DE19828250B4

DE19828250B4 - Polystyrol-Schaumstoffkugeln und ihre Verwendung für Dränageplatten

Info

Publication number: DE19828250B4
Application number: DE1998128250
Authority: DE
Inventors: Guiscard Dr. Glück; Karl-Heinz Batscheider; Michael Dr. Riethues; Hagen Schmitt
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1998-06-25
Filing date: 1998-06-25
Publication date: 2007-08-16
Anticipated expiration: 2018-06-26
Also published as: DE19828250A1

Abstract

Polystyrol-Schaumstoffkugeln mit einem mittleren Durchmesser von 5 bis 20 mm und einer Schüttdichte von 5 bis 20 g/l, dadurch gekennzeichnet, daß sie erhalten wurden durch:
A. Auflösen von 5 bis 25 Gew.-% eines Polystyrols, welches 1 bis 10 Gew.-% Graphit in homogener Verteilung enthält, in Styrol,
B. Dispergieren der Lösung in Wasser und Zugabe von Treibmittel, Suspensionsstabilisator und Peroxid-Initiator,
C. Polymerisieren des Styrols,
D. Isolieren der treibmittelhaltigen Perlen,
E. Vorschäumen der treibmittelhaltigen Perlen mit Wasserdampf

Description

Die Erfindung betrifft Polystyrol-Schaumstoffkugeln (EPS-Kugeln), die zur Herstellung von Dränageplatten (oder auch Dränplatten) geeignet sind.

Ruß- oder Grahpit-haltige Polystyrolschaumstoffplatten mit niedriger Dichte und niedriger Wärmeleitfähigkeit sind aus EP-A 0 372 343 A1, EP 0 620 246 A1 und WO 98/51735 bekannt. In DE 296 16 362 U1 wird die Verwendung entsprechender Polystyrol-Partikelschaumstoffe zur Fußbodendämmung beschrieben.

Dränageplatten bestehen aus EPS-Kugeln, die so miteinander verbunden sind, daß die Zwickel eine große zusammenhängende Hohlraumstruktur ergeben. Als senkrechte Filterschicht vor Keller- und Stützwänden verhindern Dränageplatten den Aufstau des Sickerwassers im Boden zu hydrostatisch drückendem Wasser. Dränageplatten bilden einen Sickerweg vom anstehenden Boden zum Fuß der Wand und einem eventuell dort verlegten Dränrohr. EPS-Dränageplatten eignen sich auch für die Entwässerung von Dachgärten, denn sie bieten als weitere Vorteile eine zusätzliche Wärmedämmung und ein geringes Gewicht.

EPS-Dränageplatten werden nicht durch konventionelle EPS-Formteilschäumtechnologie hergestellt, sondern die EPS-Kugeln werden mit einem Kleber (meist bitumenartigem Kleber) bestrichen und anschließend so verklebt, daß sich ein entsprechend großes Zwickelvolumen ergibt. Anforderungen an ein solches Produkt sind hohe mechanische Festigkeit, insbesondere nach Wasserlagerung, und gute Wasserdurchlässigkeit. Daneben werden vom Markt absolut runde Kugeln erwartet. Hinsichtlich dieser Anforderungen lassen die herkömmlichen EPS-Dränageplatten zu wünschen übrig.

Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, verbesserte EPS-Kugeln für Dränageplatten bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemäßen Schaumstoffkugeln gelöst.

