DE1629272A1 - Verfahren zur Herstellung von Formkoerpern aus expandierbaren Styrolpolymerisaten und Zusatzstoffen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Formkoerpern aus expandierbaren Styrolpolymerisaten und Zusatzstoffen

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DE1629272A1
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styrene polymers
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DE19661629272
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Dr Boris Ikert
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BASF SE
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/22After-treatment of expandable particles; Forming foamed products
    • C08J9/228Forming foamed products
    • C08J9/236Forming foamed products using binding agents
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2325/00Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring; Derivatives of such polymers
    • C08J2325/02Homopolymers or copolymers of hydrocarbons
    • C08J2325/04Homopolymers or copolymers of styrene

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Description

  • Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus expandierbaren Styrolpolymerisaten und Zusatzstoffen Zur Herstellung von Formkörpern aus schaumförmigen Kunststoffen hat sich ein Verfahren in die Technik eingeführt, bei dem man feinkörnige expandierbare Styrolpolymerisate in Formen erhitzt, so daß die Körner aufschäumen und zu einem Formkörper versinterm, der in seiner Formgebung dem I, nnenraum der Form entspricht.
  • Man erhitzt die feinkörnigen Kunststoffe meist durch Einblasen von Heißdampf unter Druck in die Kunststoffkörner enthaltende Form0 Formkörper mit verbesserten mechanischen Eigenschaften können zum Beispiel durch Erhitzen von Gemischen aus feinkörnigen expandierbaren Styrolpolymerisaten, Zusatzstoffen, wie Holzspänen oder Asbestfasern, und Bindemitteln erhalten werden. Die Bindemittel bewirken einen intensiven Verbund zwischen Kunststoffteilchen und den Zusatzstoffen0 Es hat sich gezeigt, daß man diese Mischungen nicht durch Erhitzen mit Heißdampf unter Druck nach dem bekannten Verfahren aufsohäumen bzw0 versintern kann, da sich die Gemische aus Kunststoff, Zusatzstoff und Bindemittel unter diesen Bedingungen entmlschenO Es sind deshalb Verfahren beschrieben worden, Gemische aus expandierbaren Styrolpolymerisaten, Zusatzstoffen und Bindemitteln durch Erhitzen im Hochfrequenzfeld aufzuschäumen. Diese Verfahren haben jedoch den Nachteil, daß man technisch aufwendige Apparaturen benötigt.
  • Es wurde nun gefunden, daß man Formkörper aus Gemischen von expandierbaren Styrolpolymerisaten, Zusatzstoffen und Bindemitteln durch Erhitzen der Gemische mit Dampf in Formen, die aus einem Formenhohlraum mit perforierten Wänden und diesen umgebenden Dampfkammern bestehen in besonders einfacher Weise herstellen kann, wenn man zunächst heiße Gase und/oder Wasserdampf bei Atmosphärendruck durch die Dampfkammern strömen läßt und danach die heißen Gase oder den Wasserdampf unter Druck in den Formenhohlraum einbläst.
  • Styrolpolymerisate im Sinne der Erfindung sind Polystyrol und Mischpolymerisate des Styrols mit anderenoc,ß-ungesättigten polymerisierbaren Verbindungen, die mindestens 50 Gewichtsteile Styrol einpolymerisiert enthalten. Als Mischpolymerisationskomponenten kommen z.B in Frage c-Methylstyrol, kernhalogenierte Styrole, kernalkylierte Styrole, Acrylnitril, Ester der Acryl- oder Methacrylsäure von Alkoholen mit 1 bis 8 C-Atomen, N-Vinylverbindungen, wie Vinylcarbazol, oder auch geringe Mengen zum Beispiel 0,001 bis 0, 1 an Verbindungen, die zwei polymerisierbare Doppelbindungen enthalten, wie Butadien, Divinylbenzol oder Butandiol-diacrylat. Die Styrolpolymerisate können zum Beispiel Flammschutzmittel, wie Tris-dibrompropyl-phosphat, Hexabromcyclododecan, Chlorparaffin, oder Synergisten für die Flammsahutzmittel, wie Ferrocen, hochzersetzliche organische Heroxyde oder weiterhin Farbstoffe enthalten.
