DE19541725C1 - Expandierbare Styrol-Perlpolymerisate mit verminderter Wasseraufnahmefähigkeit - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft expandierbare Styrol-Perlpolymerisate, die zu Polystyrolschaumstoffen mit verminderter Wasseraufnahmefähig­ keit verarbeitet werden können.

Kunststoffe, die auf Styrol und styrolhaltigen Copolymerisaten basieren, werden in großer Menge produziert und in vielen Berei­ chen der Technik eingesetzt. Eine große Bedeutung haben hierbei auch geschäumte Produkte.

Die Herstellung und Anwendung dieser Produkte ist seit langem be­ kannt und vielfach beschrieben.

Bei vielen Einsatzgebieten von Polystyrolschaumstoffen, bei­ spielsweise bei Gebäudeaußenteilen, Fischkisten, Auftriebskörpern in Booten oder Rettungsringen, oder auch Spülkästen für Toilet­ ten, kommt es zu einer Einwirkung von Wasser auf diese Schaum­ stoffe. Dabei kann es zu einem Eindringen von Feuchtigkeit in das Innere des Schaumstoffs kommen, was jedoch bei diesen Anwendungen nachteilig ist und nach Möglichkeit verhindert werden soll.

Bisher erfolgte die Hydrophobierung von Platten und Formteilen aus Polystyrolpartikelschaum zumeist durch Lackierung oder Be­ schichtung der fertigen Formteile. Das erfordert jedoch einen zu­ sätzlichen Verfahrensschritt, außerdem ist bei komplizierten For­ men dieser Überzug häufig nicht gleichmäßig.

Eine weitere Möglichkeit der Minimierung des Wassereintritts in Formteile aus Polystyrol-Partikelschaum besteht darin, das Volu­ men zwischen den Schaumpartikeln, die sogenannten Zwickel, mög­ lichst gering zu halten. Das macht jedoch die Verwendung mög­ lichst kleiner Polystyrolperlen beim Verschäumen erforderlich und es kommt häufig zu einem Anstieg der Rohdichte der Formkörper.

Außerdem kann durch Verlängerung der Formzeit oder Erhöhung der Formtemperatur das Wasseraufnahmevermögen von Formteilen aus Polystyrolpartikelschaum erhöht werden. Nachteilig ist hierbei jedoch, daß durch diese Maßnahmen die Herstellungszeit der Form­ teile erhöht wird und bei Erhöhung der Temperatur ein erhöhter Energieverbrauch bei der Formteilherstellung resultiert.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, expandierbare Polysty­ rol-Perlpolymerisate zu entwickeln, die zu Polystyrolpartikel­ schäumen mit verminderter Wasseraufnahmefähigkeit verarbeitet werden können und einfach und ohne zusätzliche Verfahrensschritte herstellbar sind.

Diese Aufgabe wurde überraschenderweise gelöst durch Beschichten von expandierbaren Styrol-Perlpolymerisaten mit einer Beschich­ tung, die 5 bis 50 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Beschich­ tung, mindestens eines hydrophoben Silikates enthält.

Gegenstand der Erfindung sind demzufolge expandierbare Styrol-Perlpolymerisate mit verminderter Wasseraufnahmefähigkeit, herstellbar durch an sich bekannte Suspensionspolymerisation von Styrol, gegebenenfalls im Gemisch mit olefinische Doppelbindungen enthaltenden Comonomeren, anschließende Aufarbeitung, Trocknung und Beschichtung der Polystyrolperlen, wobei als Beschichtung eine Mischung aus 10 bis 95 Gew.-% Glycerintristearat, 0 bis 90 Gew.-% Zinkstearat, 0 bis 90 Gew.-% Glycerinmonostearat und 5 bis 50 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Beschichtung, minde­ stens eines hydrophoben Silikats eingesetzt wird.

Die EP 449 065 A2 betrifft feinteilige expandierbare Styrol­ polymerisate, die mit einem wasserunlöslichen Farbstoff beschich­ tet sind, der neben vielen anderen auch ein hydrophobiertes SiC₂ sein kann. Zusätzliche Beschichtungsmittel auf Stearat-Basis sind nicht genannt. Das Beschichtungsmittel hat die Aufgabe, ein Ver­ kleben der Partikel beim Aufschäumen zu verhindern.

Die DE 40 24 871 A1 betrifft perlförmige antistatische expandier­ bare Styrolpolymerisate, die als Beschichtung feinteilige Kiesel­ säure zusammen mit anderen Substanzen, wie Glycerinmonostearat enthalten. Im Beispiel wird als Kieselsäure SIPERNAT® 50 einge­ setzt, die als Fällungskieselsäure hydrophil ist. Hydrophobe Kie­ selsäuren sind nicht genannt.

In EP 612 792 A1 sind perlförmige, expandierbare Styrol­ polymerisate mit verringertem Innenwassergehalt beschrieben. Im Beispiel werden die Polystyrolperlen mit Glycerinmonostearat und der Kieselsäure FK 320 beschichtet. Auch diese Kieselsäure ist hydrophil.

Als hydrophobe Silikate werden insbesondere mit Siliconen hydro­ phobierte Kieselsäurederivate oder ebenfalls hydrophobierte, durch Hochtemperaturhydrolyse hergestellte Siliziumdioxide einge­ setzt.

Durch ihre hydrophobe Ausrüstung unterscheiden sich die erfin­ dungsgemäß verwendeten Silikate grundlegend von den üblicherweise eingesetzten hydrophilen Kieselsäuren.