Die EPS-Schaumstoffkugeln weisen einen mittleren Durchmesser von 5 bis 20 mm, vorzugsweise von 8 bis 15 mm auf. Ihre Schüttdichte beträgt 5 bis 20 g/l, insbesondere 7 bis 15 g/l. Das Herstellungsverfahren umfaßt folgende Stufen:

A. Ein Polystyrol, welches 1 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 2 bis 6 Gew.-% Graphit enthält, wird in Mengen von 5 bis 25 Gew.-%, vorzugsweise von 10 bis 15 Gew.-% in monomerem Styrol gelöst. Wesentlich ist, daß das Graphit homogen im Innern des Polystyrols verteilt ist. Das graphithaltige Polystyrol kann hergestellt werden durch Einmischen von Graphitpartikeln in eine Polystyrolschmelze, bevorzugt ist aber ein Herstellverfahren, bei dem Styrol in wässriger Suspension in Gegenwart von Graphitpartikeln polymerisiert wird. Ein derartiges Verfahren ist in WO 98/51734 ausführlich beschrieben. Die eingesetzten Graphitpartikel weisen eine mittlere Partikelgröße von 1 bis 50 mm auf. Das graphithaltige Polystyrol fällt dabei in Granulatform an. Während oder nach der Polymerisation kann Treibmittel zugesetzt werden, so daß ein treibmittelhaltiges Granulat entsteht. Dieses ist aber noch nicht zur Herstellung der erfindungsgemäßen EPS-Kugeln geeignet. Es wird vielmehr zunächst in Styrol gelöst.
B. Die Lösung wird dann unter Rühren in Wasser dispergiert, wobei ein Volumenverhältnis von 1:0,7 bis 1:1,3 bevorzugt ist. Dieser Dispersion werden übliche Treibmittel, z. B. Pentan, Suspensionsstabilisatoren, z. B. Calciumphosphat oder Magnesiumpyrophosphat, sowie Peroxid-Initiatoren, z. B. Dibenzoylperoxid oder Dicumylperoxid zugesetzt.
C. Die Polymerisation des Styrols in wässriger Suspension wird unter üblichen Bedingungen, vorzugsweise bei Temperaturen von etwa 80 bis 130°C ansteigend durchgeführt.
D. Bei der Polymerisation entstehen Polystyrol-Perlen, die vorzugsweise 3 bis 8 Gew-% Treibmittel und 0,1 bis 1 Gew.-% Graphit enthalten. Sie werden isoliert, gewaschen und getrocknet.
E. Die treibmittelhaltigen Perlen werden schließlich in üblichen Vorschäumern mit Wasserdampf zu den erfindungsgemäßen EPS-Kugeln verschäumt, wobei vorzugsweise zwei- oder dreimal geschäumt wird. Dabei lassen sich die erwünschten niedrigen Schüttdichten von 7 bis 15, insbesondere von 8 bis 10 g/l problemlos erreichen.

Die erfindungsgemäßen EPS-Kugeln zeichnen sich dadurch aus, daß sie einen grobzelligen Kern mit weniger als 10 Zellen pro mm und einen feinzelligen Randbereich mit mehr als 12 Zellen, vorzugsweise mehr als 15 pro mm aufweisen. Sie haben eine praktisch vollkommen runde Form und eine glatte Oberfläche. Dadurch ist ein Verkleben mit einer minimalen Menge Kleber (z. B. 10 bis 20 g eines Klebers auf Bitumenbasis pro 1 Schaumstoffkugeln) möglich.

Die derart hergestellten Dränageplatten weisen auch nach Wasserlagerung eine hervorragende Festigkeit und eine gute Wasserdurchlässigkeit auf.

