DE1270803B

DE1270803B - Verfahren zur Herstellung von Schaumstoffbahnen aus schwerentflammbaren Styrolpolymerisaten

Info

Publication number: DE1270803B
Application number: DEP1270A
Authority: DE
Inventors: Dr Heinz Weber; Dr Heinz Burger; Dr Guenther Daumiller; Dr Herbert Willersinn; Dr Johannes Grohmann
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1965-04-01
Filing date: 1965-04-01
Publication date: 1968-06-20
Also published as: FR1472788A; NL6604209A; DE1272533C2; US3420786A; SE330975B; DE1270803C2; NL127714C; BE678791A; LU50732A1; GB1132868A; DE1272533B; ES324914A1

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Int. Cl.:

C08f

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

DeutscheKl.: 39 b-22/06

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

P 12 70 803.1-43
1. April 1965
20. Juni 1968

Bahnen aus schaumförmigen thermoplastischen Kunststoffen können z. B. durch Mischen der Kunststoffe mit einem Treibmittel bei Temperaturen oberhalb des Erweichungspunktes des Kunststoffs unter Druck und Auspressen der erhaltenen Mischung in einen unter niedrigem Druck stehenden Raum erhalten werden. So sind z.B. Verfahren bekannt, bei denen man Styrolpolymerisate mit dem Treibmittel in einer kontinuierlich arbeitenden Mischvorrichtung, z, B. in einem Extruder, mischt und durch eine Breitschlitzdüse auspreßt. Der ausgepreßte Kunststoff schäumt nach dem Verlassen der Düse zu einer Bahn auf, die etwa die Querschnittsform der verwendeten Düse hat.

Zur Herstellung schwerentflammbarer Schaumstoffbahnen setzt man den Styrolpolymerisaten halogenhaltige Flammschutzmittel zu. Unter diesen haben sich organische Bromverbindungen besonders bewährt. Es hat sich jedoch gezeigt, daß größere Mengen an Flammschutzmittel die mechanischen Eigenschaften der Schaumstoffbahnen ungünstig beeinflussen. Die Wirkung der Flammschutzmittel läßt sich durch Zusätze verstärken, so daß man eine ausreichende Flammschutzwirkung auch mit wesentlich geringeren Mengen dieser Stoffe erzielen kann. So ist es beispielsweise möglich, durch Zusatz organischer Peroxyde die flammhemmende Wirkung organischer Bromverbindungen zu verbessern.

Organische Peroxyde haben jedoch den Nachteil, daß sie toxisch sind und sich mitunter leicht explosionsartig zersetzen. Bei empfindlichen Personen, die solche Peroxyde handhaben, können Dermatosen auftreten. Außerdem müssen bei der Handhabung von Peroxyden aufwendige und umständliche Vorkehrungen zur Vermeidung von Explosionen getroffen werden. Weiterhin ist bekannt, daß Peroxyde auch bei Zimmertemperatur langsam zerfallen, so daß lange lagernde, Peroxyde enthaltende Schaumstoffe nicht mehr schwerentflammbar sind.

Erfindungsgegenstand ist ein Verfahren zur Herstellung von Schaumstoff bahnen durch Mischen eines Homo- oder Copolymerisates des Styrols oder «-Methylstyrols, mit einem bromhaltigen Flammschutzmittel und einem Treibmittel bei Temperaturen oberhalb des Erweichungspunktes des Polymerisates und unter einem Druck, der mindestens gleich dem Druck des Treibmittels ist, und Auspressen der Mischung in eine Zone geringeren Druckes, bei dem man Gemische auspreßt, die zusätzlich 0,01 bis 5 Gewichtsprozent, bezogen auf das Polymerisat, an 2,3-Dimethyl-2,3-diphenyl-butan enthalten.

Unter Homo- oder Copolymerisaten des Styrole oder «-Methylstyrols sind Polystyrol, Poly-a-methyl-

Verfahren zur Herstellung von
Schaumstoffbahnen aus schwerentflammbaren
Styrolpolymerisaten

Anmelder:

Badische Anilin- & Soda-Fabrik
Aktiengesellschaft, 6700 Ludwigshafen

Als Erfinder benannt:
Dr. Heinz Weber,

Dr. Heinz Burger, 6700 Ludwigshafen;
Dr. Günther Daumiller, 6904 Ziegelhausen;
Dr. Herbert Willersinn,
Dr. Johannes Grohmann, 6700 Ludwigshafen

styrol und Copolymerisate des Styrols bzw. «-Methylstyrols mit anderen mit diesen Verbindungen copolymerisierbaren Monomeren zu verstehen. Die Copolymerisate müssen mindestens 50% des Styrols bzw.

