DE102012217668A1 - Expandable polymer granule obtained from polymer component, physical blowing agent component, and flame retardant system useful in foam molded part, foam block or composite molded part in e.g. furniture construction - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein flammgeschütztes expandierbares Polymergranulat auf Basis von Styrol-Acrylnitril-Copolymeren (SAN), ein Verfahren zu dessen Herstellung, Schaumformkörper, die aus dem erfindungsgemäßen Polymergranulat erhältlich sind sowie deren Verwendung, insbesondere für Leichtbauanwendungen im Möbelbau.The invention relates to a flame-retardant expandable polymer granules based on styrene-acrylonitrile copolymers (SAN), a process for its production, foam moldings which are obtainable from the polymer granules according to the invention and their use, in particular for lightweight construction applications in furniture construction.
Styrol-Acrylnitril-Copolymere (SAN) sind gängige Styrolcopolymere für Anwendungen, bei denen erhöhte Solvens- und Temperaturbeständigkeit im Vergleich zu reinem Polystyrol gefordert sind. Durch Ausrüsten eines Granulates mit einem organischen Treibmittel lassen sich durch den vor einigen Jahren entwickelten Schmelzeimprägnier-Prozess auch SAN-basierte Schäume mit verschiedensten Additiven herstellen. Aufgrund der genannten Vorteile hinsichtlich Solvens- und Temperaturbeständigkeit können durch diese SAN-basierten Schäume neue Anwendungsgebiete erschlossen werden, beispielsweise zur Herstellung von Sandwichelementen, die unter anderem in der Möbelindustrie und in Windkraftanlagen eingesetzt werden können. Styrene-acrylonitrile (SAN) copolymers are common styrenic copolymers for applications requiring increased solvent and temperature resistance compared to pure polystyrene. By equipping a granulate with an organic blowing agent, SAN-based foams with a wide variety of additives can be produced by the melt impregnation process developed a few years ago. Due to the stated advantages in terms of solvent and temperature resistance, these SAN-based foams make it possible to develop new fields of application, for example for the production of sandwich elements which can be used, inter alia, in the furniture industry and in wind power plants.
Materialien und Anwendungen dieser Art sind z.B. in der
Die neuen Anwendungsgebiete stellen jedoch hohe Anforderungen an die Brandschutzeigenschaften solcher Stoffe, insbesondere was Anwendungen im Möbelbau angeht.The new fields of application, however, make high demands on the fire protection properties of such materials, especially in terms of applications in furniture construction.
Aufgabe war es daher, ein auf SAN basierendes, expandierbares Polymergranulat zu entwickeln, das gute Brandschutzeigenschaften aufweist, und bei welchem weder Verarbeitung noch mechanische Eigenschaften der gebildeten Formteile durch das Flammschutzmittel negativ beeinflusst werden. The object was therefore to develop a SAN-based, expandable polymer granules which has good fire protection properties and in which neither processing nor mechanical properties of the molded parts formed are adversely affected by the flame retardant.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Verwendung eines bromhaltigen Phosphorsäureesters als Flammschutzmittel. The object is achieved by the use of a bromine-containing phosphoric acid ester as a flame retardant.
Gegenstand der Erfindung ist daher ein expandierbares Polymergranulat, erhältlich aus
P) 100 Gewichtsteilen einer Polymerkomponente, bestehend aus
PS) 90–100 Gew.-% (bezogen auf P) einer Styrolcopolymerkomponente, bestehend aus
PS1) einem oder mehreren Styrol-Acrylnitril-Copolymeren (SAN)
oder
PS2) einer Mischung aus einem oder mehreren Styrol-Acrylnitril-Copolymeren (SAN) und einen oder mehreren Styrol-Maleinsäure-Anhydrid-Copolymeren (SMA)
und/oder
PS3) einem oder mehreren Styrol-Acrylnitril-Maleinsäure-anhydrid-Copolymeren (SANMA)
und
PT) 0 bis 10 Gew.-% (bezogen auf P) an einem oder mehreren thermoplastischen Polymeren aus der Gruppe bestehend aus aromatischen Polyethern; Polyolefinen; Polyacrylaten; Polycarbonaten (PC); Polyestern; Polyamiden; Polyethersulfonen (PES); Polysulfonen; Polyetherketonen (PEK) und Polystyrol;
T) 2 bis 8 Gewichtteilen (bezogen auf P) einer physikalischen Treibmittelkomponente (T), enthaltend 80 bis 100 Gew.-% (bezogen auf T)) an einem oder mehreren Kohlenwasserstoffen mit 2 bis 7 Kohlenstoffatomen;
F) einem Flammschutzsystem, enthaltend 1 bis 10 Gewichtsteile, bevorzugt 4 bis 9 Gewichtsteile, besonders bevorzugt 5 bis 8 Gewichtsteile, bezogen auf P, an einem oder mehreren bromierten Trialkylphosphaten als Flammschutzmittel (F1),
R gleich oder verschieden, vorzugsweise gleich, eine geradkettige oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen bedeutet, wobei ein, zwei oder drei Wasserstoffatome durch Brom substituiert sind, bevorzugt 3-Brom-2,2‘-bis(brommethyl)-propyl-, 3,4-Dibrom-2-(brommethyl)butyl- oder 2,3-Dibrompropyl-, besonders bevorzugt 3-Brom-2,2‘-bis(brommethyl)-propyl-. The invention therefore provides an expandable polymer granules obtainable from
P) 100 parts by weight of a polymer component consisting of
PS) 90-100% by weight (based on P) of a styrene copolymer component consisting of
PS1) one or more styrene-acrylonitrile copolymers (SAN)
or
PS2) of a mixture of one or more styrene-acrylonitrile copolymers (SAN) and one or more styrene-maleic anhydride copolymers (SMA)
and or
PS3) one or more styrene-acrylonitrile-maleic anhydride copolymers (SANMA)
and
PT) 0 to 10 wt .-% (based on P) of one or more thermoplastic polymers selected from the group consisting of aromatic polyethers; polyolefins; polyacrylates; Polycarbonates (PC); polyesters; polyamides; Polyethersulfones (PES); polysulfones; Polyether ketones (PEK) and polystyrene;
T) 2 to 8 parts by weight (based on P) of a physical blowing agent component (T) containing 80 to 100% by weight (based on T) of one or more hydrocarbons having 2 to 7 carbon atoms;
F) a flame retardant system comprising 1 to 10 parts by weight, preferably 4 to 9 parts by weight, particularly preferably 5 to 8 parts by weight, based on P, of one or more brominated trialkyl phosphates as flame retardant (F1),
R is the same or different, preferably the same, a straight-chain or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, where one, two or three hydrogen atoms are substituted by bromine, preferably 3-bromo-2,2'-bis (bromomethyl) -propyl, 3,4-dibromo-2- (bromomethyl) -butyl or 2,3-dibromopropyl, more preferably 3-bromo-2,2'-bis (bromomethyl) -propyl.
Weiterhin Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Polymergranulats, umfassend die Schritte
- a) Bereitstellen der erfindungsgemäßen Polymerkomponente (P)
- (b) Erhitzen der Polymerkomponente (P) zur Ausbildung einer Polymerschmelze,
- (c) Einbringen von 2 bis 8 Gew.-% (bezogen auf P) einer physikalischen Treibmittelkomponente (T), enthaltend 80–100 Gew.-% (bezogen auf (T)) an einem oder mehreren Kohlenwasserstoffen mit 2 bis 7 Kohlenstoffatomen, in die Polymerschmelze zur Ausbildung einer schäumbaren Schmelze,
- (d) Homogenisieren der Mischung,
- (e) Zugabe des erfindungsgemäßen Flammschutzsystems F) und gegebenenfalls Zugabe von weiteren Additiven zu der Polymerkomponente P in mindestens einem der Schritte a), b), c) und/oder d),
- (f) Extrusion der treibmittelhaltigen Polymerschmelze durch eine Düsenplatte,
- (g) Granulieren der treibmitteilhaltigen Schmelze in einer flüssigkeitsgefüllten Kammer unter einem Druck von 1 bis 20 bar zu einem Granulat.