Beispiel 1
Teil a)
In 17,03 kg Styrol werden 3,40 kg Polystyrol (PS 158 K der BASF) gelöst und 613 g pulverförmiges Graphit (Graphitwerk Kropfmühl KG, AF spez. 96/97), d. h. 3 Gew.-% Graphit bezogen auf die summierte Styrol- und Polystyrolmenge, homogen suspendiert unter Beimischung von 85,0 g Dicumylperoxid und 13,6 g tert.-Butylperoxy-2-ethylhexanoat. Die organische Phase wird in 19,5 l vollentsalztes Wasser in einem 50 l Rührkessel eingebracht. Die wäßrige Phase enthält 46,6 g Natriumpyrophosphat und 86,3 g Magnesiumsulfat (Bittersalz). Man erhitzt die Suspension auf 80°C. Nach 140 Minuten wird 2,34 g Emulgator K 30/40 (Bayer AG) zugegeben. Nach weiteren 30 Minuten wird 1277,1 g Pentan nachdosiert und bei 134°C auspolymerisiert.
Teil b)
Anschließend wird folgende Polymerisation ausgeführt:
In 17,03 kg Styrol werden 1,70 kg EPS-Produkte aus Teil a)) gelöst unter Beimischung von 85,0 g Dicumylperoxid und 13,6 g tert.-Butylperoxy-2-ethylhexanoat. Die organische wäßrige Phase enthält 46,6 g Natriumpyrophosphat und 86,3 g Magnesiumsulfat (Bittersalz). Man erhitzt die Suspension auf 80°C. Nach 140 Minuten wird 2,34 g Emulator K 30/40 (Bayer AG) zugegeben. Nach weiteren 30 Minuten wird 1277,1 g Pentan nachdosiert und bei 134°C auspolymerisiert.
Das erhaltene Produkt läßt sich mittels erhitztem Wasserdampf aufschäumen. Nach Zwischenlagerung und einem weiteren Schäumvorgang mit erhitztem Wasserdampf erreicht das Produkt eine Schüttdichte von 14 g/l. Nach einem weiteren Schäumvorgang erreicht das Produkt eine Dichte von 8 g/l.
Die Oberflächen der Schaumperlen mit einem Durchmesser von etwa 10 mm erscheinen im Licht glänzend. Der Querschnitt der Schaumperlen zeigt einen feinzelligen Rand mit etwa 16 Z/mm und einen grobzelligen Kern mit etwa 5 Z/mm (siehe Aufnahme). Anschließend wird 1 m³ der Schaumperlen mit einer Schüttdichte von 8 g/l mit 15 l einem Bitumenemulsionkleber beschichtet und zu Platten mit einer Rohdichte von 9,7 g/l verklebt.
Das Langzeitstauchverhalten der Platten wurde nach SP 7.1, Punkt 3.3 des Süddeutschen Kunststoffzentrums (SKZ) gemessen. Die Wasserdurchlässigkeit wurde nach SP 7.1 Punkt 3.4 des SKZ geprüft. Die Werte sind in Tabelle 1 aufgeführt.
Beispiel 2
Teil a)
In 17,03 kg Styrol werden 3,40 kg Polystyrol (PS 158 K der BASF) gelöst und 613 g pulverförmiges Graphit (Graphitwerk Kropfmühl KG, AF spez. 96/97), d. h. 3 Gew.-% Graphit bezogen auf die summierte Styrol- und Polystyrolmenge, homogen suspendiert unter Beimischung von 85,0 g Dicumylperoxid und 13,6 g tert.-Butylperoxy-2-ethylhexanoat. Die organische Phase wird in 19,5 l vollentsalztes Wasser in einem 50 l Rührkessel eingebracht. Die wäßrige Phase enthält 46,6 g Natriumpyrophosphat und 86,3 g Magnesiumsulfat (Bittersalz). Man erhitzt die Suspension auf 80°C. Nach 140 Minuten wird 2,34 g Emulgator K 30/40 (Bayer AG) zugegeben. Nach weiteren 30 Minuten wird 1277,1 g Pentan nachdosiert und bei 134°C auspolymerisiert.
Teil b)
Anschließend wird folgende Polymerisation ausgeführt:
