DE2413408A1

DE2413408A1 - Verschaeumbare kunststoffmasse aus einem styrolpolymerisat, einem aethylenpolymerisat, einem loesungsvermittler und einem treibmittel

Info

Publication number: DE2413408A1
Application number: DE2413408A
Authority: DE
Inventors: Lothar Dipl Chem Dr Hoehr; Heinz Dipl Chem D Mueller-Tamm; Gerhard Dipl Chem Dr Zeitler
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1974-03-20
Filing date: 1974-03-20
Publication date: 1975-10-23
Also published as: FR2264844A1; ES435768A1; NL7503349A; JPS50127967A; BE826831A; FR2264844B3; SE7503070L; NO750886L; IT1033438B; DK112175A

Description

BASj? Aktiengesellschaft

Unser Zeichen; O.Z. ^O 462 vG/Wn 67OO Ludwigshafen, l8.j5.1974

Verschäumbare Kunststoffmasse aus einem Styrolpolymerisat, einem Äthylenpolymerisat, einem Lösungsvermittler und einem Treibmittel

Die Erfindung betrifft verschäumbare Kunststoffmassen auf der Grundlage von Gemischen aus Styrolpolymerisäten, Äthylenpolymerisaten, LösungsVermittlern und Treibmitteln,,

Verschäumbare Kunststoffmassen auf der Grundlage von thermoplastischen Kunststoffen sind bekannt* Sie werden beispielsweise durch Mischen eines thermoplastischen Kunststoffs und eines Treibmittels in einem Extruder unter Druck, bei dem die thermoplastische Masse nicht aufschäumt, und Extrudieren der Mischung erhalten. Meist werden die Massen granuliert und in feinteiliger Form der weiteren Verarbeitung, z.B. zu Schaumstoffen, zugeführt. Auch kann die Polymerisation der Monomeren, die zum thermoplastischen Kunststoff führt, in Gegenwart der Treibmittel vorgenommen werden. Besonders bewährt hat sich die Polymerisation von Styrol in Gegenwart von Treibmittel in wäßriger Suspension zur Herstellung feinteiligen expandierbaren Polystyrols.

Auf den genannten Wegen wurden beispielsweise verschäumbare Styrolpolymerisate oder verschäumbare A'thylenpolymerisate erhalten, die zu Schaumstoffen verarbeitet werden können, deren Eigenschaften durch die physikalisch-chemischen Eigenschaften der verwendeten Polymerisate bestimmt sind. Mischungen aus Styrolpolymeri säten und A'thylenpolymerisaten und Treibmitteln haben bislang nur zu Schaumstoffen mit unbefriedigenden Eigenschaften verarbeitet werden können. Mischt man beispielsweise Polystyrol und Polyäthylen im Verhältnis 1 ? 1 im Extruder

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unter.Verwendung eines Treibmittels und stellt ein feinteiliges Granulat her, so kann das Granulat zwar aufgeschäumt werden, der erhaltene Schaumstoff hat jedoch unbefriedigende mechanische Eigenschaften, so daß er technischen Verwendungsmöglichkeiten nicht zugeführt werden kann.

Aufgabe der Erfindung war es daher, verschäumbare Kunststoff-

yon Gemischen massen auf der Grundlage/thermoplastischer Kunststoffe und Treibmittel zu schaffen, die diesen Nachteil nicht aufweisen ο

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, wenn man als thermoplastischen Kunststoff ein Gemisch verwendet, das ein Styrolpolymerisat, ein Äthylenpolymerisat und einen Lösungsvermittler enthält.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Herstellung derartiger verschäumbarer Kunststoffmassen. Diese Aufgabe wird gelöst, wenn man ein Styrolpolymerisat, ein Äthylenpolymerisat, einen Lösungsvermittler mischt, die Mischung in feinteilige Form überführt und die erhaltenen Teilchen mit dem Treibmittel in Kontakt bringt.

