DE2020125A1

DE2020125A1 - Zellfoermige Produkte aus thermoplastischem Harz und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE2020125A1
Application number: DE19702020125
Authority: DE
Inventors: Daniel Hanton
Original assignee: Compagnie de Saint Gobain SA
Current assignee: Compagnie de Saint Gobain SA
Priority date: 1969-04-25
Filing date: 1970-04-24
Publication date: 1970-11-12
Also published as: BE749540A; IE34091B1; FI54247B; FR2041478A5; CA973673A; GB1292195A; ES379027A1; CH515110A; NO135871B; DK135776B; ZA702732B; NL7005310A; IE34091L; LU60801A1; FI54247C; NO135871C; DK135776C; AT311053B; SE365748B

Description

4β90 Herne, 8000 München 23,

FrelligrathstraOe 19 ι% ι ι ι η ■_> r> u Eiseriacher SträBe 17

Postfach 140 · DIpI.-Ing* "· H. Batir PaL-Anw. Belzler

PaL-Anw. Htrrmann-Trtntapohl r>I-»l πι.,.. Ci₁₁₁₁-J B«Ul»··- Fernsprecher: 39 8011

Fernsprecher: 51013 Dlpl.-PhyS, EdUafd ΒβΙΖίβΓ _39M12

⁵¹⁰¹⁴ Dipl.-Ing. W. Herrmann-Trentepohl _T1 ^M«»

Telegrammanschrilt: ^r ** ^r Ttlegrammanschrilt: Bihrpalente Herne * PATENTANWÄLTE Babeupat Mönchea

Τ·Ι·χ OS229»53 . Telex 05 245 62

Γ "1 ■ Bankkonten: -

Bayrische Vereinsbank Manchen 552287 Dresdner Bank AQ Herne 202 436 Postscheckkonto -Dortmund 558 63

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R.r.: MO 2166

In der Antwort bitte angeben Zuschritt bitte nach:

COMPAGNIE DE SAINT-GOBAIN, WEUILTjY-SUR-SEIHE/Praiikreich

Zellförmige Produkte aus thermoplastischem Harz und Yer-

fahren zu ihrer Herstellung

Die Erfindung bezieht sich auf zellförmige Produkte aus thermoplastischem Harz, insbesondere Polystyrol* die aus expandierten oder geschäumten Granulaten oder Perlen gebildet sind*

Gegenstand der Erfindung sind Produkte, die einen Schaum aus ^geschäumten Granulaten thermoplastischen Harzes aufweisen, insbesondere aus Polystyrol, und aus einem wärmehärtbaren Harz, welches die Zwfehenräume zwischen den Granulaten einnimmt und welches ein kontinuierliches steifes Netz zwischen diesen Granulaten bildet. .

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. ORIGINAL INSPECTED

Erfindungsgemäß wurde festgestellt, daß die durch dieses Nets; sichergestellte Vernetzung, welche die Granulate umgibt, solchen Produkten mechanische "beachtliche Eigenschaften verlieh, und insbesondere eine sehr gute Beständigkeit gegen Zusammendrücken.

Biese Produkte eignen sich insbesondere zur thermischen Isolierung von Gebäuden» Dag wärmehärtbare Harz, welches verwendet wird, um die Vernetzung der geschäumten Granulate sicherzustellen, muß die folgenden Eigenschaften aufweisen:
Die Oberfläche der Granulate gleichförmig benetzen; eine schnelle Härtungsgeschwindigkeit bei der Temperatur aufweisen, ™ bei der man für die Verklebung der Granulate untereinander sorgt j ein gutes Haftungsvermögen im gehärtetem Zustand auf den Granulaten besitzen -

eine steife und kontinuierliche Textur zwischen den Granulaten sicherstellen.

Unter den wärmehärtbaren Harzen entsprechen die Phenol/Form aldeyd-Harze besonders gut diesen Bedingungen.