- a) providing the polymer component (P) according to the invention
- (b) heating the polymer component (P) to form a polymer melt,
- (c) introducing from 2 to 8% by weight (based on P) of a physical blowing agent component (T) containing 80-100% by weight (based on (T)) of one or more hydrocarbons having 2 to 7 carbon atoms, in the polymer melt to form a foamable melt,
- (d) homogenizing the mixture,
- (e) addition of the flame retardant system F) according to the invention and optionally addition of further additives to the polymer component P in at least one of the steps a), b), c) and / or d),
- (f) extrusion of the blowing agent-containing polymer melt through a nozzle plate,
- (G) granulating the Treibmitteilhaltigen melt in a liquid-filled chamber under a pressure of 1 to 20 bar to granules.
Weiterhin Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Schaumformteils, umfassend
- a)–g) die Herstellung des erfindungsgemäßen Granulats,
- h) Vorschäumen des erfindungsgemäßen Granulats, vorzugsweise mit Heißluft oder Wasserdampf, zu Schaumpartikeln und
- i) Verschweißen der Schaumpartikel in einer geschlossenen Form.
- a) -g) the preparation of the granulate according to the invention,
- h) pre-foaming the granules according to the invention, preferably with hot air or water vapor, to foam particles and
- i) welding the foam particles in a closed mold.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein erfindungsgemäß erhältliches Schaumformteil, insbesondere ein Schaumblock sowie ein Verbundformteil aus mindestens einer Kernschicht und einer Deckschicht, wobei die Kernschicht ein erfindungsgemäßes Schaumformteil ist.The invention also provides a foam molding obtainable according to the invention, in particular a foam block and a composite molding comprising at least one core layer and a cover layer, wherein the core layer is a foam molding according to the invention.
Weiterhin Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung erfindungsgemäßer Granulate, Schaumformteile und Verbundformteile im Möbelbau, Messebau, der Bauindustrie, insbesondere zur Wärmedämmung, der Automobilindustrie, im Boots- und Schiffsbau und/oder in Windkraftanlagen. The invention further relates to the use of granules according to the invention, foam moldings and composite moldings in furniture construction, exhibition construction, the construction industry, in particular for thermal insulation, the automotive industry, in boat and shipbuilding and / or in wind turbines.
Die erfindungsgemäß erhältlichen expandierbaren Polymerpartikel (Granulate) weisen exzellente Brandschutz- und mechanische Eigenschaften auf.The expandable polymer particles (granules) obtainable according to the invention have excellent fire protection and mechanical properties.
Die erfindungsgemäß eingesetzte Styrolcopolymerkomponente (PS) besteht bevorzugt aus einem oder mehreren, vorzugsweise 1 oder 2, besonders bevorzugt 1 Polymer, das aus einpolymerisiertem Styrol und einpolymerisiertem Acrylnitril besteht (SAN), (PS1).The styrene copolymer component (PS) used according to the invention preferably consists of one or more, preferably 1 or 2, more preferably 1 polymer which consists of copolymerized styrene and copolymerized acrylonitrile (SAN), (PS1).
Das SAN enthält im Allgemeinen 18 bis 40 Gew.-%, bevorzugt 20 bis 35 Gew.-% und insbesondere 25 bis 35 Gew.-% einpolymerisiertes Acrylnitril und im Allgemeinen 60 bis 82 Gew.-%, bevorzugt 65 bis 80 Gew.-% und insbesondere bevorzugt 65 bis 75 Gew.-% einpolymerisiertes Styrol (jeweils bezogen auf SAN).The SAN generally contains from 18 to 40% by weight, preferably from 20 to 35% by weight and in particular from 25 to 35% by weight of copolymerized acrylonitrile and generally from 60 to 82% by weight, preferably from 65 to 80% by weight. % and particularly preferably 65 to 75 wt .-% of copolymerized styrene (in each case based on SAN).
Erfindungsgemäß eingesetztes SAN weist im Allgemeinen eine Schmelzvolumenrate MVR (220 °C/10 kg) nach
Geeignete SAN-Typen sind beispielsweise Polymere der Styrolution GmbH wie Luran 3380, Luran 33100, Luran 2580 und Luran VLN. Suitable types of SAN are, for example, polymers of Styrolution GmbH such as Luran 3380, Luran 33100, Luran 2580 and Luran VLN.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein SAN in Mischung mit einem SMA eingesetzt. In a preferred embodiment of the invention, a SAN is used in admixture with an SMA.
Bevorzugt eingesetztes SMA besteht vorzugsweise aus 10 bis 45 Gew.-%, bevorzugt 15 bis 30 Gew.-% einpolymerisiertem Maleinsäureanhydrid und 55 bis 90 Gew.-%, bevorzugt 70 bis 85 Gew.-% einpolymerisiertem Styrol. SMA ist kommerziell erhältlich, beispielsweise unter den Xiran-Marken der Firma Polyscope. Preferably used SMA preferably consists of 10 to 45 wt .-%, preferably 15 to 30 wt .-% of copolymerized maleic anhydride and 55 to 90 wt .-%, preferably 70 to 85 wt .-% of copolymerized styrene. SMA is commercially available, for example under the Xiran brands from Polyscope.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Erfinders werden als Komponente PS ein oder mehrere, bevorzugt ein, SANMA eingesetzt.In a further preferred embodiment of the inventor, one or more, preferably one, SANMA are used as component PS.
Bevorzugt sind SANMA, welche 1,0 bis 10 Gew.-%, bevorzugt 1,5 bis 10 Gew.-%, besonders bevorzugt 2,0 bis 5 Gew.-% (bezogen auf PS3)), einpolymerisierte Maleinsäureanydrideinheiten und 18 bis 35 Gew.-%, bevorzugt 15 bis 30 Gew.-%, besonders bevorzugt 18 bis 28 Gew.-%, einpolymerisierte Acrylnitrileinheiten enthalten und einen Anteil an einpolymerisiertem Styrol von 65 bis 81 Gew.-%, bevorzugt 68,5 bis 80,5, besonders bevorzugt 70 bis 80 Gew.-% (alle Gew.-%-Angaben bezogen auf PS3) aufweisen. Preference is given to SANMA which contains 1.0 to 10% by weight, preferably 1.5 to 10% by weight, more preferably 2.0 to 5% by weight (based on PS3), copolymerized maleic anhydride units and 18 to 35 Wt .-%, preferably 15 to 30 wt .-%, particularly preferably 18 to 28 wt .-%, of copolymerized acrylonitrile contain and a proportion of copolymerized styrene of 65 to 81 wt .-%, preferably 68.5 to 80.5 , Particularly preferably 70 to 80 wt .-% (all wt .-% - data based on PS3) have.