Die verschäumbaren Kunststoffmassen enthalten vorteilhaft zwischen 10 und 95 Gewichtsteile, vorzugsweise zwischen 30 und 90 Gewichtsteile eines oder mehrerer Styrolpolymerisate, 90 bis 5 Gewichtsteile, vorzugsweise 70 bis 10 Gewichtsteile eines oder mehrerer Äthylenpolymerisate und, bezogen auf 100 Teile der Mischung aus Styrol- und Äthylenpolymerisaten, 0,5 bis J)O Teile eines oder mehrerer Lösungsvermittler.

Unter Styrolpolymerisaten sind Homo- und Copolymerisate des Styrols zu verstehen. Die Copolymerisate enthalten außer Styrol auch andere mit Styrol copolymerisierbare Monomere in solchen Mengen, daß der Styrolanteil, bezogen auf die Monomeren, mindestens 50 Gewichtsprozent beträgt. Als solche Mischpolymerisationskomponenten kommen z.B. in Frage: «.-Methylstyrol, kernhalogenierte Styrole, Acrylnitril, Ester der Acryl- oder Methacrylsäure von Alkoholen mit 1 bis 8 C-Atomen, Vinylcarbazol oder auch geringe Mengen an Verbindungen, die zwei

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polymerisierbar Doppelbindungen enthalten, wie Butadien, Divinylbenzol oder Butandioldiacrylat» Die Styrolpolymerisate haben Schmelzindices, die zwischen 0,1 bis 50 g/10 min (200°C/5 kg) liegen.

Von den Äthylenpolymerisaten eignen sich Äthylenhomo- und Co- polymerisate. So können z.B. Äthylenhomopolyme.risate verwendet werden, die nach Hochdruck- bzw. Niederdruckpolymerisationsverfahren erhalten werden und"eine Dichte zwischen 0,850 und 0,965 g/cnr haben. Geeignete Äthylencopolymerisate enthalten als Comonomere entweder andere Olefine, wie Propylen,' Buten-1 oder beispielsweise Vinylester von Säuren mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen, wie Vinylacetat, Vinylpropionat oder Acrylsäure- und Methacrylsäureester von Alkoholen mit 1 bis. 10 Kohlenstoffatomen. Ferner kommen Kohlenoxid, Styrol, Vinylchlorid, Schwefeldioxid, Fumar- und Maleinsäureester in Frage. Auch können Mischungen der Äthylenpolymerisate verwendet werden, beispielsweise Mischungen aus Hochdruck- oder Niederdruckpolyäthylen mit Äthylencopolymerisaten, wie Copolymerisate aus Äthylen und Vinylacetat.

Der Comonomerengehalt in den Äthylencopolymerisaten liegt vorzugsweise zwischen 1 bis 49, insbesondere zwischen 3 und 35 Gewichtsprozent. Der Schmelzindex der Copolymerisate kann in einem weiten Bereich schwanken und beträgt insbesondere 0,1 bis 1000 g/10 min (190°C/2,l6 kg).

Unter Lösungsvermittlern im Sinn der Erfindung, die auch als MischungsVermittler bezeichnet werden können, sollen solche Stoffe verstanden werden, die einem Gemisch aus Styrolpolymerisäten und Äthylenpolymerisaten zugesetzt eine feine Verteilung des einen Polymerisats im anderen Polymerisat bewirken. Prüfkörper, die aus Massen hergestellt werden, die ein Styrol-, ein Äthylenpolymerisat und einen Lösungsvermittler enthalten, haben eine höhere Reißfestigkeit, gemessen nach DIN 53 455, als Prüfkörper aus Massen, die lediglich ein Styrol- und ein Äthylenpolymerisat enthalten. Voraussetzung sind gleiche Mischungsbedingungen beim Herstellen der Massen.

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Als LösungsVermittler eignen sich z.B. Pfropfpolymerisate von Styrol auf Polyäthylen, Mischpolymerisate von Styrol-Äthylen. Besonders vorteilhaft sind hydrierte Styrol-Butadien-Blockpolymerisate, wie sie z.B. in Houben-Weyl, Band 14/1* Seite 833, beschrieben sind. Das Molekulargewicht liegt zwischen 3000 und 800 000, der Styrolanteil zwischen 10 und 80 %« Der Styrolpolymerisatanteil kann zwischen 10 und 95 Gewichtsprozent betragen.