Vorzugsweise besteht das Verfahren zum Herstellen dieser Produkte

von
darin, daß man/geschäumten Perlen ausgeht, diese Perlen mit

einem wärmehärtbaren Harzfila einhüllt und die gesamte Anordnung ) zusammendrückt, wobei diese Zusammendrückung derart bestimmt wird, daß die Perlenmas33 verdichtet wird und man ein Produkt mit der gewünschten Form und Dichte arhält, wobei man den Bruch des die Perlen umhüllenden Films vermeidet.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung "sind die Granulate oder Perlen, beispielsweise Polystyrolperlen, die ein homogen über die Masse verteiltes Treibmittel enthalten, während einer ersten Stufe der Wirkung des Wasserdampfes ausgesetzt. Unter dieser Wirkung und der der zugeführten Wärme erweicht das thermoplastesehe Harz und das Treibmittel verdampft, was sich als Expansion oder Schäumung der Granulate überträgt. An diese Arbeitsstufe der sogenannten Vorschäumung oder Vorexpansion schließt sich ,eine zweite Arbeitsstufe an, bei der man die Granulate in einen

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. . ORIGINAL INSPECTED

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ßtärkr/ίι jixpahsions- oder Schäumungs zustand überführt, indem man sie einer neuen Schäumung oder Expansion unter Dampf unterzieht.

Nach ei'ner weiteren Ausführungsform der Erfindung werden die ^: ein Treibmittel enthaltenden Granulate durch Luft auf eine Temperatur in der Größenordnung von 90-100⁰C oder darüber vorgewärmt, bevor sie der Dampfbehandlung ausgesetzt werden. Diese Granulate können, insbesondere durch die Wirkung des Dampfes, vorgeschäumt oder vorexpandiert werden, bevor sie der Warmluftbehandlung ausgesetzt werden, wobei sich an diese Vor-BChäumung oder Vorexpansion eine Reifungsperiode, beispielsweise 3 Stunden lanr in \ermluft bei 4O⁰C, anschließt. Ein solches Verfahren ist in der deutschen Patentschrift (Patentanmeldung P 16 29 322.4) der Anmelderin beschrieben.

Nach einem anderen Ausführungsbeispiel werden die das Treibmittel enthaltenden Granulate bei atmosphärischem Druck yorgeschäumt oder vorexpanäiert, indem man sie, einer Dampfbehandlung unterzieht, und werdoidann nach Konditionierung im Autoklaven duDh den Dampf behandelt. Man kann mehrere Behandlungen bei Dampf und im Autoklaven vornehmen, welche durch Konditionierüncsperioden voneinander getrennt sind. Ein solches Verfahren ist in der deut. Patentschrift P 16 "29 323.5 (Patentanmeldung P 16 29 323.5) der Anmelderin beschrieben.

Die Expansion oder Schäumung der Granulate kann vollständig vorgenommen werden, bevor sie zusammengedrückt werden, um in einer Form oder kontinuierlich das zellenförmige Produkt mit gewünschten Formen und Abmessungen zu erhalten. ■

Diese Expansion oder Schäumung kann ebenfalls unvollständig sein oder während des Formens vorgenommen werden oder.kann--allgemein* bei der Formgebung des Produktes erfolgen. So kann man die kalten Bchäumbaren Granulate, die von einem wärmehärtbarem Hazfilm umhüllt sind, in eine Form oder ein geschlossenes Formgebungselement einführen und dann die Anordnung aus Material und Form mit

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gesättigtem Dampf oder einem Gemisch aus Dampf und Luft erwärmen.

Vorteilhaft kann man die Granulate auf eine Temperatur in der Nähe ihres Erweichungspunktes erwärmen, bevor sie in die Form oder Formgebungsvorrichtung eingeführt werden, wie in der deutsch. Patentanmeldung P 18 09 577.7 der Anmelderin beschrieben.

Im folgenden soll eine Ausführungsform eines Verfahrens nach der Erf ladung näher beschrieben werden.

Unter Wasserdampf schäumt man oder expandiert man Polystyrolgranulate von 0,5 bis 2 mm Durchmesser, die 5 Ms 7 1° Pentan enthalten. Man erhält auf diese Weise geschäumte Perlen von 12 bis 25 kg/m' scheinbarer Dichte nach der Reifung als Punktion der Verweilzeit im Dampf.

