läßt sich die Platte nicht ausreichend stark evakuieren; sie enthält dann noch zu viel Gas in den Zellen, so daß die Wärmeleitfähigkeit nicht stark genug erniedrigt ist.

Das Vermischen der Thermoplasten A, B und ggf. C erfolgt vorzugs weise dadurch, daß man entsprechende Granulate vermischt und in einem Extruder aufschmilzt und mittels spezieller Mischelemente homogenisiert. Man kann die Granulate auch getrennt aufschmelzen und dann in einem Extruder vermischen.

Die Herstellung der Schaumstoffplatten erfolgt in an sich bekannter Weise durch Extrusion. In einem Extruder wird die durch Erwärmen plastifizierte Thermoplastmatrix mit dem Treib mittel oder Treibmittelgemisch und gegebenenfalls weiteren Zusatzstoffen innig vermischt. Das Gemisch durchläuft sodann eine Beruhigungszone, in der es unter ständigem Rühren auf eine Temperatur zwischen etwa 110 und 130°C gekühlt und anschließend durch eine Düse zu Platten extrudiert wird. Bei Zusatz von Poly phenylenether kann die Extrusionstemperatur bis auf 150°C erhöht werden, ohne daß überraschenderweise der Schaum kollabiert.

Als Treibmittel können die üblichen flüchtigen organischen Ver bindungen wie Fluorchlorkohlenwasserstoffe, Fluorkohlenwasser stoffe, Kohlenwasserstoffe, Alkohole, Ketone und Ether verwendet werden. Bevorzugt sind jedoch halogenfreie Treibmittel und Treibmittelgemische, z. B. anorganische Gase wie Kohlendioxid, Stickstoff, Argon und Ammoniak, gegebenenfalls im Gemisch mit Alkoholen, Kohlenwasserstoffen und Ethern.

Die Treibmittel werden dem Thermoplastgemisch in Mengen von 1 bis 15, vorzugsweise von 3 bis 10 Gew.-%, bezogen auf A + B + C, zugesetzt.

Als übliche Zusatz- und/oder Hilfsstoffe können der Thermoplast matrix Stabilisatoren, Farbstoffe, Füllstoffe, Flammschutzmittel und/oder Keimbildner in üblichen Mengen zugesetzt werden. Bevor zugt sind 1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf A + B + C, eines Infrarot absorbers, z. B. von Kohlenstoffpartikeln, insbesondere von Graphitpulver, wodurch die Offenzelligkeit noch weiter erhöht wird.

Die erfindungsgemäßen offenzelligen Schaumstoffe können zu Vakuumpanels evakuiert werden, die eine besonders niedrige Wärme leitfähigkeit im Bereich von 0,005 bis 0,010 [W/m.K] aufweisen. Diese finden Anwendung als Isoliermaterialien im Kühlbetrieb. Wurden bei der Herstellung der Schaumstoffplatten temperatur beständige Thermoplasten zugesetzt, dann weisen die Platten eine verbesserte Wärmeformbeständigkeit auf; entsprechende Vakuumpanels können in Polyurethan-Hartschaumstoffe eingeschäumt werden, ohne daß durch die bei der Urethanbildung entstehenden hohen Temperaturen eine Deformierung der Schaumstoffplatte eintritt.

Die in den Beispielen genannten Teile beziehen sich auf das Gewicht.

Beispiel 1

Die Schaumstoffproben wurden auf einer Tandemanlage extrudiert. Diese besteht aus einem Doppelschneckenextruder ZSK 53 und einem Einschneckenkühlextruder (KE 90).

Thermoplastgemisch und Zusatzstoffe werden der ZSK 53 (Schnecken durchmesser 53 mm) zugeführt. Das Thermoplastgemisch wurde aufge schmolzen und das Treibmittel eingemischt. Die treibmittelhaltige Schmelze wurde dann im zweiten Extruder (KE 90, Schnecken durchmesser 90 mm) auf die zum Schäumen notwendige Temperatur abgekühlt.

Der Durchsatz betrug 40 kg/h, die Düse hatte eine Breite von 70 mm, die Düsenspalthöhe betrug 1,5 mm. Als Treibmittel wurden 4,0 Teile CO₂ verwendet. Bei dem Polystyrol handelte es sich um PS 138 F der BASF (MW = 198000, Vicat-Temperatur 101°C); bei PMMA um Lucryl G 77 E (MVR 230/3,8 = 2,0, Vicat-Temperatur 100°C) der Firma Resart. Als Keimbildner wurden 0,5 Teile Talkum zugegeben. Die Schaumstoffplatten wurden evakuiert und an den erhaltenen Vakuumpanels wurde die Wärmeleitfähigkeit (WLF) gemessen.

Ergebnisse

Die Versuche 2 und 3 sind erfindungsgemäß. Die Schaumstoffplatte des Versuches 1 war nicht evakuierbar, die Platte nach Versuch 3 wurde evakuiert.

Beispiel 2

Es wurde wie in Beispiel 1 gearbeitet, wobei aber einem Thermo plastgemisch aus 66 Teilen Polystyrol und 34 Teilen Polymethyl methacrylat noch 15 Teile Polyphenylenoxid (Noryl 8390 der Fa. General Electric) sowie 4 Teile Graphit (AF spez. 96/97 der Fa. Graphitwerk Kropfmühl) zugesetzt wurden. Die Temperatur der Schmelze an der Düse betrug 140 W. Die erhaltene Schaum stoffplatte hatte eine Dichte von 61,8 g/l, eine Offenzelligkeit von 99% und nach dem Evakuieren eine Wärmeleitfähigkeit von 0,006 W/m.K.

Claims

1. Extrudierte Schaumstoffplatten mit einer Offenzelligkeit von mehr als 80% auf Basis von Styrolpolymerisaten, dadurch gekennzeichnet, daß die Thermoplastmatrix

enthält.

2. Schaumstoffplatten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Thermoplastmatrix zusätzlich 5 bis 50 Gew.-%, bezogen auf A + B, eines Thermoplasten C mit einer Glas temperatur von höher als 140°C enthält.

3. Schaumstoffplatten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Thermoplast A Polystyrol ist.

4. Schaumstoffplatten nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Thermoplast C Polyphenylenether ist.

5. Schaumstoffplatten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie 1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf A + B + C, Kohlenstoff partikel, vorzugsweise Graphit, enthalten.

6. Verfahren zur Herstellung der Schaumstoffplatten durch Extrusion einer Thermoplastschmelze, welche die Thermo plasten A, B und ggf. C enthält, zusammen mit 1 bis 15 Gew.-%, bezogen auf A + B + C, eines flüchtigen Treibmittels sowie ggf. üblichen Zusatzstoffen, bei 110 bis 150°C.

7. Verwendung der offenzelligen Schaumstoffplatten nach Anspruch 1 zur Herstellung von Vakuumpanels.