DE1504711A1 - Polystyrolschaum mit hohem Fuellstoffgehalt und ein Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

PoIystyroIschaum mit hohem Füllstoffgekalt und ein Verfahren zu seiner Hersttllung.

Ea ist bekannt, daß man aus Polystyrol, daa beispielsweise niedrigsiedende, aliphatisch« Kehlen« waeeerstoffe wie etwa Petroläther als Treibmittel enthält, Formkörper herstellen kann, indeir. man eß auf der Strangpresse oder im Spritzgussverfahren in Form- {

linge Überführt urd diese dann durch Erwärmen bläht oder verschäumt. Allerdings kann man nicht Jede gewünschte Art von Formkbrptrn auf diese Weise mühelos und technisch einfach erzeugen, weil oftmals nicht näher bekannte Verhaltensweisen des treibmittelhaltigen Folyetyrols eu Änderungen der Vorfonalingt führen, die sich dann durch Verzerrungen oder Verwerfungen dtr beim Verschäumen entstehenden Formkörper ftuastra«

Bs wurde nun gefundtn» dag Man treibmittelhaltigea Polystyrol In technisch vorteilhafter Weise und unter Vermeidung der erwähnten laohttilt in Formkörper beliebiger { Art, vor allem auch solcht, die vorzugsweise in zwti Dlmtntioatn *u!gedehnt sind, Also flächige Gebilde darsttlltn, überführen kann, wenn diese mehr als etwa 10 % (berechnet auf Polystyrol) Pigmente oder Füllstoffe enthalten« Bisher war noch kein Poly3tyrolschaum mit tinea hohen Gehalt an Füllstoffen bekannt«

Polystyrolschaum mit einem Gehalt an Füllstoffen dtr etwa ebenso hoch liegen kann, wie die eingt-Bttztt Polystyrolmengt kann man erfindungegemäse derart ' herateilen, daä man folystyrolgranulat, das ttva 2-6 %

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niedrig siedende aliphatieohe Kohlenwasserstoffe als freitoaittel enthält »it dem pulvrig«™ füllstoff, dessen mittlere Korngrösse größer als etwa 'S A4. und kleiner sein soll als etwa 50,W₁ vorzugsweise kleiner als etwa 2Cu , mischt, das Gemisch auf einer Strangpresse extrudiert und dafcei die Temperatur am Ausgang der Presse so hoch wählt» daß iie scheinbare Dichte des extrudierten Formkcrpers kleiner ist, als etv»a die Häirtt der Dichte des nichtporösen Materials der gleichen Zusammensetzung, den ©xtrudiertsn Formkörper auf Räumt ein*, era tür abkühlt und anschließend nach einer Zwischenla..,erung bei Hau/n temperatur durch Erwärmen neuerlich bltht.

?ür das Verfahren ist en gleichgültig, ob daa Treibmittel ^leiohmässlg in allen Kernern -Jes PcIystyrolgranulats verteilt ist, ode?· ob der Treibmittelgehalt der einzelnen lörner verschieden 1st. Im Ixtreafall kann das Polystyrolgranulat, das für die Beschickung der Strangpresse verwendet wird aus treibmittelaaltigem und treibmittelfreien Polystyrolkörnern bestehen, vorausgesetzt, daß der Treibmittelgehalt isr Mischung etwa in den Grenzen von 2-6 % berechnet auf die gesamte Polystyrolmenge, liegt.

Als Tüllstoffe" können alle pulvrigen Stoffe anorganischen oder organischen Ursprungs verwendet werden, deren aittlere KorngröSe grosser als etwa 1 u, und kleiner als etwa 50 /λ ₉ vorzugsweise kleiner als 2Oit di i Pltl llh ihd

die in Polystyrol unlöslich und ausreichend temperaturbeständig sind. Nach ihren Vt? rh el ten im vorliegenden Verfahren kann man die Füllstoffe in zwei Gruppen einteilenι

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BAD

α.- solche, die geringe Mengen Gase oder Dämpfe unter den Extrusionsbedingun^en ubcpalten und ie Polystyrol *ie "Siede3teinchen" wirken. Eei Verwendung diener Produkte erfolgt die Blähung am Ausgang der Strangpresse bereu ε bei relativ niederen Temperaturen. Diese "Füllstoffe" werden in den Kunststoff nicht im üblichen Sinne eingebaut, der gefüllte Kunststoff hat dieselben physikalischen Eigennehaften, v.'ie z.B. '.Yilrce-

3-tandffestigkeit usw_9-v7ie ein rolystyrolschauin ohne "