Parallel hierzu bereitet man ein Phenol-^rioxymethylen mit einem äquivalenten Holekulsrverhältnis = 2 nach einem bekannten Kondensationsverfahren in e.lkaliner Umgebung vor. Das neutralisierte Harz weist einen Trockenextract von 72 bis 75 i° und eine Viskosität von etwa H Poise bei 20⁰C auf. Dieses Harz wird dueh 1 s 2 Gew. -i» I7j6-iger Chlorwasserstoff säure aktiviert. Das Gemisch hat eine zeitlich begrenzte Lebensdauer.

Die Umhüllung der geschäumten Perlen mit diesem Harz kann in einem horizontalen eich um seine Achse drehenden Zylinder vorgenommen werden, an dem Paletten vorgesehen sind, die für eine wirksame Durchrührung sorgen können. Man-führt die Perlen an einem der Enden des Zylinders zu dem. Zeitpunkt ein, zudem man gleichzeitig über eine andere öffung das katalysierte Harz hier-z^?ibt. Dieses kann vorteilhaft pulverisiert sein.

Nach der Umhüllung bzw. Einbettung führt man die Perlen in ein mit Warmluft erwärmtes Preasenäement ein und bringt zwischen dem Pressenträger und den umhüllten Perlen eine Zwischenschicht ein, die aus einem Glasvlies geringen Gewichtes bestehen kann. <

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BAD OBIGSNAL

Man setzt die Anordnung au±L einem' auf 115-125⁰O erwärmten Luftstrom ein bis 5 Minuten lang aus und komprimiert sie. Vorteilhaft reduziert man das Volumen um 30 Ms 50 $> . Man erhält so eine Verstopfung der Löcher zwischen den Perlen und die abschließende Vernetzung des Harzes zwischen den Perlen. Das Kompressionsverhältnis wird so berechnet, daß die Perlen aneinander angenähert werden, ohne das Harz herauszudrücken, derart, daß ein Bruch in der Kontinuität des wärmegehärteten Harzfilmes vermieden wird. ■

Die folgenden beiden Beispiel-e erläutern die Erfindung ohne sie zu begrenzen: .

Beispiel 1 J^d-. - ..

In einem einzigen Vorexpansions- oder Vbrschäumungsvorgang schäumt man die Polystyrolperlen bis auf 18 kg/m durch Wasser- ^ 98-10O⁰C. 500 g dieser Peflen umhülit m.an mit bzw. bettet

ein. in 500 g eines Gemisches aus Phenol/irrioxymethylen-Harz 2/1, welches 1,5 Gew.-^ 17$-ige Ghlorwasserstoffsäure enthält lind führt die umhüllten Perlen in eine Presse, die mit einerHeizbezwJYarm-

/Luftzuführungseinrichtung und einer beweglichen Scheibe versehen ist, die es ermöglicht, das freie Volumen zwischen den· Scheiben oder Platten zu vermindern.

Man erwämcb/Sekunden auf 118οσ und komprimiert derart j daß das Volumen um 33?° vermindert wird und kühlt dann 30 Minuten lang ab und entnimmt die verschweißte Platte.

Man erhält so ein Produkt mit einer Dichte von 42 kg/m ,das 42 # gehärtetes Phenolharz enthält. Der Widerstand gegen Eusammen drückung dieses Produktes nach der franz. ITorm T 56 101 be- '

2 ■·■■■■■ .

trägt 1,8 kg/cm bei 10 $> Stauchung·

.Dae gleiche Produkt mit 100 # Polystyrol weist einen Widerstand

'-■----ζ -. ο · ..■■■■·

, gegen Zusammendrückung von 1,3 kg/cm bei 1OjS Stauchung auf.

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Beispiel 2

In gleicher V/eise expandiert oder schäumt man Polys fcyrolgranulate auf 21 kg/m , bettet ein Perlengewicht ein in bzw. umhüllt es mit dem gleichen Gewicht katalysierten Harzes der obenbeschriebenen Art. Man führt die umhüllten oder eingebetteten Perlen in eine Presse. Es wird mit Luft von H7°0 105 Sekunden lang erwärmt, dann wird komprimiert, derart, daß das Volumen um 37 $ vermindere wird. 30 Minuten lang wird gekühlt und ,die verschweißte Platte herausgezogen.