as «-Methylstyrols einpolymerisiert enthalten. Als Comonomere für Styrol eignen sich z. B. «-Methylstyrol, Vinyltoluole, Acrylnitril, Ester der Acryl- oder Methacrylsäure von Alkoholen mit 1 bis 10 C-Atomen, ebenso Fumarsäureester solcher Alkohole oder N-Vinylcarbazol. Als Comonomere für «-Methylstyrol eignen sich z. B. Styrol, Vinyltoluole, Methacrylsäureester von Alkoholen mit 1 bis 10 C-Atomen, Acryl- oder Methacrylnitril.
Als Treibmittel eignen sich übliche, unter Normalbedingungen gasförmige oder flüssige organische Verbindungen, deren Siedepunkte unterhalb der Erweichungspunkte der polyvinylaromatischen Verbindungen liegen und die den Kunststoff nicht lösen bzw. lediglich etwas anquellen. Geeignet sind z. B. Paraffin- und Olefinkohlenwasserstoffe, wie Propan, Butan, Pentan, Hexan, Äthylen, Propylen oder Butylen, außerdem Halogenkohlenwasserstoffe, wie Methylchlorid, Vinylchlorid, Äthylchlorid oder Dichloridfluormethan. Weiterhin kommen Äther, wie Dimethyläther, in Frage. Besonders eignen sich als Treibmittel gasförmige Halogenkohlenwasserstoffe. Die Mischungen enthalten 2 bis 20 Gewichtsprozent, vorzugsweise 5 bis 15 Gewichtsprozent, des Treibmittels, bezogen auf den thermoplastischen Kunststoff.

Die organischen Bromverbindungen sollen zweckmäßig mindestens 4 C-Atome und mehr als 40°/₀ Brom enthalten und vorteilhaft einen hohen Schmelz-

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Claims

punkt haben. Von den üblichen organischen Bromverbindungen eignen sich z. B. Tetrabrombutan, Dibromäthylbenzol, Hexabrombenzol, Ester oder Acetale des Dibrompropanols, wie Tris-(dibrompropyl)-phosphat, außerdem Pentabromdiphenyläther. Besonders geeignet sind solche organische Bromverbindungen, die schwerflüchtig sind, die nicht oder nur in geringem Maß als Weichmacher wirken und keinen störenden Geruch haben. Hier sind besonders die Bromierungsprodukte von Butadien- oder Isoprenoligomeren oder -polymeren, z. B. 1,2,5,6,9,10-Hexabromcyclododecan, Octabromhexadecan oder bromierter Natur- oder Synthesekautschuk zu nennen. Die Bromverbindungen werden in solchen Mengen verwendet, daß die Formmassen einen Bromgehalt von mindestens 0,1 Gewichtsprozent haben. In den meisten Fällen ist es nicht erforderlich, daß die Massen mehr als 5 Gewichtsprozent Brom enthalten. Vorzugsweise enthalten die Massen 0,5 bis 3 Gewichtsprozent Brom. ao

Die Formmasse muß zwischen 0,01 und 5 Gewichtsprozent, vorzugsweise 0,02 und 2 Gewichtsprozent, bezogen auf das Polymerisat, 2,3-DimethyI-2,3-diphenyl-butan enthalten.

Die Mischungen können noch weitere übliche Zusätze, Farbstoffe, Gleitmittel oder Füllstoffe, enthalten. Als Füllstoffe eignen sich z. B. feinteiliger Wollastonit oder Kaolin. Es ist besonders vorteilhaft, den Mischungen Stoffe zuzusetzen, die die Ausbildung feiner Zellen begünstigen. Solche Stoffe sind z. B. Mischungen aus Natriumbicarbonat und organischen Säuren oder anorganische Salze, die Kristallwasser enthalten.

Es ist möglich, feinteilige Mischungen, die bereits die einzelnen Komponenten enthalten, auf Temperaturen oberhalb ihres Erweichungspunktes zu erhitzen und auszupressen. Ebenso können die einzelnen Komponenten in einer Mischvorrichtung gemischt und die erhaltene Mischung ausgepreßt werden. Das Mischen wird vorteilhaft in einer kontinuierlich arbeitenden Mischvorrichtung, z. B. in einem Extruder, vorgenommen. Man arbeitet bei Temperaturen, die oberhalb des Erweichungspunktes der Kunststoffe liegen. Die Mischungen müssen unter einem Druck gehalten werden, der mindestens gleich dem Druck des Treibmittels ist. Hierdurch wird vermieden, daß die Mischungen bereits während des Mischvorganges bzw. während des Erhitzens auf Temperaturen oberhalb ihres Erweichungspunktes aufschäumen. Unter dem Druck des Treibmittels ist der Druck zu verstehen, der sich bei der entsprechenden Temperatur einstellt. Werden organische Flüssigkeiten als Treibmittel verwendet bzw. gasförmige Verbindungen unterhalb der kritischen Temperatur, dann entspricht der Treibmitteldruck dem Dampfdruck des Treibmittels, der sich über der Mischung aus dem thermoplastischen Kunststoff und dem Treibmittel ausbildet.