Die genannten Styrolpolymere (PS) können zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften oder der Temperaturbeständigkeit gegebenenfalls unter Verwendung von Verträglichkeitsvermittlern mit thermoplastischen Polymeren (PT) wie Polyamiden (PA), Polyolefinen wie Polypropylen (PP) oder Polyethylen (PE), Polyacrylaten wie Polymethylmethacrylat (PMMA), Polycarbonaten (PC), Polyestern wie Polyethylenterephthalat (PET) oder Polybutylenterephthalat (PBT), Polysulfonen, Polyethersulfonen (PES), Polyetherketonen oder Mischungen davon in Anteilen von insgesamt bis maximal 10 Gew.-%, bevorzugt, falls vorhanden, im Bereich von 1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Polymerschmelze, abgemischt werden. Weiterhin möglich als Komponente (PT) sind von der Komponente (PS) verschiedene Styrolpolymere wie Polystyrol. Des Weiteren sind Mischungen in den genannten Mengenbereichen auch mit zum Beispiel hydrophob modifizierten oder funktionalisierten Polymeren oder Oligomeren, Kautschuken wie Polyacrylaten oder Polydienen, zum Beispiel Styrol-Butadien-Blockcopolymeren oder biologisch abbaubaren aliphatischen oder aliphatisch/aromatischen Copolyestern möglich. The abovementioned styrene polymers (PS) can be used to improve the mechanical properties or the thermal stability, if appropriate by using compatibilizers with thermoplastic polymers (PT) such as polyamides (PA), polyolefins such as polypropylene (PP) or polyethylene (PE), polyacrylates such as polymethyl methacrylate (PMMA). , Polycarbonates (PC), polyesters such as polyethylene terephthalate (PET) or polybutylene terephthalate (PBT), polysulfones, polyethersulfones (PES), polyether ketones or mixtures thereof in proportions of not more than 10% by weight, preferably, if present, in the range of 1 be mixed to 5 wt .-%, based on the polymer melt. Also possible as component (PT) are styrene polymers other than component (PS), such as polystyrene. Furthermore, mixtures in the stated quantitative ranges are also possible with, for example, hydrophobically modified or functionalized polymers or oligomers, rubbers such as polyacrylates or polydienes, for example styrene-butadiene block copolymers or biodegradable aliphatic or aliphatic / aromatic copolyesters.
Als Verträglichkeitsvermittler eignen sich zum Beispiel Maleinsäureanhydrid-modifizierte Styrolcopolymere, epoxidgruppenhaltige Polymere oder Organosilane. in der Regel in Mengen von maximal 50 Gew.-%, insbesondere in Mengen von 1 bis 20 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge an Polymeren.Suitable compatibilizers are, for example, maleic anhydride-modified styrene copolymers, polymers or organosilanes containing epoxide groups. usually in amounts of at most 50 wt .-%, in particular in amounts of 1 to 20 wt .-%, based on the total amount of polymers.
Die erfindungsgemäß eingesetzte Treibmittelkomponente (T) umfasst ein oder mehrere Treibmittel in einem Anteil von insgesamt 2 bis 8, bevorzugt 3 bis 4 Gew.-%, bezogen auf (P). Als Treibmittel eignen sich aliphatische Kohlenwasserstoffe mit 2 bis 7, vorzugsweise mit 3 bis 7 Kohlenstoffatomen und Mischungen von 2 oder mehr solcher Kohlenwasserstoffe und/oder 2 oder mehr Isomeren solcher Kohlenwasserstoffe. Bevorzugt sind Butan- und Pentanisomere, wie iso-Butan, n-Butan, iso-Pentan, n-Pentan und deren Mischungen, insbesondere Pentanisomere, wie iso-Pentan und n-Pentan, und Mischungen solcher Isomere. Geeignet als Cotreibmittel, vorzugsweise in einem Anteil von 0 bis 3 Gew.-%, bevorzugt von 0,25 bis 2,5 Gew.-%, insbesondere 0,5 bis 2,0 Gew.-% (bezogen auf (P)), sind (C1-C4)-Carbonylverbindungen, wie Ketone und Ester, C1-C4-Alkohole und C1-C4-Ether. Bevorzugt als Cotreibmittel sind Ketone, besonders bevorzugt Aceton. Um bei der Granulierung eine Vornukleierung des Granulats zu erzielen, können z.B. CO2 oder N2, bevorzugt N2, als Cotreibmittel, in einem Anteil von 0 bis 2 Gew.-%, bevorzugt 0.1 bis 1 Gew.-%, besonders bevoryugt 0,1 bis 0,5 Gew.-% (bezogen auf (P)) hinyugegeben werden.The blowing agent component (T) used according to the invention comprises one or more blowing agents in a proportion of 2 to 8, preferably 3 to 4,% by weight, based on (P). Suitable blowing agents are aliphatic hydrocarbons having 2 to 7, preferably having 3 to 7 carbon atoms and mixtures of 2 or more such hydrocarbons and / or 2 or more isomers of such hydrocarbons. Preference is given to butane and pentane isomers, such as isobutane, n-butane, isopentane, n-pentane and mixtures thereof, in particular pentane isomers, such as iso-pentane and n-pentane, and mixtures of such isomers. Suitable as Cotreibmittel, preferably in a proportion of 0 to 3 wt .-%, preferably from 0.25 to 2.5 wt .-%, in particular 0.5 to 2.0 wt .-% (based on (P)) , (C 1 -C 4 ) -carbonyl compounds, such as ketones and esters, C 1 -C 4 -alcohols and C 1 -C 4 -ether. Preferred co-propellants are ketones, particularly preferably acetone. In order to achieve a preliminary nucleation of the granules during granulation, it is possible, for example, to use CO 2 or N 2 , preferably N 2 , as co-blowing agent, in a proportion of 0 to 2% by weight, preferably 0.1 to 1% by weight, particularly preferably 0 , 1 to 0.5 wt .-% (based on (P)) hinyugeben.
Aufgrund der Brandschutzbestimmungen in der Bauindustrie und anderen Branchen werden ein oder mehrere Flammschutzmittel zugegeben. Ein ausreichender Flammschutz (B2-Test nach
R gleich oder verschieden, vorzugsweise gleich, eine geradkettige oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen bedeutet, wobei ein, zwei oder drei Wasserstoffatome durch Brom substituiert sind, bevorzugt 3,4-Dibrom-2-(brommethyl)butyl- oder 2,3-Dibrompropyl-, besonders bevorzugt 3-Brom-2,2‘-bis(brommethyl)-propyl-. Due to fire safety regulations in the construction industry and other industries, one or more flame retardants are added. Sufficient flame retardancy (B2 test after
R is the same or different, preferably the same, a straight-chain or branched alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, where one, two or three hydrogen atoms are substituted by bromine, preferably 3,4-dibromo-2- (bromomethyl) butyl or 2,3 Dibromopropyl, more preferably 3-bromo-2,2'-bis (bromomethyl) -propyl.
Bevorzugt sind Tris(tribromneopentyl)phosphat (R = 3-Brom-2,2‘-bis(brommethyl)-propyl) (TPP) und Tris(2,3-dibrompropyl)phosphat (R = 2,3-Dibrompropyl), besonders bevorzugt ist TPP (II): Preferred are tris (tribromoneopentyl) phosphate (R = 3-bromo-2,2'-bis (bromomethyl) -propyl) (TPP) and tris (2,3-dibromopropyl) phosphate (R = 2,3-dibromopropyl), especially preferred is TPP (II):
TTP ist kommerziell erhältlich, beispielsweise unter der Bezeichnung FR370 von der Firma ICL, Tel Aviv, Israel.TTP is commercially available, for example, under the designation FR370 from ICL, Tel Aviv, Israel.
Als Flammschutzsynergist (F2) enthält das Polymergranulat bevorzugt zusätzlich 0,01 bis 3 Gewichtsanteile, bevorzugt 0,1 bis 1,5 Gewichtsteile, bezogen auf 100 Gewichtsteile P, eines Synergisten aus der Gruppe bestehend aus Dicumyl, N-Hydroxysuccinimid, Distearylhydroxylamin, N,N-Dibenzylhydroxylamin, 4-Hydroxy-TEMPO, (+)-O,O‘-Diacetyl-L-Weinsäureanhydrid aus Mischungen davon. Bevorzugt besteht der Synergist (F2) aus Dicumyl.As a flame retardant synergist (F2), the polymer granules preferably additionally contain 0.01 to 3 parts by weight, preferably 0.1 to 1.5 parts by weight, based on 100 parts by weight P, of a synergist from the group consisting of dicumyl, N-hydroxysuccinimide, distearylhydroxylamine, N, N-Dibenzylhydroxylamine, 4-hydroxy-TEMPO, (+) - O, O'-diacetyl-L-tartaric anhydride from mixtures thereof. The synergist (F2) preferably consists of dicumyl.