Die erfindungsgemäße Beschichtung der Styrol-Perlpolymerisate be­ steht aus Glycerintristearat, Zinkstearat, Glycerinmonostearat und einem hydrophoben Silikat. Diese Mischung wird in der Zusammensetzung 10 bis 95 Gew.-%. Glycerintristearat, 0 bis 90 Gew.-% Zinkstearat, 0 bis 90 Gew.-% Glycerinmonostearat und 5 bis 50 Gew.-%. des hydrophoben Silikats, insbesondere 30 bis 60 Gew.-%. Glycerintristearat, 0 bis 65 Gew.-% Zinkstearat und 5 bis 20 Gew.-%. des hydrophoben Silikates eingesetzt.

Die Menge an Beschichtungsmittel beträgt vorzugsweise 0,1 bis 0,6 Gew.-%, insbesondere 0,2 bis 0,4 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gewicht der Polystyrolperlen.

Die Polystyrolperlpolymerisate werden nach an sich üblichen und bekannten Verfahren hergestellt. Dazu wird das monomere Styrol, gegebenenfalls im Gemisch mit anderen olefinisch ungesättigten Comonomeren, Katalysatoren, Hilfs- und Zusatzstoffen in Wasser suspendiert und, zumeist in Gegenwart von Suspensionsstabilisato­ ren, polymerisiert. Die entstehenden Polystyrolperlen werden ab­ getrennt, gewaschen und getrocknet.

Die Zugabe des Treibmittels kann dabei bereits während der Poly­ merisation erfolgen, es ist jedoch auch möglich, das Treibmittel in einem nachfolgenden Verfahrensschritt in die Polystyrolperlen einzubringen.

Nach der Imprägnierung mit dem Treibmittel und dem Trocknen wer­ den die Polystyrolperlen üblicherweise beschichtet. Durch die Auswahl der Beschichtungsmittel soll beispielsweise die Verkle­ bungsneigung beim Vorschäumen und die elektrostatische Aufladung der Perlen reduziert sowie die Entformzeit herabgesetzt werden.

Als Beschichtungsmittel dienen Ester aus Glyzerin und Fettsäuren, Metallstearate, Silikate oder Siliziumdioxid. Die Beschichtung der Polystyrolperlen erfolgt überwiegend mechanisch, beispiels­ weise in Trommel- oder Schaufelmischern.

Nach der Lehre unserer Erfindung werden dem Beschichtungsmittel 5 bis 50 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Beschichtung, minde­ stens eines hydrophoben Silikates zugesetzt.

Die Verschäumung der Polystyrolperlen erfolgt üblicherweise eben­ falls nach dem Stand der Technik, indem die treibmittelhaltigen Polystyrolperlen zunächst mit Wasserdampf in offenen Vorschäumern vorgeschäumt und danach in gasdurchlässigen Formen mittels Was­ serdampf zu Formteilen oder Platten verschweißt werden.

Weitere Angaben zu den üblichen Polymerisations-, Imprägnier-, und Schäumverfahren finden sich beispielsweise im Kunststoffhand­ buch, Band 5, Polystyrol, herausgegeben von R. Vieweg und G. Daumiller, Carl-Hanser-Verlag München, 1969.

Überraschenderweise kommt es durch den Einsatz der erfindungs­ gemäßen Beschichtungsmittel zu keinerlei Nachteilen bei den me­ chanischen und den Verarbeitungseigenschaften der Styrol­ polymerisate. Die erfindungsgemäß eingesetzten hydrophoben Sili­ kate sind in ihrer Wirksamkeit als Antiverklebungsmittel den üblicherweise hierfür eingesetzten nicht hydrophoben Silikaten vergleichbar.

Durch das erfindungsgemäße Beschichtungsmittel wird die Wasser­ aufnahme der Styrolpolymerisate stark vermindert. Formteile aus so behandelten Polystyrolperlen können auch für Einsatzgebiete, bei denen sie einer ständigen Wassereinwirkung ausgesetzt sind, beispielsweise als Schwimmkörper oder als Spülkästen für Toilet­ ten, eingesetzt werden.

Die erfindungsgemäße Beschichtung erfordert keinen zusätzlichen Arbeitsschritt.

Die Erfindung soll an nachstehenden Beispielen näher erläutert werden:

Beispiele 1 bis 12

In einen Schaufelmischer mit einem Volumen von 40 l wurden 25 kg Polystyrol mit einer Perlgröße von 0,7 bis 1,0 mm und einem Gehalt von 6,1 Gew.-% n-Pentan als 15 Treibmittel (Styropor®) und 125 g, entsprechend 0,5 Gew.-%, der in der Tabelle angegebenen Beschichtungsmittel, für 10 min bei einer Temperatur von 25°C intensiv gemischt.

Anschließend wurden die Perlen mittels eines drucklosen Schäumka­ stens (System Rauscher) vorgeschäumt und nach 12 Stunden zu plat­ tenförmigen Formteilen verarbeitet.

Von den Formteilen wurden folgende Parameter bestimmt:

Verklebung: visuell
Entformzeit
Verschweißung: visuell
Wasseraufnahme nach DIN 53 433

Die Ergebnisse sind in der Tabelle festgehalten.

Claims (1)

1. Expandierbare Styrol-Perlpolymerisate mit verminderter Wasser­ aufnahmefähigkeit, herstellbar durch an sich bekannte Suspen­ sionspolymerisation von Styrol, gegebenenfalls im Gemisch mit olefinische Doppelbindungen enthaltenden Comonomeren, anschließende Aufarbeitung, Trocknung und Beschichtung der Poly­ styrolperlen, dadurch gekennzeichnet, daß als Beschichtung eine Mischung aus 10 bis 95 Gew.-%. Glycerintristearat, 0 bis 90 Gew.-% Zinkstearat, 0 bis 90 Gew.-% Glycerinmonostearat und 5 bis 50 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Beschichtung, minde­ stens eines hydrophoben Silikats eingesetzt wird.