Man erhält so ein Produkt von einer Dichte von 59 kg/m ,welches 42 fi gehärtetes Phenolharz enthält. Der Widerstand gegen Zusannmen-

kung nach >
10$ Stauchung.

Das gleiche 100 fo Polystyrol enthaltende Produkt hätte einen Widerstand gegen Zi
Stauchung ergeben.

drückung nach der franz. Form T 56 101 beträgt 3,2 kr/cm bei

2 Widerstand gegen Zusammendrückung von 2 kg/cm bei 10

Außerdem Vorteil der guten mechanischen Eigenschaften sind die geformten Produkte aus Polystyrol, die ein gehärtetes Phenol-Formol-Harz enthalten, wenig brennbar. Man hat festgestellt, P daß die geformten Produkte nach den Beispielen 1 und 2 als oelbsi löschend nach der Norm ASTM D 1692 relativ zu den zellförmigen Produkten klassifiziert werden können. Diese Eigenschaft wird noch verbessert, wenn das Gewichtsverhältnis trockenes Harz/ Polystyrol vergrößert wird.

Man kann auch das Verhalten gegen Feuer in merklicher Weise verbessern, indem man die Perlen aus normalen Polystyrol durch Perlen aus chemisch durch und durch feuerfest gemachten PoIystyni ersetzt.

Im Gegensatz zu üblichen Produkten aus normalem und feuerfest gemachtem Polystyrol wurde erfindungsgemäß überraschend festgestellt, daß diese Produkte, wenn sie der Wirkung einer Flamme

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ausgesetzt werden, und aus dieser zurückgezogen werden, keinen · brennenden Teer bilden oder abgeben, was ein beachtlicher Vorteil itn Hinblick auf eine Ve^feserung des Verhaltens gegenüber Feuer darstellt.

Das an der Oberfläche des Produktes befindliche Glasfaservlies kann vorteilhaft als Träger für ein Imprägnierungsmaterial, z.B. Bitumen, dienen, um einen dichten überzug zu bilden.

Diese Anwendung kann sehr vorteilhaft für die Isolierung von Terassendüchern sein.

Flg. 1 der beiliegenden Zeichnung zeigt beispielsweise eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Polys.tyrol-Bchauni, dessen Zwischenräume durch ein Phenolharz gefüllt sind. Die expandierten Granulate oder Perlen werden kontinuierlich bei 1 zugeführt und gelangen in einen Mischzylinder 2 mit Schnecke 3 sowie Zeret&ubungsdUsen, die mit Zuleitungen 5 in Verbindung stehen. Diese Zuleitungen werden mit flüssigem katalysiertem Phenolharz gespeist· Die mit einem Phenolhärzflim überzogenen Granulate oder Perlen gelangen in einen TrichterbehUlte: 6, der sie zwischen zwel^iasgewebeDahnen 7-7a führt, die sich von Spulen 8-8a abwickeln. Die Gesamtanordnung tritt in einer Heizvorrichtung mit zwei Transportbändern 9-9a mit metallenen Haschen ein. Dann gelangt sie in eine Koiopreesionsvorrichtung ■it zwei lamellentransportbtlndern 10-1Oa.

Diese Vorrichtung kann durch tine Vorrichtung zur Aufbringung •Ines dünnen Überzuges, beispielsweise aus Bitumen, Über die Gesamtbreite des erhaltenen Produktes 11 vervollständigt sein.