Füllstoff von gleichen Pclyatyrolgewicht, Der Füllstoff tritt in Bezug auf die mechanischen Eigenschaften des Materials nicht in Erscheinung. Mit dienen Füllstoffen erhält man beim geblähten Material die geringsten Raumgewlchte und sehr feine und regelmassige Pore-η.· Al« Beispiele für diese Gruppe der Füllstoffe sind zu nennen? Kaolin, Bentonite, BisenoxyUhydrate und andere mehr,

b«- solch« Füllstoffe und Pigmente, die sich bei der Extrusion indifferent verhalten und dl· in den iunet· stoff ala Füllstoffe im "Üblichen Sinne" eingebaut werden« In diese Gruppe gehören insbesondere ge- - f glühte Metalloxyde, wie Magnesiumoxyd, Titanoxyd, Antimonoxyd usw. Um eine ausreichende Blähung am Ausgang der Strangpresse zu erreichen sind in der Strangpresse und am Ausgang der Strangpresse bein gleichen Kunsthare-Treibmittel-Gemisch und bei gleiohem Füllstoffgehalt höhere Temperaturen erforderlich, als bei Verwendung der unter "a" genannten Gruppe von Füllstoffen, die Poren sind etwas grosser, als bei Verwendung der unter "a^H genannten Produkte und der Füllstoffzusatz beeinfluast in dieses Fall auoh die mechanischen Eigenschaften des Kunststoffs, seine Wännestandfestigkeit wird z.B.

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verbesserte

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AIb Füllstoff· können selbstverständlich auch Produkte verwendet werden, die bereits dazu dienen, um Polystyrol schwer entflammbar zu machen, so z.B. die bekannte Kombination von Antimonoxyd mit organischen Chlorträgern, wie z.B. Chlorparaffine·

Besonders geeignet als organische Chlorträger sind Polyvinylchlorid, chloriertes Polyvinylchlorid und Vinylidenchlorid, da diese die Warmestandfestigkeit des Polystyrolschaums im Gegensatz zu Chlorparaffinen | nicht herabsetzen, sondern im Gegenteil verbessern.

Bei Verwendung von Antiinonoxyd in Verbindung mit organischen Chlorträgern ist es zweckmäesig einen Füllstoff der Gruppe "a^w niitzuverwenden.

Da Füllstoffe insbesondere anorganischen Ursprungs für Infrarotstrahlung undurchlässig sind hat der mit diesen Stoffen gefüllte Polystyrolschaum vor allem bei geringen Raumgewichten eine niedrigere Wärmeleitzahl ale ein ungefüllter Polystyrolschaum vom gleichen Polyetyrolgewicht.

Verwendet man ale Füllstoff ein elektrisch leitfähigte Produkt, wie etwa Graphitpulver, elektrisch " leitfähige Eisenoxyde u.s.w,, so wird der mit diesen Füllstoffen hergestellte Polystyrolschaum eelbst elektrisch leitfähig. Ein solchee Material zeigt keine elektrostatischen Aufladungen mehr und kann ohne besondere Oberflächenbehandlung auf galvanischem Wege mit Metalloberflächen versehen werden.

Die Füllstoffe können selbstverständlich auch dazu benutzt werden, um Farbeffekte im Material zu er~ reichen.

Anstelle der Strangpresse kann auch eine Spritigu8smaschine verwendet werden, die eine Vorplastifizierung besitzt.

~⁴~ BAD ORIGINAL

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Das vorliegende Verfahren liefert einen PoIystyrolschaum von einer überraschend gleichmäsaigen Dichteverteilung und Formkörper, z.B. Bänder mit einer Oberflache, die keine weitere Kachbearbeitung mehr erfordert. Ee kann damit ih kontinuierlicher Arbeitsweise Plattenmaterial bit; zu einer Diele· von etwa 50 mm und bei einem Gehalt von z.B. 30 Jt Kaolin (berechnet auf Polystyrol) ein gefüllter Polystyrolschaum mit einen; Raumgewicht von weniger ale 17^18 kg/m hergestellt werden. Das entspricht einem Polystyrolverbrauch von etwa 13 kg/m · Die niedrigen Raumgewlcbte werden erhalten, indem man den extrudierten Formkörper mehreren, getrennten BAähprozesaen unterwirft.