  • Die expandierbaren Styrolpolymerisate können in homogener Verteilung ein Treibmittel enthalten Als Treibmittel eignen sich zum Beispiel unter Normalbedingungen gasförmige oder flüssige Kohlenwasserstoffe oder Halogenkohlenwasserstoffe, die das Styrolpolymerisat nicht lösen und deren Siedepunkte unter dem Erweichungspunkt des Polymerisates liegen Geeignete Treibmittel sind zum Beispiel Propan, Butan, Pentan, Cyclopentan, Hexan, Cyclohexan, Dichlordifluormethan und Trifluorchlormethan. Die Treibmittel sind in den Styrolpolymerisaten im allgemeinen in Mengen zwischen 3 und 15 Gewichtsprozents bezogen auf das Polymerisat, enthalten Die feinteiligen Styrolpolymerisate können z.B in Perlform, in Form zylindrischer Granulate oder in Form von Brocken vorliegen, wie sie beim Mahlen von Substanzpolymerisaten erhalten werden.
  • Die Teilchen haben vorteilhaft einen Durchmesser von 0,1 bis 6 mm, insbesondere von 0,4 bis 5 mm Vorteilhaft werden nach dem Verfahren der Erfindung vorgeschäumte expandierbare Styrolpolymerisate verarbeitet. Die feinteiligen Styrolpolymerisate können zum Beispiel auf das 10- bis 100-fache ihres ursprünglichen Volumens vorgeschäumt sein. Das Vorschäumen wird nach bekannten Verfahren, zum Beispiel durch Behandeln der treibmittelhaltigen Teilchen mit strömendem Wasserdampf, vorgenommen.
  • Das Erhitzen der Gemische aus feinteiligen vorgeschäumten Styrolpolymerisaten, Zusatzstoffen und Bindemitteln wird in Formen vorgenommen, die aus einem Formenhohlraum mit perforierten Wänden und diesen umgebenden Dampfkammern bestehen. Die Arbeitsweisen zum Vorschäumen von Styrolpolymerisaten bzw. zum Ausschäumen bzw. geeignete Formen sind beispielsweise in Arbeiten von F. Stastny beschrieben, die in der Zeitschrift"Kunststoffe", 44. Jahrgang, 1954, auf den Seiten 175 bis 180, sowie in der Zeitschrift"Der Plastverarbeiter'ts Jahrgang 1954, auf den Seiten 260 bis 271, erschienen sind. Außerdem werden die Arbeitsweisen in dem Buch von H.L. v. Cube und K.E. Fohl Die Technologie des schäumbaren Polystyrols", Dr. Alfred Hüthig Verlag GmbH, Heidelberg, 1965 beschieben.
  • Unter Zusatzstoffen sollen solche feinkörnigen oder fasrigen Stoffe verstanden werden, die die Eigenschaften des Formkörpers beeinflussen. Geeignet sind zum Beispiel faserförmige Stoffe tierischen oder pflanzlichen Ursprungs, zum Beispiel Rinderhaare, wie sie zur Herstellung technischer Filze dienen, zerfaserte Lederabfälle, zerfasertes Holz oder Kokos-, Baumwoll- sowie Wollfasern. Ebenso können Fasern aus anorganischen Stoffen, wie Glas-, Asbest- oder Steinwollfaserng sowie Fasern aus organischen hochmolekularen Stoffen, zum Beispiel solche aus Polyamiden oder Polyestern, verwendet werden. Weiterhin kommen körnige anorganische Stoffe, wie feinteiliger Bimsstein oder Ziegelstein, in Frage. Auch eignen sich als Füllstoffe für das Verfahren feingehackte Hanf- oder Flachsstängel, Reisschalen oder Reisstroh, ferner Korkschrot sowie andere organische Stoffe.
  • Besonders geeignete Zusatzstoffe sind zerfaserte Holzspäne oder Holzschrot, wie sie beispielsweise zur Herstellung von Spanplatten verwendet werden.
  • Man verwendet die Styrolpolymerisate und Zusatzstoffe in solchen Mengen daß das Volumenverhältnis zwischen 95 t 5 und 30 : 70 (Styrolpolymerisat : Zusatzstoff) liegt, Für das Verfahren eignen sich härtbare und thermoplastische Bindemittel Von den härtbaren Bindemitteln haben insbesondere Harnstoff-, Melamin- oder Phenol--Formaldehyd-Vorkondensate Bedeutung, die zum Beispiel vorzugsweise in wäßriger Lösung oder Dispersion vorliegen können.
  • Aus der Reihe der thermoplastischen Bindemitteln verwendet man vorzugsweise sogenannte wäßrige Polymerisatdispersionen. Es kommen insbesondere wäßrige Dispersionen von Vinylacetat-, Vinylpropionat- oder Acrylsaureesterpolymerisatdispersionen in Frage. Auch Polymerisate des Vinyl- oder Vinylidenchlorids können verwendet werden. Mitunter ist es vorteilhaft, Polymerisate von Olefinen, zum Beispiel des Athylens, Butadiens oder Styrols, zu verwenden.