Die Flammschutzsynergisten (F2) sind kommerzielle Produkte. Dicumyl ist beispielsweise unter der Bezeichnung Perkadox 30 von AkzoNobel, Niederlande, erhältlich.The flame retardant synergists (F2) are commercial products. Dicumyl is available, for example, under the name Perkadox 30 from Akzo Nobel, The Netherlands.
Neben Polymer- (P) Flammschutz (F) und Treibmittelkomponente (T) werden dem erfindungsgemäßen Polymergranulat vorzugsweise ein oder mehrere Additive zugesetzt. Geeignete Additive sind dem Fachmann bekannt. In addition to polymer (P) flame retardant (F) and blowing agent component (T), one or more additives are preferably added to the polymer granules according to the invention. Suitable additives are known to the person skilled in the art.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Polymerkomponente (P) wenigstens ein Nukleierungsmittel zugesetzt. Als Nukleierungsmittel können z.B. feinteilige, anorganische Feststoffe wie Talkum, Siliziumdioxid, Mika, Ton, Zeolithe, Calziumcarbonat und/oder Polyethylenwachse eingesetzt werden in Mengen von im Allgemeinen 0,1 bis 10 Gew.-%, bevorzugt 0,1 bis 3 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,1 bis 1,5 Gew.-%, bezogen auf (P), eingesetzt werden. Der mittlere Teilchendurchmesser des Nukleierungsmittels liegt in der Regel im Bereich von 0,01 bis 100 µm, bevorzugt 1 bis 60 μm. Ein besonders bevorzugtes Nukleierungsmittel ist Talkum, beispielsweise Talkum von der Firma Luzenac Pharma. Das Nukleierungsmittel kann nach dem Fachmann bekannten Methoden zugegeben werden.In a preferred embodiment, at least one nucleating agent is added to the polymer component (P). As nucleating agents, e.g. finely divided inorganic solids such as talc, silica, mica, clay, zeolites, calcium carbonate and / or polyethylene waxes are used in amounts of generally 0.1 to 10 wt .-%, preferably 0.1 to 3 wt .-%, particularly preferably 0.1 to 1.5 wt .-%, based on (P), are used. The average particle diameter of the nucleating agent is generally in the range of 0.01 to 100 .mu.m, preferably 1 to 60 microns. A particularly preferred nucleating agent is talc, for example talc from Luzenac Pharma. The nucleating agent may be added by methods known to those skilled in the art.
Gewünschtenfalls können weitere Additive, wie Füllstoffe (beispielsweise mineralische Füllstoffe, wie Glasfasern), Weichmacher, Flammschutzmittel, IR-Absorber, wie Ruß, Kokse, Graphene und/oder Graphit, Aluminiumpulver und Titandioxid, lösliche und unlösliche Farbstoffe, Pigmente, UV-Stabilisatoren und/oder thermische Stabilisatoren zugegeben werden. If desired, other additives, such as fillers (for example, mineral fillers, such as glass fibers), plasticizers, flame retardants, IR absorbers, such as carbon black, cokes, graphenes and / or graphite, aluminum powder and titanium dioxide, soluble and insoluble dyes, pigments, UV stabilizers and / or thermal stabilizers are added.
Bevorzugt zur Wärmedämmung ist insbesondere die Zugabe von Graphit, Ruß, Koksen, Graphenen, Aluminiumpulver oder eines IR-Farbstoffs (z.B. Indoanilin-Farbstoffe, Oxonol-Farbstoffe oder Anthrachinon-Farbstoffe). Besonders bevorzugt sind Graphit und Ruß. Particularly preferred for thermal insulation is the addition of graphite, carbon black, cokes, graphenes, aluminum powder or an IR dye (e.g., indoaniline dyes, oxonol dyes or anthraquinone dyes). Especially preferred are graphite and carbon black.
Ganz besonders bevorzugt wird Graphit in Mengen von im Allgemeinen 0,05 bis 25 Gew.-%, insbesondere bevorzugt in Mengen von 2 bis 8 Gew.-%, bezogen auf (P), zugegeben. Geeignete Teilchengrößen für das eingesetzte Graphit liegen im Bereich von 1 bis 50 µm, bevorzugt im Bereich von 2 bis 10 µm. Very particular preference is given to adding graphite in amounts of generally from 0.05 to 25% by weight, particularly preferably in amounts of from 2 to 8% by weight, based on (P). Suitable particle sizes for the graphite used are in the range from 1 to 50 μm, preferably in the range from 2 to 10 μm.
Geeignete zusätzliche Flammschutzmittel sind beispielsweise Tetrabrombisphenol A, bromierte Polystyrol Oligomere, Tetrabrombisphenol-A-diallylether und Hexabromcyclododecan (HBCD), insbesondere die technischen Produkte, welche im Wesentlichen das α-, β- und γ-Isomer und einen Zusatz von Synergisten wie Dicumyl enthalten. Bevorzugt sind bromierte Aromaten, wie Tetrabrombisphenol A, und bromierte Styrololigomere. Als halogenfreie Flammschutzmittel eignen sich beispielsweise roter Phosphor und Phosphorverbindungen, wie Blähgraphit, roter Phosphor, Triphenylphosphat und 9,10-Dihydro-9-oxa-10-phosphaphenanthren-10-oxid. Bevorzugt enthält das erfindungsgemäße Polymergranulat keine weiteren Flammschutzmittel neben dem erfindungsgemäßen Flammschutzsystem. Suitable additional flame retardants are, for example, tetrabromobisphenol A, brominated polystyrene oligomers, tetrabromobisphenol A diallyl ether and hexabromocyclododecane (HBCD), in particular the industrial products which essentially contain the α-, β- and γ-isomer and an addition of synergists such as dicumyl. Preference is given to brominated aromatics, such as tetrabromobisphenol A, and brominated styrene oligomers. Suitable halogen-free flame retardants are, for example, red phosphorus and phosphorus compounds, such as expandable graphite, red phosphorus, triphenyl phosphate and 9,10-dihydro-9-oxa-10-phosphaphenanthrene-10-oxide. The polymer granules according to the invention preferably contain no further flame retardants in addition to the flame retardant system according to the invention.
Die Gesamtmenge an Additiven beträgt im Allgemeinen 0 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise 0 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der expandierbaren Polymergranulat. The total amount of additives is generally 0 to 30 wt .-%, preferably 0 to 20 wt .-%, based on the total weight of the expandable polymer granules.
In der Regel werden die Farbstoffe und Pigmente in Mengen im Bereich von 0,01 bis 30, bevorzugt im Bereich von 1 bis 5 Gew.-% zugesetzt (bezogen auf P). Zur homogenen und mikrodispersen Verteilung der Pigmente in der Polymerschmelze kann es insbesondere bei polaren Pigmenten zweckmäßig sein, ein Dispergierhilfsmittel, z.B. Organosilane, Epoxygruppen-haltige Polymere oder Maleinsäureanhydrid-gepfropfte Styrolpolymere, einzusetzen. Bevorzugte Weichmacher sind Fettsäureester, Fettsäureamide und Phthalate, die in Mengen von 0,05 bis 10 Gew.-%, bezogen auf die Polymerkomponente P, eingesetzt werden können.In general, the dyes and pigments are added in amounts ranging from 0.01 to 30, preferably in the range of 1 to 5 wt .-% (based on P). For the homogeneous and microdispersed distribution of the pigments in the polymer melt, it may be expedient in particular for polar pigments to use a dispersing aid, e.g. Organosilane, epoxy group-containing polymers or maleic anhydride-grafted styrenic polymers to use. Preferred plasticizers are fatty acid esters, fatty acid amides and phthalates, which can be used in amounts of from 0.05 to 10% by weight, based on the polymer component P.