Dl· Blähung des extrudierten FormkÖrpers kann auch in heizbaren Formen erfolgeni dabei nimmt der Formkörper die Form der verwendeten Form an« Handelt es sich um komplizierte Formen, so werden in diese entsprechend, zugeschnittene Stücke eingelegt; diese verscnweiasen sich dann beim Blähprozess zu einem völlig homogenen Material«

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Claims (6)

1. Patentaneprücheι

   t#- Polyetyrolschaum mit hohem Pilllstoffgehalt und ejn Verfahren zu seiner Herstellung aus Toly3tyrolgranulat, das als Treibmittel niedrig siedend«, aliphatische Kohlenwasserstoffe enthält, daiurch gekennzeichnet, daü man Polystyrolgranulat, Jas etwa 2-6 £ Treibmittel enthalt mit ieic pulvrigen Hillstoff, dessen mittlere Korngröße größer hIs etwa Iu und kleiner als 5CU-C , vorzugsweise kleiner als etwa W ist, mischt, aas Gemisch auf der Strangpresse zu

   Pormkcrpern extrudiert und dabei die Tenperatur am Ausgang der Strangpresse so hoch wählt, dass der extrudierte Formkörper ein· Dichte hat, die kleiner . ist, als etwa die Hälfte der Dichte des analogen, nicht porösen Materials, den eactrudierten Formkörper auf Raumtemperatur abkühlt urd nach einer Zwischenlagerung bei Rau»temperatur durch Erwärmen neuerlich bläht.
2. 2.- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Gemisch eines treibmittelhaltigen Polystyrolgranulate mit einem höheren Gehalt an Treibmittel, mit einem treibaittelfreien oder treib

   mittelärmeren Polystyrolgranulat von solcher Zusammensetzung verwendet,.daß das Gemisch im Mittelwert etwa 2-6 % Treibmittel enthält,
3. 3·- Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch

   gekennzeichnet, daß man einen Füllstoff oder ein Gemisch von Füllstoffen verwendet, die in bekannter Weise Polystyrol schwer entflammbar machen.
4. 4.- Verfahren nach Anspruch 1-3 dadurch gekenn

   zeichnet, daß man als Füllstoff ein Gemisch von Antimonoxyd und Polyvinylchlorid, chlorlerteia Polyvinyl-

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   chlorid oder Vinylidenchlorid verwendet, um den PoIyetyrolschaum schwer entflammbar zu machen.
5. 5.- Verfahren nr*ch Ar.apruch 1-4 dadurch ge·»-

   kennzeichnet, daß man elektrisch leitende Füllstoffe verwendet,
6. 6.- Verfahren nach Anspruch 1-5» dadurch gekennzeichnet, daß man den extrudieren, füllntcf fhaltigen und bei der Extrusion berpit^ vorgeblähten Formkörper durch mehrfaches Abkühlen und Erwärmen mehreren, aufeinanderfolgenden Blähpro ζ er; τ en unterwirft.

   7,- Verfahren nach kiiryr-izh 1-6 iodurch gekenn- "

   zeichnet, daß dao Blähen des cxtrudierten Formkörpers in Formen erfolgt.

   1« Beispielt

   100 Gewichtsteile Polyetyrolgranulat von einer mittleren Korngroße von 2/3mm und einem Fentangehalt von etwa 45t werden mit 20 Gewichtsteilen Kaolin von einer mittleren Korngröße von etwa 5 Microns in einem Schaufelmischer gemischt. Mit dieser Mischung wird eine Strangpresse mit ewei Schnecken (Sohnecken 0 77 mm Schneckenlänge 7 Γ) beschickt, die mit einer Banddüse 108 χ 104 mn ausgerüstet ist. (

   In der Braten, der Eingangszone des Guts, wird die Temperatur auf 100° C eingestellt, im Übrigen Teil der Maschine auf 125⁰C. Das Gut wird bei einer Sehnecken-

   ^: drehzahl von 9 d^e Minute bewegt. Am Ausgang der Düse hat sich das Band auf 200 mm Breite und 12,5 mm Dicke gebläht» Das Eaumgewicht des extrudierten Materials ist etwa 168 kg/m · Es tritt in heissem Zustand geschmeidig aus und kann hinter der Düse über einen mechanisch angetriebenen Abstreifer und zur Abkühlung

   ■„.-.. freihängend zum Abzugsband geführt werden. Dann rollt

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   man es auf Trommeln, von beispielsweise 3 m 0 auf« Es kann dann sogleich oder"nach einer Zwischenlagerung von 18 bis 40 Stunden in einer oder mehreren Stufen weiter gebläht werden. Etwa auftretende geringe Unebenheiten lassen sich mittels einer Druckwalze beseitigen. Das Band kann mit hel3sem Draht, der vorteilhafterweioe elektrisch geheizt ist, in Stücke der gewünschten Abressungen zerteilt werJen. Nach dem iiachblähen erhält man ein Reingewicht von 22 kg/m

   2. Beispiel:

   1CC Gewichtsteile eiaec Polystyrcljranulatr: von einer mittleren Eorngr^sr-e von 2/3 am and einem Pentangehält von 7,57$, 100 Gewichtsteile Polyntyrolgranulat (treibinittelfrei) von einer mittleren Korngröße von etwa 0,5 mm und 60 Gewichtsteile Kaolin von einer mittleren Korngröße von etwa 5 Uicron werden wie in Beispiel 1 beschrieben, gemischt und zn einem Band extrudiert.
   Temperatur in der Beschickungszone 117°C " ■ " Mischzon· H5°C