In 17,03 kg Styrol werden 1,70 kg EPS-Produkt aus Teil a) gelöst unter Beimischung von 85,0 g Dicumylperoxid und 13,6 g tert.-Butylperoxy-2-ethylhexanoat sowie 170 g Hexabromcyclododecan. Die organische Phase wird in 19,5 l vollentsalztes Wasser in einem 50 l Rührkessel eingebracht. Die wäßrige Phase enthält 46,6 g Natriumpyrophosphat und 86,3 g Magnesiumsulfat (Bittersalz). Man erhitzt die Suspension auf 80°C. Nach 140 Minuten wird 2,34 g Emulgator K 30/40 (Bayer AG) zugegeben. Nach weiteren 30 Minuten wird 1277,1 g Pentan nachdosiert und bei 125°C auspolymerisiert.
Das erhaltene Produkt läßt sich mittels erhitztem Wasserdampf aufschäumen. Nach Zwischenlagerung und einem weiteren Schäumvorgang mit erhitztem Wasserdampf erreicht das Produkt eine Schüttdichte von 12 g/l. Nach einem weiteren Schäumvorgang erreicht das Produkt eine Dichte von 7 g/l.
Die Oberflächen der Schaumperlen erscheinen im Licht glänzend. Der Querschnitt der Schaumperlen zeigt einen feinzelligen Rand mit > 15 Z/mm und einen grobzelligen Kern mit < 10 Z/mm. Anschließend wird 1 m³ der Schaumperlen mit einer Schüttdichte von 7 g/l mit 15 l einem Bitumenemulsionkleber beschichtet und zu Platten mit einer Rohdichte von 8,6 g/l verklebt.
Langzeitstauchverhalten und Wasserdurchlässigkeit sind in Tabelle 1 aufgeführt.
Beispiel 3 (Vergleich)
In 17,03 kg Styrol werden 85,0 g Dicumylperoxid und 13,6 g tert.- Butylperoxy-2-ethylhexanoat eingemischt. Die organische Phase wird in 19,5 l vollentsalztes Wasser in einem 50 l Rührkessel eingebracht. Die wäßrige Phase enthält 46,6 g Natriumpyrophosphat und 86,3 g Magnesiumsulfat (Bittersalz). Man erhitzt die Suspension auf 80°C. Nach 140 Minuten wird 2,34 g Emulgator K 30/40 (Bayer AG) zugegeben. Nach weiteren 30 Minuten wird 1277,1 g Pentan nachdosiert und bei 134°C auspolymerisiert.
Das erhaltene Produkt läßt sich mittels erhitztem Wasserdampf aufschäumen. Nach Zwischenlagerung und einem weiteren Schäumvorgang mit erhitztem Wasserdampf erreicht das Produkt eine Schüttdichte von 13 g/l. Nach einem weiteren Schäumvorgang erreicht das Produkt eine Dichte von 8 g/l.
Die Oberflächen der Schaumperlen erscheinen im Licht matt. Der Querschnitt der Schaumperlen zeigt eine homogene Schaumstruktur mit einer Zellzahl von circa 10 Z/mm. Anschließend wird 1 m³ der Schaumperlen mit einer Schüttdichte von 8/l mit 15 l einem Bitumenemulsionkleber beschichtet und zu Platten mit einer Rohdichte von 10,1 g/l verklebt.
Langzeitstauchverhalten und Wasserdurchlässigkeit sind in Tabelle 1 aufgeführt.
Tabelle 1:

Claims

Polystyrol-Schaumstoffkugeln mit einem mittleren Durchmesser von 5 bis 20 mm und einer Schüttdichte von 5 bis 20 g/l, dadurch gekennzeichnet, daß sie erhalten wurden durch: A. Auflösen von 5 bis 25 Gew.-% eines Polystyrols, welches 1 bis 10 Gew.-% Graphit in homogener Verteilung enthält, in Styrol, B. Dispergieren der Lösung in Wasser und Zugabe von Treibmittel, Suspensionsstabilisator und Peroxid-Initiator, C. Polymerisieren des Styrols, D. Isolieren der treibmittelhaltigen Perlen, E. Vorschäumen der treibmittelhaltigen Perlen mit Wasserdampf
Schaumstoffkugeln nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen grobzelligen Kern mit weniger als 10 Zellen pro mm und einen feinzelligen Rand mit mehr als 12 Zellen pro mm aufweisen.
Verwendung der Schaumstoffkugeln nach Anspruch 1 zur Herstellung von Dränageplatten.