  • Die zweckmäßig zu verwendende Menge des Bindemittels hängt von der Art und Menge des Zusatzstoffes, dem Mischungsverhältnis Zusatzstoff zu Styrolpolymerisat und den zu erzielenden Materialeigenschaften ab. Im allgemeinen sind Mengen zwischen 2Q und 50 kg flüssiges Bindemittel (Feststoff + Lösungs- bzw. Dispergiermittel>, bezogen auf 1 m3 Gemisch aus Styrolpolymerisaten und Zusatzstoffen ausreichend Das Erhitzen der Dampfkammern bzw. der Gemische wird durch Einblasen bzw Einleiten von heißen Gasen und/oder Wasserdampf vorgenommen. So konnten zum Beispiel heiße LuRt oder Gemische aus heißer Lurt und Wasserdampf verwendet werden. Vorzugsweise kommt jedoch als Heizmedium Wasserdampf in Frage. Die Gase bzw. der Dampf sollen eine Temperatur von mindestens 1000C haben. Die Höchsttemperatur richtet sich nach dem Erweichungspunkt des Styrolpolymerisates und der Erhitzungsdauer. Vorteilhaft arbeitet man mit Dämpfen bzw. Gasen3 deren Temperatur zwischen 105 und 1400C liegt.
  • Die Gase bzw. den Wasserdampf läßt man zunächst unter Atmosphärendruck durch die Dampfkammer hindurchströmen. Dies erreicht man z,Bo am zweckmäßigsten> indem man die Dampfauslaßventile der Dampfkammer öffnet und Dampf bzw. Gase hindurchleitet. Dabei dringt ein Teil der Gase bzw. Dämpfe in den Formenhohlraum ein, so daß die Gemische langsam erhitzt werden. Dabei schäumt das expandierbare Polystyrol langsam auf und der Abbindevorgang der Bindemittel setzt ein. Vorteilhaft heizt man die Formen für die Dauer von 5 bis 8 Minuten.
  • Nach dem Durchleiten der Gase bzw. des Wasserdampfes durch die Dampfkammern werden die Gase und/oder der Wasserdampf in den Formenhohlraum eingeblasen. Der Druck der Gase bzw. Dämpfe soll dabei 0,4 bis 1,2 atü betragen. Zweckmäßig schließt man nach dem Durchleiten der Gase bzw. Dämpfe durch die Heizmäntel die Ventile und leitet die Gase bzw. Dämpfe unter Druck in den Formenhohlraum ein. Das Erhitzen wird vorteilhaft für die Dauer von 0,5 bis 2 Minuten vorgenommen.
  • Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt in der einfachen Durchführbarkeit, die ohne komplizierten technischen Aufwand möglich ist.
  • Beispiel Eine verschließbare Form mit den Innenausmaßen 40 x 40 x 5 cm, deren Wände perforiert sind und die mit Dampfkammern (Heizmantel) umgeben ist, wird mit einem Gemisch aus vorgeschäumtem Polystyrol, Holzspänen und einer wäßrigen Dispersion eines Harnstoffharzes gefüllt. Die Mischung enthält 60 Volumenteile vorgeschäumtes Polystyrol mit einem Schüttgewicht von SOg/Liter und einer durchschnittlichen Teilchengröße von 1 bis 5 mm, 40 Volumenteile Holzspäne und den durchschnittlichen Dimensionen von 5 bis 20 mm Länge und 1 bis 3 mm Stärke. Diesem Gemisch sind pro Liter 50 g einer 605igen Dispersion eines Harnstoff-Formaldehyd-Vorkondensates in Wasser, die außerdem 0, 5 ffi Ammoniumchlorid und 0,5 % Harnstoff enthält, zugegeben wqrden.
  • In die Dampfkammern wird Dampf von 1100C unter Atmosphärendruck für die Dauer von 7 Minuten hindurchgeleitet. Danach werden die Dampfaustrittsventile der Form geschlossen und Dampf von 0,7 atü Dampfspannung für die Dauer von 1 Minute in den Formeninnenhohlraum eingeblasen. Danach wird die Form gekühlt, indem kaltes Wasser durch den Heizmantel geleitet wird.
  • Man erhält einen Formkörper mit dem Raumgewicht von 30 g/Liter.

Claims (1)

  1. Patentanspruch Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus Gemischen. von expandierbaren Styrolpolymerisaten, Zusatzstoffen und Bindemitteln durch Erhitzen der Gemische mit Wasserdampf in Formen, die aus einem Formenhohlraum mit perforierten Wänden und diesen umgebenden Dampfkammern bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß man zunächst heiße Gase und/oder Wasserdampf bei Atmosphärendruck durch die Dampfkammern strömen läßt und danach die heißen Gase und/oder den Wasserdampf unter Druck in den Formenhohlraum einbläst.
DE19661629272 1966-01-11 1966-01-11 Verfahren zur Herstellung von Formkoerpern aus expandierbaren Styrolpolymerisaten und Zusatzstoffen Pending DE1629272A1 (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0832919A1 (de) * 1996-09-30 1998-04-01 Knauf Verfahren zur flammhemmenden Ausrüstung von expandiertem Polystyrol

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0832919A1 (de) * 1996-09-30 1998-04-01 Knauf Verfahren zur flammhemmenden Ausrüstung von expandiertem Polystyrol
FR2753977A1 (fr) * 1996-09-30 1998-04-03 Knauf Procede d'ignifugation du polystyrene expanse

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