Die Mischungen werden in eine Zone von geringerem Druck ausgepreßt. Der Druck soll also in dieser Zone unter dem Treibmitteldruck bei der herrschenden Temperatur liegen, so daß die Mischungen aufschäumen. In den meisten Fällen ist es am zweckmäßigsten, die Mischungen in eine unter Normaldruck stehende Zone auszupressen. Mitunter kann es vorteilhaft sein, den Druck in der Zone unter Normaldruck zu halten.

Es ist ein besonderer Vorteil, daß man zur Herstellung der erfindungsgemäßen schwerentflammbaren Schaumstoffbahnen relativ geringe Mengen organischer Bromverbindungen benötigt. Da die Handhabung des 2,3-Dimethyl-2,3-diphenyl-butans im Vergleich zu anderen die Wirkung der organischen Bromverbindungen steigernden Substanzen ungefährlich ist, arbeitet das Verfahren vorteilhafter. Es zeigte sich außerdem, daß die schwerentflammbaren Schaumstoffbahnen selbst bei längerer Lagerung bei höheren Temperaturen die Eigenschaft der Schwerentflammbarkeit nicht einbüßen.

Die in dem Beispiel genannten Teile sind Gewichtsteile.

Beispiel

In einem Doppelschneckenextruder, dessen Schnekken ein L/D-Verhältnis von 25 haben, ist etwa im ersten Drittel des Zylinders ein Stutzen zum Einpressen von Flüssigkeiten angeordnet. In den Einfüllstutzen des Extruders wird ein Gemisch aus 100 Teilen Polystyrol, 1,5 Teilen Hexabromcyclododecan, 0,3 Teilen 2,3-DimethyI-2,3-diphenyl-butan und 1 Teil Kaolin eingebracht. DieTemperatur beträgt in der Auf schmelzzone 180° C. In der anschließenden Mischzone werden durch den Stutzen solche Mengen Methylchlorid kontinuierlich eingepreßt, daß die am Düsenkopf austretende Mischung etwa 10°/oj bezogen auf das Polystyrol, an Methylchlorid enthält. In der Mischzone beträgt die Temperatur 160° C. In der anschließenden Kühlzone wird die Mischung so weit abgekühlt, daß die aus der Düse austretende Mischung eine Temperatur von IlO⁰C hat. Der aus der Düse austretende Strang schäumt auf. Der erhaltene Schaumstoffstrang hat eine Dichte von etwa 40 g/1.

Ein aus dieser schaumförmigen Kunststoffbahn herausgeschnittener Prüfkörper mit den Abmessungen 1,5 · 20 · 30 cm wird 5 Sekunden lang in eine Gasflamme von 40 mm Flammhöhe gehalten und die Flamme anschließend mit ruhiger Bewegung entfernt.

Ein Prüfkörper, der 1,5 Teile Hexabromcyclododecan enthält, verlöscht nach 5,5 Sekunden. Mischt man zu den 1,5 Teilen Hexabromcyclododecan 0,3 Teilen 2,3-DimethyI-2,3-diphenyl-butan, so verlöscht die Flamme nach weniger als einer halben Sekunde.

Eine vergleichsweise ohne die Mitverwendung von 2,3-Dimethyl-2,3-diphenyl-butan hergestellte Probe brennt vollständig ab.

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung von Schaumstoffbahnen durch Mischen eines Homo- oder Copolymerisates des Styrols oder «-MethylstyroIs mit einem bromhaltigen Flammschutzmittel und einem Treibmittel bei Temperaturen oberhalb des Erweichungspunktes des Polymerisates und unter einem Druck, der mindestens gleich dem Druck des Treibmittels ist, und Auspressen der Mischung in eine Zone geringeren Druckes, dadurch gekennzeichnet, daß man Gemische auspreßt, die zusätzlich 0,01 bis 5 Gewichtsprozent, bezogen auf das Polymerisat, an 2,3-Dimethyl-2,3-diphenyl-butan enthalten.