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen expandierbaren Partikelschaums wird das Treibmittel, vorzugsweise bei erhöhten Drücken, bevorzugt bei 40 bis 280 bar, direkt in die Polymerschmelze eingemischt. Jede der Stufen a) bis g) des erfindungsgemäßen Verfahrens kann durch die in der Kunststoffverarbeitung bekannten Apparate oder Apparatekombinationen ausgeführt werden. Die Polymerschmelze kann direkt aus einem Polymerisationsreaktor entnommen werden oder direkt in dem Mischextruder oder einem separaten Aufschmelzextruder durch Aufschmelzen von Polymergranulaten erzeugt werden. Zur Einmischung der Treibmittel eignen sich statische Mischer oder dynamische Mischer, beispielsweise Extruder. Zur Einstellung der gewünschten Schmelzetemperatur kann gegebenenfalls eine Kühlung der Schmelze vorgenommen werden. Dazu eignen sich die eingesetzten Mischaggregate, separaten Kühler oder Wärmeaustauscher. Die Granulierung erfolgt durch druckbeaufschlagte Granulierung in einer flüssigkeits-, insbesondere wassergefüllten Kammer. Damit wird eine Expansion der treibmittelhaltigen Schmelze beim Düsenaustritt zumindest teilweise unterdrückt. Zum Druckaufbau für die Düsen der Granulierung kann das Mischaggregat (Extruder) an sich oder eine zusätzliches, druckaufbauendes Schmelzeaggregat eingesetzt werden. Bevorzug wird eine Zahnradpumpe eingesetzt. Zur Durchführung des Verfahrens geeignete Apparateanordnungen sind beispielsweise, ohne darauf beschränkt zu sein:
- – Polymerisationsreaktor – statischer Mischer/Kühler – Zahnradpumpe – Granulator
- – Polymerisationsreaktor – Schmelzeextruder – Zahnradpumpe – Granulator
- – Extruder – statischer Mischer – Granulator
- – Extruder – Zahnradpumpe – Granulator
- – Extruder – Zahnradpumpe – statischer Mischer – Granulator
- – Extruder – statischer Mischer – Zahnradpumpe – Granulator
- – Extruder – Granulator.
- – Extruder – statischer Mischer – Zahnradpumpe – Granulator
- – Extruder – Zahnradpumpe – statischer Mischer / Wärmetauscher – Zahnradpumpe – Granulator
- – Extruder – statischer Mischer – Zahnradpumpe – statischer Mischer / Wärmetauscher – Zahnradpumpe – Granulator.
- - Polymerization reactor - Static mixer / cooler - Gear pump - Granulator
- - Polymerization Reactor - Melt Extruder - Gear Pump - Granulator
- - extruder - static mixer - granulator
- - Extruder - gear pump - granulator
- - Extruder - gear pump - static mixer - granulator
- - extruder - static mixer - gear pump - granulator
- - Extruder - Granulator.
- - extruder - static mixer - gear pump - granulator
- - Extruder - gear pump - static mixer / heat exchanger - gear pump - granulator
- - extruder - static mixer - gear pump - static mixer / heat exchanger - gear pump - granulator.
Bevorzugt sind die Anordnungen:
- – Extruder – Zahnradpumpe – Granulator
- – Extruder – Zahnradpumpe – statischer Mischer – Granulator.
- - Extruder - gear pump - granulator
- - Extruder - gear pump - static mixer - granulator.
Weiterhin vorteilhaft ist die Schmelzeimprägnierung während des Extrusionsschritts durch Zugabe des Treibmittels im Extruder, wodurch Verweilzeit und thermische Belastung des Materials bei der Herstellung der Granulate deutlich vermindert werden können. Further advantageous is the melt impregnation during the extrusion step by adding the blowing agent in the extruder, whereby residence time and thermal stress of the material can be significantly reduced in the production of the granules.
Weiterhin kann die Anordnung ein oder mehrere Seitenextruder oder Seitenbeschickungen zur Einbringung von weiteren Polymeren und Additiven, z.B. von Feststoffen oder thermisch empfindlichen Zusatzstoffen aufweisen. Zudem können flüssige Additive an jedem Ort des Verfahrens injiziert werden, bevorzugt im Bereich der statischen und dynamischen Mischaggregate. Furthermore, the assembly may include one or more side extruders or side feeds for incorporation of further polymers and additives, e.g. of solids or thermally sensitive additives. In addition, liquid additives can be injected at any point of the process, preferably in the field of static and dynamic mixing units.
Die treibmittelhaltige Polymerschmelze wird in der Regel mit einer Temperatur im Bereich von 150 bis 300 °C, bevorzugt 180 bis 260°C, besonders bevorzugt im Bereich von 190 bis 230 °C durch die Düsenplatte gefördert. The blowing agent-containing polymer melt is usually at a temperature in the range of 150 to 300 ° C, preferably 180 to 260 ° C, more preferably in the range of 190 to 230 ° C promoted through the nozzle plate.
Die Düsenplatte wird bevorzugt auf mindestens 10 °C über der Temperatur der treibmittelhaltigen Polymerschmelze beheizt, um Polymerablagerungen in den Düsen zu verhindern und eine störungsfreie Granulierung zu gewährleisten. Bevorzugt liegt die Temperatur der Düsenplatte im Bereich von 10 bis 200°C, besonders bevorzugt 10 bis 120 °C über der Temperatur der treibmittelhaltigen Polymerschmelze The nozzle plate is preferably heated to at least 10 ° C above the temperature of the blowing agent-containing polymer melt in order to prevent polymer deposits in the nozzles and to ensure trouble-free granulation. Preferably, the temperature of the nozzle plate is in the range of 10 to 200 ° C, more preferably 10 to 120 ° C above the temperature of the blowing agent-containing polymer melt
Die Extrusion durch die Düsenplatte erfolgt in eine Kammer, die mit einer Flüssigkeit, bevorzugt Wasser, gefüllt ist. Die Temperatur der Flüssigkeit liegt bevorzugt im Bereich von 20 bis 95 °C, besonders bevorzugt 40 bis 80 °C. The extrusion through the nozzle plate takes place in a chamber which is filled with a liquid, preferably water. The temperature of the liquid is preferably in the range of 20 to 95 ° C, particularly preferably 40 to 80 ° C.
Bevorzugt ist ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Granulats, umfassend die Schritte
- a) Her- oder Bereitstellen einer Schmelze der erfindungsgemäßen Polymerkomponente (P) aus PS) und gegebenenfalls (PT),
- b) Erhitzen der Polymerkomponente (P) zur Ausbildung einer Polymerschmelze,
- c) Einmischen von der erfindungsgemäßen Treibmittelkomponente in die Polymerschmelze mittels statischer oder dynamischer Mischer bei einer Temperatur von mindestens 150°C,
- d) thermisches Homogenisieren und gegebenenfalls Kühlen der treibmittelhaltigen Polymerschmelze auf eine Temperatur von mindestens 120°C,
- e) gegebenenfalls Zugabe von Additiven zu der Polymerkomponente P oder in mindestens einem der Schritte a), b), c) und/oder d),
- f) Austrag durch eine Düsenplatte mit Bohrungen, deren Durchmesser am Düsenaustritt 0.1 bis 1.0 mm beträgt,
- g) Granulieren der treibmittelhaltigen Schmelze.