Die Mischungen aus den Styrolpolymerisaten, den Äthylenpolymerisaten und Lösungsvermittlern können in üblicher Weise in Knetern oder Extrudern hergestellt werden. Die Mischungen werden dann in feinteilige Form übergeführt. Die Teilchengröße von 0,5 bis 3 ^mm - besonders günstig erweisen sich Teilchen von 1 bis 2 mm - wird z.B. durch Extrudieren von dünnen Strängen mit Durchmessern von 1 bis 2 mm und Heiß- oder Kaltabschlag hergestellt. Es können aber auch Teilchen verwendet werden, die z.B. durch Zerkleinern von größerem Granulat durch Mahlen hergestellt werden.

Als Treibmittel enthalten die verschäumbaren Kunststoffmassen zweckmäßig niedermolekulare organische Stoffe, die einen Siedepunkt bei Normalbedingungen zwischen -50 und 100⁰C haben. Vorzugsweise verwendet man unter Normalbedingungen gasförmige oder flüssige, aliphatische oder cycloaliphatische Kohlenwasserstoffe, wie Propan, Butan, Pentan, Hexan oder Cyclohexan, Isobutan, Isopentan oder Isohexan. Geeignet sind auch Halogenkohlenwasserstoffe, wie Methylchlorid, Methylenchlorid, Äthylchlorid, Dichlordifluormethan, Trifluorchlormethan. Auch kommen Äther, wie Dimethyl- oder Diäthyläther, oder Ketone, wie Aceton, in Frage. Diese Treibmittel können für sich allein oder in Mischungen verwendet werden. Sie sind in den feinteiligen Massen in Mengen zwischen 2 bis 15 Gewichtsprozent, vorzugsweise zwischen 5 und 10 Gewichtsprozent enthalten. Mitunter hat es sich als vorteilhaft erwiesen, den treibmittelhaltigen Massen andere Lösungsmittel, z.B. Alkohole, in Mengen von 1 bis 10 Gewichtsprozent, bezogen auf Treibmittel, z.B. Äthanol, zusätzlich zu den Treibmitteln einzuarbeiten.

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Die treibmittelhaltigen Teilchen der Mischungen können nach einem vorteilhaften Verfahren erhalten werden. So werden zunächst, wie oben beschrieben, die feinteiligen Mischungen hergestellt und dann mit dem Treibmittel in Berührung gebracht. Das kann bei Normaltemperatur oder von -10 bis 100°C unter Normaldruck oder bei Überdruck bis zu 50 atm erfolgen. Die Treibmittel können flüssig oder in gasförmigem Zustand vorliegen. Die Treibmittel quellen die Massen an und verteilen sich homogen in den Teilchen. Für eine gleichmäßige Verteilung der Treibmittel in den Teilchen ist eine Verweilzeit in der treibmittelhaltigen Atmosphäre von 0,5 his etwa 48 Stunden, vorzugsweise von 1 bis 24 Stunden erforderlich. Es ist möglich, nur solche Mengen an Treibmittel zu verwenden, die in den Massen enthalten sein soll. Es kann aber auch ein Überschuß verwendet werden und die von den Mischungen nicht aufgenommenen Mengen z.B. durch Abgießen oder Abdestillieren entfernt werden.

Die treibmittelhaltigen Teilchen können aber auch durch Mischen von Styrol- und Äthylenpolymerisaten in Gegenwart der Lösungsvermittler und der Treibmittel im Extruder und Granulieren der Mischung erhalten werden. Die zweckmäßigen Teilchengrößen sind die oben für nicht treibmittelhaltige Teilchen angegebenen.

Die Massen können außer den genannten Stoffen andere Stoffe enthalten, So können die Massen Flammschutzmittel, Farbstoffe, Füllstoffe, Gleitmittel oder auch andere polymere Substanzen, z.B. kautschukartige Stoffe, wie Polyisobutylen, enthalten. Mitunter ist es vorteilhaft, den Massen grobkörnige oder fasrige Füll- oder Verstärkerstoffe zuzusetzen. Auch können grobmaschige Gewebe oder Gewirke bzw. Gitter aus thermoplastischen Kunststoffen als Verstärkungseinlagen in die Schaumstoffe eingearbeitet werden.