   " der Banddüse 125⁰C
   Raumgewicht des extrudierten Bandes 185 kg/m ⁿ nach dem Nachblähen 31 kg/m

   Siolc· der Polystyrolschaumplatten etwa 22 mm Breite der Polystyrolschaumplatten etwa 410 mm,

   3. Beispielt

   100 Gewichtsteile Polystyrolgranulat von einer mittleren Korngröße von 2/3 mm und einem Pentangehalt von etwa 50 Gewichtsteile Eisenoxyd von einer mittleren Koragrösse von 10 Micron werden wie in Beispiel 1 beschrieben gemischt und zu einem Band extrudiert·

   Temperatur in der Beschickungszone 117⁰C „ " " Mischzone 145⁰C
   " der Banddüse 125⁰C

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   Raumgev/icht deo extruiierten Bandee 186 kg/m

   ^w nach dem Nachblähen 38 kg/m Dicke der Polystyrolschaumplatten etwa 22 mm Breite der Polystyrolschaumplatten etwa 410 mm Der Polystyrolschaum hat eine rotbraune Farbe.

   4. Beispiel:

   10C Gewichtsteile Polystyrolgranulat von einer mittleren Korngröße von 2/3 mm und einers Pentangehait von 4?6, 30 Gewichtsteile fientoriit von βΐΛβτ Kcrngrb'Se von etwa 5-50 Micron werden wie in Beispiel 1 beschrieben gemischt und zu eines: Band extrudicrt.

   Temperatur in der Becchickungszone 107 C » " Eiechzone 13C⁰C

   " der Banddüse 115°C Raumgewicht des extrudierten Banden 102 kg/m"'

   •x.

   ⁿ nach dem Nachblähtn 26 kg/m'' Dicke der Polystjrul3chaumplatte etwa 22 mm Breite der Polystyrolschaumplatte etwa 410 mn

   5. Beispiel:

   100 Gewichtateil· Polystyrol von einer mittleren Korngröße von 2/3 mm und einem Pentangehalt von etwa 4%, 30 Gewichtsteile Magnesiumoxyd von einer mittleren Korngröße von 5 Micron werden wie in Beispiel 1 beschrieben, gemiecht und unter den nachfolgend angegebenen Temperaturbedingungen extrudierti a) Temperatur in der Beschickungszone 110 C » » Mischzane 115⁰C

   " der Banddüse 125⁰C Raumgewicht des extrudierten Bandes 920 kg/n

   " nach dem Nachblähen 650 kg/m'

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   b) Temperatur in der Beschtckungszone 113°C " in der Mlschzone 143⁰C " der Banddüse 14O⁰C

   Raumgewicht des extrudierten Bandea 323 kg/m ^w nach dem Nachblähen 46 kg/n

   6« Beispiel:

   100 Gewichtsteile Polystyrol vcn einer mittleren Korn> gröfle von 2/3 mm und einem Pentanbehält von etwa 4#» 30 Gewiehtsteil· Titanoxyd mit einer mittleren Korngröße Ton 0,3 Micron werden, wie in Beispiel 1 beschrieben, gemischt und zu einem Band extrudiert*

   Temperatur in der Beschickungszone 1TO⁰C

   • in der Miachzont HO⁰C ■ der Banddüse 130⁰O

   Raumgewicht des extrudierten Bandes 1103 kg

   " naoh dem Nachbläh·» 1103 kg Das txtrudierte Material war nicht blähfähig·

   7» Beispiel!

   100 Gewichtateile Polystyrolgranulat vcn einer mittleren Korngröße von 2/3 mm und einem Pentangehalt von etwa 4jt, 30 Gewichtsteile Kaolin (wie vorhergehende Beispiele), 10 Gewichtsteil· Antiraonoxyd und 1o Gewichtsteile nachchloriertes Polyvinylchlorid mit einem Chlorgehalt von etwa 70% werden, wie in Beispiel 1 beschrieben, gemischt und zu ein·» Band «tradiert.

   Teaperatur in der Beeohlckungszon· 115⁰C " » " Miachzon· 142⁰C

   • der Banddüse 125⁰C Raumgewicht des «xtrudierten.Bandes 153 kg/m'

   • nach dem lachblähen 22 kg/n⁵ Sicke der Polystyrolechauiaplatten 28 mm Breite der Polystyrolschaumplatten 440 mm Der Polystyrolschaum ist schwer entflammbar, wenn das Material brennt» verlöscht die Jlftomejcurz nach dm Entfernen der Zündflamme von a«lb*t ("aelfextinguishing")»

   •01847/0972 _BAD original