- a) preparing or providing a melt of the polymer component (P) according to the invention from PS) and optionally (PT),
- b) heating the polymer component (P) to form a polymer melt,
- c) mixing the blowing agent component according to the invention into the polymer melt by means of static or dynamic mixers at a temperature of at least 150 ° C.,
- d) thermal homogenization and optionally cooling of the blowing agent-containing polymer melt to a temperature of at least 120 ° C.,
- e) optionally adding additives to the polymer component P or in at least one of the steps a), b), c) and / or d),
- f) discharge through a nozzle plate with holes whose diameter at the nozzle exit is 0.1 to 1.0 mm,
- g) granulating the blowing agent-containing melt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die expandierbaren Polymerpartikel in einem Schritt h) mit einer oder mehreren Beschichtungskomponenten beschichtet, wobei diese Beschichtungskomponenten gegebenenfalls an einen porenhaltigen Feststoff adsorbiert sein können.In a further preferred embodiment of the method according to the invention, the expandable polymer particles are coated in one step h) with one or more coating components, wherein these coating components may optionally be adsorbed to a porous solid.
Als Beschichtungskomponenten eignen sich beispielsweise Glycerinester, Zinkstearat, Ester der Zitronensäure und Kieselsäure.Suitable coating components are, for example, glycerol esters, zinc stearate, esters of citric acid and silica.
Bevorzugt sind neben Kieselsäure die Mono-, Di- und Triglyceride, die aus Glycerin und Stearinsäure, Glycerin und 12-Hydroxystearinsäure und Glycerin und Ricinolsäure erhältlich sind. Insbesondere bevorzugt sind Mischungen aus Glycerinmono- und tristearat.In addition to silica, the mono-, di- and triglycerides which are obtainable from glycerol and stearic acid, glycerol and 12-hydroxystearic acid and glycerol and ricinoleic acid are preferred. Particularly preferred are mixtures of glycerol mono- and tristearate.
Bevorzugt als Beschichtungsmittel sind auch Alkylester von Cyclohexancarbonsäuren der Formel (I),worin die Symbole und Indizes folgende Bedeutungen haben:
R1ist C1-C10-Alkyl oder C3-C8-Cycloalkyl; vorzugsweise C1-C10-Alkyl;
m ist 0, 1, 2 oder 3;
n ist 1, 2, 3 oder 4 und
R ist C1-C30-Alkyl.Also preferred as coating agents are alkyl esters of cyclohexanecarboxylic acids of the formula (I), wherein the symbols and indices have the following meanings:
R 1 is C 1 -C 10 alkyl or C 3 -C 8 cycloalkyl; preferably C 1 -C 10 -alkyl;
m is 0, 1, 2 or 3;
n is 1, 2, 3 or 4 and
R is C 1 -C 30 -alkyl.
Besonders bevorzugt haben die Symbole und Indizes in der Formel (I) folgende Bedeutungen:
m ist 0;
n ist 2 und
R ist C8-C10-Alkyl.The symbols and indices in the formula (I) particularly preferably have the following meanings:
m is 0;
n is 2 and
R is C 8 -C 10 alkyl.
Insbesondere handelt es sich um 1,2-Cyclohexandicarbonsäurediisononylester, wie er zum Beispiel unter der Bezeichnung Hexamoll® DINCH von der BASF SE (Ludwigshafen, Deutschland) vertrieben wird. Herstellung und Verwendung als Weichmacher sind beispielsweise in der
Weiterhin bevorzugt als Beschichtungsmittel sind Phenylester von (C10-C21)-Alkylsulfonsäuren der Formel (II) (Komponente b))wobei
R2 (C10-C21)-Alkyl, bevorzugt (C13-C17)-Alkyl, ist.Also preferred as coating agents are phenyl esters of (C 10 -C 21 ) -alkyl sulfonic acids of the formula (II) (component b)) in which
R 2 is (C 10 -C 21 ) alkyl, preferably (C 13 -C 17 ) alkyl.
Bevorzugte Weichmacher b) sind Mischungen aus (C10-C21)-Alkansulfonsäurephenylestern. Besonders bevorzugt ist dabei eine Mischung, die zu 75 bis 85 % aus einem Gemisch sekundärer Alkansulfonsäurephenylester besteht und zusätzlich 15 bis 25 % sekundäre Alkandisulfonsäurediphenylester sowie 2 bis 3 % nicht sulfonierte Alkane enthält, wobei die Alkylreste überwiegend unverzweigt sind und die Kettenlängen im Bereich von 10 bis 21 hauptsächlich von 13 bis 17 Kohlenstoffatomen liegen.Preferred plasticizers b) are mixtures of (C 10 -C 21 ) -alkanesulfonic acid phenyl esters. Particularly preferred is a mixture which consists of 75 to 85% of a mixture of secondary alkanesulfonyl and additionally contains 15 to 25% of secondary alkanedisulfonate and 2 to 3% non-sulfonated alkanes, the alkyl radicals are predominantly unbranched and the chain lengths in the range of 10 21 are mainly from 13 to 17 carbon atoms.
Solche Gemische werden zum Beispiel unter den Mesamoll® Marken von der Lanxess AG (Leverkusen, Deutschland) vertrieben.Such mixtures are, for example, under the mesamoll ® trademarks of Lanxess AG sold (Leverkusen, Germany).
Weiterhin bevorzugt als Beschichtungsmittel ist Glycerintribenzoat (GTB), insbesondere in Mischung mit Glycerinmonostearat und einer Fällungskieselsäure, wobei das Verhältnis der drei Komponenten bevorzugt 50–74 Gew.-% zu 25–49 Gew.-% zu 1–20 Gew.-% (bezogen auf die Summe der Komponenten) beträgt. Also preferred as a coating agent is glycerol tribenzoate (GTB), in particular in a mixture with glycerol monostearate and a precipitated silica, wherein the ratio of the three components is preferably 50-74% by weight to 25-49% by weight to 1-20% by weight ( based on the sum of the components).
Bevorzugt wird ein erfindungsgemäß eingesetztes Beschichtungsmittel in einer Menge von 0,01 bis 1 Gew.-%, bevorzugt 0,1–0.8 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,2–0,5 Gew.-%, auf das expandierbare Polymergranulat aufgebracht.A coating agent used according to the invention is preferably applied to the expandable polymer granules in an amount of from 0.01 to 1% by weight, preferably 0.1-0.8% by weight, particularly preferably 0.2-0.5% by weight ,
Als Beschichtung können zusätzlich weitere Stoffe, wie Antistatika, Hydrophobisierungsmittel, Flammschutzmittel, feinteilige Kieselsäure und anorganische Füllstoffe aufgebracht werden. Der Anteil dieser Mittel hängt von des Art und Wirkung ab und beträgt für anorganische Füllstoffe in der Regel 0 bis 1 Gew.-%, bezogen auf beschichtetes Polymergranulat. In addition, further substances such as antistatics, hydrophobizing agents, flame retardants, finely divided silica and inorganic fillers may be applied as the coating. The proportion of these agents depends on the type and effect and is for inorganic fillers usually 0 to 1 wt .-%, based on coated polymer granules.
Als Antistatika kommen beispielsweise Verbindungen wie Emulgator K30 (Gemisch aus sekundären Natriumalkansulfonaten) oder Tensid 743 in Betracht.Suitable antistatic agents are, for example, compounds such as emulsifier K30 (mixture of secondary sodium alkanesulfonates) or surfactant 743.
Die Beschichtung in Schritt h) kann direkt nach der Herstellung des Partikels ohne vorherige Trocknung, nach Aufarbeitung und Trocknung, auf kompakte Partikel oder auf vorgeschäumte Partikel erfolgen. Bevorzugt erfolgt die Beschichtung nach Aufarbeitung und Trocknung kompakter Partikel oder vorgeschäumter Partikel. The coating in step h) can be carried out directly after the preparation of the particle without prior drying, after working up and drying, on compact particles or on prefoamed particles. The coating preferably takes place after work-up and drying of compact particles or prefoamed particles.
Das Aufbringen von Beschichtungskomponenten kann in beliebiger Reihenfolge nacheinander oder simultan, bevorzugt nacheinander, erfolgen.The application of coating components can be carried out in any order successively or simultaneously, preferably in succession.