Fig. 2, bei der es sich um einen Schnittlange II-II in Pig. 1 , handelt, zeigt bei 7 und 7a die Bahnen oder*fliese oder Glasgewebe, bei 12 die Perlen aus geschäumten Polystyrol und bei 13 den Film aus vernetztem Phenolharz zwischen den Perlen, der sie Im verschweißtem Zustand

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- 8 Beispielsweiser Betrieb der Anlage:

Man gibt in den Mischer ?, Perlen aus geschäumtem Polystyrol von 18 kg/m bei einer Menge von 60 kg/Std.. Man verteilt bei einem Durchsatz von 60 kg/Std über die Verteilerleitungen 5 und die Düsen 4 ein Gemisch aus Phenol-Trioxymet^ylen-Harz mit einem äquivalentem Molekularverhältnis . g^fjpj"· = ^{2 und} 17 #iger ChlorwasserstoffsäuB, derart, daß das Gewichtsverhältnis Säure/Harz = 1,5$ wird. Die Perlen werden aufgrund der Schnecke*eingebettet oder umhüllt und zum Aufgabetrichter und dann durch die Maschine 9-9a geführt. Das Produkt wird zwischen zwei Glasfaservliesen 7-7a von 60 g/m gehalten.

Der Abschnitt 9-9a ist mit Warmluftheizkästen versehen. Das Produkt wird 2 Minuten auf 118⁰O aufgrund einer Warmluftzirkulation gehalten. Das Produkt wird dann in den Abschnitt 10-1Oa überführt, wo man die Dicke um 33$ reduziert. Bei Austritt nach Abkühlung erhält man das Produkt 11. Seine Dichte liegt bei 42 kg/m⁵.

Patentansprüche

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BAD

Claims

_ Q —
Patentansprüche

Zellförmiges Produkt aus thermoplastischen] Harz ,dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem Schaum besteht, welcher aus ' geschäumten oder expandierten Perlen thermoplastischen Harzes insbesondere von Polystyrol und eines wärmehärtbaren Harzes geformt ist, welches die Zwischenräume zwischen den Granulaten einnimmt und ein kontinuierliches steifes Netz zwischen diesen Granulaten "bildet. ' ■
2. Zellförmiges Produkt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmehärthare Harz ein Phenol-Pormol-Harz ist.
3. Zellförmiges Produkt nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es insgesamt oder zum Teil mit einem Faservlies oder einer Gewebebahn, insbesondere einem Glasfaservlies oder {Glasgewebe abgedeckt ist.
4. keilförmiges Produkt nach Anspruch 3, daduuh gekennzeichnet, daß das Vlies als Träger für ein Imprägnierungsmaterial wie insbesondere Bitumen, dient.
5. Zellförraiges Produkt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Granulate, Partikel oder Perlen aus Polystyrol chemisch durch und durch feuerfest gemacht sind.
6. Verfahren zur Herstellung eines zellförmigen Produktes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man geschäumte Perlen nimmt, diese Perlen mit einem film wurmehärtbaren Harzes umhüllt und die Anordnung zusammendrückt, wobei diese Zusammendrückung derart bestimmt wird, daß d|Le Masse der Perlen verdichtet wird, und ein Produkt gewünschter Form und Dichte erhalten wird, wobei der Bruch des die Perlen umhüllenden Harzfiiittes verhindert wird. "

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7. Verfahren zum Herstellen eines zellförmigen Produktes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß expandierfähipe Granulate oder Partikel mit einem wärmehärtbaren Harz umhüllt v/erden und daß für die Expansion oder Schäumung der Partikel oder Granulate während des Form- oder Formgebungsvorganges gesorgt wird» der zur Herstellung eines zellförmigen Produktes gewünschter Form und Dichte führt.
8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen Mischer (2), in den die Granulate aus thermoplastischem Harz (1) geführt werden und der mit Zerstäuberdüsen (4·) für das wärmehärtbare Harz versehen ist; durch eine Heizvorrichtung, i» der die umhüllten Perlen zugeführt werden und eine Kompressionseinrichtung, (10-1Oa) für diese Perlen zur Herstellung eines Produktes (11) gewünschter Dichte.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung gebildet wird durch Transportbänder (9-9a) mit metallischen durch Warmluft erwärmten Maschen, zwischen denen die umhüllten Perlen durchgeführt werden und daß die Kompressionseinrichtung selbst gebildet wird durch Lamellentransportbänder (10-1Oa), zwischen denen das aui der Heizvorrichtung austretende Schaumband durchläuft.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Durchlauf zwischen den Transportbändern der Heizeinrichtung die Gesamtheit der umhüllten Perlen auf beiden Seiten mit einem Glasfaservlies oder Glasgewebe abgedeckt wird.

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