Dabei können die Beschichtungskomponenten gelöst und/oder dispergiert (z.B. suspendiert oder emulgiert) vorliegen. Je nach Art und Menge der Komponenten kann dies durch einfaches Rühren erfolgen. Bei schlecht mischbaren (schlecht dispergierbaren) Komponenten können erhöhte Temperaturen und/oder Drücke sowie gegebenenfalls spezielle Mischvorrichtungen erforderlich sein, um eine gleichmäßige Vermischung zu erzielen. Erforderlichenfalls kann man Hilfsstoffe mit verwenden, welche das Vermischen erleichtern, beispielsweise übliche Netzmittel. Außerdem kann man die erhaltene Beschichtungszusammensetzung durch Zufügen geeigneter Additive, z.B. gebräuchlicher Schutzkolloide oder Antiabsetzmittel, gegen eine Entmischung stabilisieren.The coating components may be dissolved and / or dispersed (e.g., suspended or emulsified). Depending on the type and amount of components, this can be done by simply stirring. In the case of poorly miscible (poorly dispersible) components, elevated temperatures and / or pressures, as well as, where appropriate, special mixing devices may be required in order to achieve a uniform mixing. If necessary, it is possible to use auxiliaries which facilitate mixing, for example customary wetting agents. In addition, the resulting coating composition may be obtained by adding suitable additives, e.g. common protective colloids or anti-settling agents, stabilize against segregation.
Die Beschichtungskomponenten werden zum Beispiel durch Besprühen oder durch Auftrommeln in üblichen Mischern auf die zu beschichtenden Polymerpartikel aufgebracht. Ebenfalls möglich ist das Eintauchen oder Benetzen der zu beschichtenden Partikel in einer geeigneten Lösung, Dispersion, Emulsion oder Suspension. Bevorzugt wird die Beschichtung als Pulvermischung aufgebracht. The coating components are applied, for example by spraying or by tumbling in conventional mixers on the polymer particles to be coated. It is also possible to immerse or wet the particles to be coated in a suitable solution, dispersion, emulsion or suspension. The coating is preferably applied as a powder mixture.
Dazu werden übliche Mischer, Sprühvorrichtungen oder Trommelapparaturen verwendet.For this purpose, conventional mixers, sprayers or drum apparatuses are used.
Die erfindungsgemäßen beziehungsweise erfindungsgemäß hergestellten expandierbaren Polymerpartikel können zu erfindungsgemäßen Schaumstoffen mit Dichten im Bereich von 10 bis 150 kg/m3, bevorzugt 15 bis 100 kg/m3, besonders bevorzugt 40 bis 90 kg/m3 verarbeitet werden. Hierzu werden die expandierbaren Polymerpartikel vorgeschäumt. Dies geschieht im Allgemeinen durch Erwärmen mit Wasserdampf und/oder Heißluft in sogenannten Vorschäumern. Die so vorgeschäumten Partikel werden danach zu Formköpern verschweißt. Hierzu werden die vorgeschäumten Partikel in geschlossene, aber nicht gasdicht schließende Formen gebracht und üblicherweise mit Wasserdampf beaufschlagt. Nach dem Abkühlen können die erfindungsgemäßen Schaumformteile entnommen werden. The expandable polymer particles according to the invention or produced according to the invention can be processed into foams according to the invention with densities in the range from 10 to 150 kg / m 3 , preferably 15 to 100 kg / m 3 , particularly preferably 40 to 90 kg / m 3 . For this purpose, the expandable polymer particles are prefoamed. This is generally done by heating with steam and / or hot air in so-called pre-expanders. The pre-expanded particles are then welded to form bodies. For this purpose, the prefoamed particles are brought into closed, but not gas-tight closing forms and usually subjected to steam. After cooling, the foam moldings according to the invention can be removed.
Die erfindungsgemäßen Schäume und Schaumformteile finden vorzugsweise Verwendung als Isolationsmaterial für technische Anwendungen und den Baubereich oder als Schaumelement für Leichtbau- und Verbundanwendungen, beispielsweise im Möbelbau, Messebau, der Bauindustrie, der Automobilindustrie, im Boots- und Schiffsbau und/oder in Windkraftanlagen. The foams and foam moldings according to the invention are preferably used as insulation material for technical applications and the construction sector or as a foam element for lightweight construction and composite applications, for example in furniture construction, exhibition construction, the construction industry, the automotive industry, in boat and shipbuilding and / or in wind turbines.
Neben diesen und den oben genannten Verwendungen ist eine Verwendung für Verbundformteile, insbesondere im Möbelbau bevorzugt. Zu diesem Zweck wird auf erfindungsgemäße Schaumformteile, welche in Form einer Schaumplatte vorliegen, nach bekannten, dem Fachmann geläufigen Methoden mindestens eine weitere Schicht aufgebracht.In addition to these and the uses mentioned above, a use for composite moldings, in particular in furniture construction preferred. For this purpose, at least one further layer is applied to foam moldings according to the invention, which are in the form of a foam sheet, by known methods known to the person skilled in the art.
Neben einer ersten Schicht aus der beschriebenen Schaumplatte enthalten derartige Verbundformteile somit mindestens eine weitere Schicht. Bevorzugt ist die erste Schicht wenigstens auf zwei Flächen mit einer oder mehreren weiteren Schichten verbunden. Weiterhin bevorzugt ist die erste Schicht auf mindestens zwei Flächen (im Fall eines rechtwinkligen Querschnitts oben und unten), ebenso bevorzugt sind alle Flächen mit einer oder mehreren weiteren Schichten verbunden. In addition to a first layer of the described foam plate such composite moldings thus contain at least one further layer. The first layer is preferably connected to at least two surfaces with one or more further layers. Further preferably, the first layer is on at least two surfaces (in the case of a rectangular cross-section top and bottom), also preferably all surfaces are connected to one or more further layers.
In einer Ausführungsform der Erfindung besteht der Aufbau des Verbundformteils aus einer oder mehreren Kernschichten, einer oder mehreren Deckschichten und einer Oberflächenschicht.In one embodiment of the invention, the structure of the composite molding consists of one or more core layers, one or more cover layers and a surface layer.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung besteht der Aufbau des Verbundformteils aus einer Kernschicht und einer Oberflächenschicht.In a further embodiment of the invention, the structure of the composite molding consists of a core layer and a surface layer.
Zur Beplankung als Oberflächen- und gegebenenfalls Deckschicht sind beispielsweise Aminoplastharzfilme, insbesondere Melaminfilme, PVC (Polyvinylchlorid), Glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK), beispielsweise ein Verbund aus Polyesterharz, Epoxiharz, oder Polyamid und Glasfasern, Vorimprägnate, Folien, Laminate, beispielsweise HPL (high pressure laminate) und CPL (continuous pressure laminate), Furniere, und Metall-, insbesondere Aluminium- oder Bleibeschichtungen, geeignet. Weiterhin geeignet sind Gewebe und Vliesstoffe, insbesondere aus Natur- und/oder Kunstfasern. For planking as a surface and optionally covering layer are, for example, aminoplast resin films, in particular melamine films, PVC (polyvinyl chloride), glass fiber reinforced plastic (GRP), for example a composite of polyester resin, epoxy resin, or polyamide and glass fibers, prepregs, films, laminates, for example HPL (high pressure laminates) and CPL (continuous pressure laminates), veneers, and metal, especially aluminum or lead coatings. Also suitable are fabrics and nonwovens, in particular of natural and / or synthetic fibers.
Weiterhin kommen für eine Beplankung der erfindungsgemäßen Verbundformteile(n) alle Werkstoffe in Betracht, die aus Holzstreifen, Holzfasern, Holzspänen, Hölzern, Holzfurnieren, verleimten Hölzern, Furnieren oder einer Kombination der entsprechenden Herstellungsverfahren gefertigt sind. Ebenfalls bevorzugt ist eine Beplankung der erfindungsgemäßen Formteile(n) mit OSB, Spanplatten, HDF (hochdichte Faserplatten) oder MDF (mitteldichten Faserplatten), insbesondere dünnen Spanplatten, HDF und MDF mit einer Dicke von 2 bis 10 mm. Furthermore come for a planking of composite moldings according to the invention (s) all materials into consideration, which are made of wood strips, wood fibers, wood chips, wood, wood veneers, glued woods, veneers or a combination of the corresponding manufacturing process. Also preferred is a planking of the moldings (s) according to the invention with OSB, chipboard, HDF (high-density fiberboard) or MDF (medium-density fiberboard), in particular thin chipboard, HDF and MDF with a thickness of 2 to 10 mm.
Als Klebstoffe können übliche Materialien, beispielsweise Dispersionsklebstoffe z.B. Weißleim, Epoxidharze, Formaldehyd-Kondensationsharze, wie Phenolharze, Harnstoff-Formaldehyd-Harze, Melamin-Formaldehyd-Harze, Melamin-Harnstoff-Formaldehyd-Harze, Resorcin- und Phenolresorcinharze, Isocyanatklebstoffe, Polyurethanklebstoffe und Schmelzkleber verwendet werden.As adhesives, conventional materials, for example dispersion adhesives e.g. White glue, epoxy resins, formaldehyde condensation resins such as phenolic resins, urea-formaldehyde resins, melamine-formaldehyde resins, melamine-urea-formaldehyde resins, resorcinol and phenolic resorcinol resins, isocyanate adhesives, polyurethane adhesives and hot melt adhesives.
Die Erfindung wird durch die Beispiele näher erläutert, ohne sie dadurch beschränken zu wollen.
N-Hydroxysuccinimid, N-Hydroxysuccinimid, Distearylhydroxylamin (Irgastab FS042), N,N-Dibenzylhydroxylamin, 4-Hydroxy-TEMPO: Handelsprodukte der Firma Sigma AldrichN-hydroxysuccinimide, N-hydroxysuccinimide, distearylhydroxylamine (Irgastab FS042), N, N-dibenzylhydroxylamine, 4-hydroxy-TEMPO: commercial products from Sigma Aldrich
1. Herstellung von Schaumproben für Brandtest-Schnellverfahren1. Preparation of foam samples for rapid fire test procedures
10 g des Polymers bzw. der Polymermischung wurden mit der in Tab. 1 genannten Menge des Flammschutzmittels und evtl. Synergisten gemischt, in 30 ml Dichlormethan gelöst und zum langsamen verdampfen des Lösungsmittels bei Raumtemperatur für 24 h gelagert. Anschließend wurden die noch Rest-Dichlormethan enthaltenden Proben bei ca. 110 °C für ca. 1 h gelagert wodurch sich – hervorgerufen durch das Resttreibmittel – ein Schaumkörper bildete. Die so erhaltenen Proben wurden anschließend mit einem Bunsenbrenner in Brand gesetzt und die erreichte flammschützende Wirkung qualitativ beurteilt. Tab. 1 Hergestellte Schaumprobenkörper sowie qualitative Beurteilung der Flammschützenden Wirkung (++ = sehr gut, + = gut, ○ = mäßig, - = schlecht, -- = sehr schlecht).
2. Herstellung expandierbarer Granulate und Formteile2. Production of expandable granules and moldings
In einem Zweischneckenextruder ZE40 wurden 90 Gew-% Luran 3380 mit ca. 6,5 % der in Tab. 3 gegebenen Additivmischung bei 230–260 °C aufgeschmolzen. Anschließend wurde die Polymerschmelze mit ca. 3,5 % Pentan S (bezogen auf die Polymermatrix) beladen, in zwei statischen Mischern homogenisiert und auf ca. 220–230 °C abgekühlt. Über einen zweiten Zweischneckenextruder ZDSK30 wurden 10 Gew-% Luran 3380 mit der in Tab. 2 angegebenen Menge der Flammschutzkomponenten hinzugegeben, bei 200–240 °C aufgeschmolzen und der Hauptmenge über eine Zahnradpumpe zugeführt. Nach Homogenisierung über zwei weitere statische Mischer wurde die Schmelze auf 200 °C–220 °C gekühlt und durch eine beheizte Lochplatte extrudiert (4 Löcher mit 0,65 mm Bohrung und 300–320 °C Lochplattentemperatur). Der Polymerstrang wurde mittels Unterwassergranulierung abgeschlagen (8–10 bar Unterwasserdruck, 70–80 °C Wassertemperatur), so dass ein treibmittelbeladenes Minigranulat mit enger Teilchengrößenverteilung d’ (~1.0 mm) erhalten wurde.In a twin-screw extruder ZE40, 90% by weight of Luran 3380 were melted at about 230-260 ° C. with about 6.5% of the additive mixture given in table 3. Subsequently, the polymer melt was loaded with about 3.5% pentane S (based on the polymer matrix), homogenized in two static mixers and cooled to about 220-230 ° C. A second twin-screw extruder ZDSK30 was used to add 10% by weight of Luran 3380 with the amount of flameproofing components indicated in Tab. 2, melted at 200-240 ° C. and fed to the main amount via a gear pump. After homogenization via two further static mixers, the melt was cooled to 200 ° C-220 ° C and extruded through a heated perforated plate (4 holes with 0.65 mm bore and 300-320 ° C perforated plate temperature). The polymer strand was cut off by means of underwater granulation (8-10 bar underwater pressure, 70-80 ° C. water temperature), so that a propellant-loaded minigranulate having a narrow particle size distribution d '(~ 1.0 mm) was obtained.
Die produzierten expandierbaren Granulate wurde mit 200 ppm Antistatikum 743 (Fa. BASF SE) vorbeschichtet. Anschließend wurde in einem Lödige-Mischer die Hauptbeschichtung auf die expandierbaren Granulate aufgebracht. Dabei wurde die Hauptbeschichtung (GTS/GMS/Kieselsäure = 6/3/1) vor Aufbringen auf das Granulat zu einem einheitlichen Pulver vermischt.The produced expandable granules were precoated with 200 ppm of antistatic agent 743 (BASF SE). Subsequently, in a Lödige mixer, the main coating was applied to the expandable granules. The main coating (GTS / GMS / silicic acid = 6/3/1) was mixed before application to the granules to form a uniform powder.
Die so beschichteten Granulate wurden in einem Vorschäumer (PREEX 1000 der Firma Hirsch) bei einem Wasserdampfdruck von ca. 1,1 bar vorgeschäumt und mit einem Formteilautomaten (EHV-C der Firma Erlenbach) zu Platten mit einer Dichte von ca. 80 g/l bei einem Dampfdruck von 2,1 bar verschweißt. Aus diesen Proben wurden im Anschluss die benötigten Brandkörper für den B2-Test (10 mm = dünn, 60 mm = dick) herausgeschnitten. Es wurden pro Dicke jeweils 5 Probekörper untersucht und der Mittelwert gebildet. Folgende Tabelle 2 gibt einen Überblick über die geschilderten Versuche. Tab. 2 Hergestellte Expandierbare Granulate auf SAN-Basis mit Flammschutz-Ausrüstung sowie B2-Ergebnisse nach DIN 4102 Teil 1: 1998-05 (* = vollständig abgebrannt; ** = Tg bestimmt nach ISO 11357) VBsp: Vergleichsbeispiel).
Alle Einstellungen wurden zudem hinsichtlich ihrer mechanischen Eigenschaften (Druckfestigkeit, Biegefestigkeit, Biegearbeit) untersucht. Die Ergebnisse finden sich in Tabelle 4. Tab. 4 Mechanische Daten der Granulate (VBsp: Vergleichsbeispiel).
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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- ISO 113 [0015] ISO 113 [0015]
- DIN 4102 Teil 1 [0024] DIN 4102 Part 1 [0024]
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