Die versehäumbaren Kunststoffmassen können als Rohstoff für die Spritzgußverarbeitung verwendet werden. So kann man beispielsweise durch Spritzguß aus den erfindungsgemäßen ver-

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schäumbaren Formmassen Formkörper herstellen, die eine glatte Oberfläche haben und eine Schaumstruktur aufweisen und ein Raumgewicht von 50 bis 600 g/l haben.

Vorteilhaft werden die verschäumbaren Kunststoffmassen aufgeschäumt, wobei das Versintern der Teilchen vermieden wird. Dieses Aufschäumen kann mehrfach wiederholt werden. Solche Schaumstoffteilchen, die ein Schüttgewicht von 10 bis 200 g/l haben, finden Verwendung als Füllstoffe, z.B. für Leichtbeton, oder zur Herstellung von Leichtbauplatten auf anderer Grundlage.

Die Schaumstoffe haben den Vorteil, daß sie bestimmte Eigenschaften der Äthylen- und Styrolpolymerisate kombinieren. Sie besitzen eine höhere Elastizität als Styrolpolymerisate„ Besonders aber sind sie unempfindlich gegenüber Lösungsmitteln, wie Essigester und Toluol.

Die in den Beispielen genannten Teile sind Gewichtsteile, die Prozente Gewichtsprozente.

Beispiel 1

40 Teile eines Hochdruckpolyäthylens der Dichte 0,910 g/cm^ mit einem Schmelzindex von 4 g/10 min (l60°C/2,16 kg) und 60 Teile eines Polystyrols mit einem Schmelzindex von 2 g/10 min (200°C/5 kg) und 5 Teile eines hydrierten Styrol-Butadien-Polymerisats mit einem Molekulargewicht von 70 000 werden in einem Kneter bei 210⁰C 5 Minuten lang gemischt und dann über einen Extruder zu einem Feingranulat von 1 mm Durchmesser und 1 mm Länge verarbeitet.

Dieses feinteilige Granulat wird in einem Mischer mit 6 Teilen Butan und 2 Teilen Methylchlorid 10 Minuten lang gemischt. Nach einer Verweilzeit von 12 Stunden kann die feinteilige verschäumbare Kunststoffmasse der weiteren Verarbeitung zugeführt werden.

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Beispiel 2

60 Teile eines Niederdruckpolyäthylens mit einer Dichte von 0,942 und einem Schmelzindex von 6 g/10 min (190°C/2,l6 kg) und 40 Teile Polystyrol mit einem Schmelzindex von 9 g/10 min (200°C/5 kg) und 2 Teile eines hydrierten Styrol-Butadien-Blockpolymerisats mit einem Molekulargewicht von 80 000 -werden in einem Kneter bei 2JO⁰C 10 Minuten gemischt und auf einem Extruder zu einem Granulat eines Korndurchmessers von 4 mm verarbeitet.

Dieses Granulat wird in einer Pralltellermühle auf eine Korngröße von 1 bis 2 mm zerkleinert und in einem Mischer mit 10 Teilen Methylformiat behandelt. Nach einer Verweilzeit von 6 Stunden wird eine verschäumbare Masse erhalten, worin das Treibmittel gleichmäßig verteilt ist.

Beispiel 3

80 Teile eines Hochdruckpolyäthylens mit einer Dichte von 0,918 und einem Schmelzindex von 1 g/10 min (l90^oC/2,l6 kg) und 20 Teile Polystyrol mit einem Schmelzindex von 1 g/10 min (200°C/5 kg) und 5 Teile eines Pfropfpolymerisats von Styrol auf Polyäthylen mit einem Styrolgehalt von JO % werden in einem Kneter bei 190 C 8 Minuten gemischt und anschließend über einen Extruder zu Peingranulat mit Abmessungen 0,8 χ 1,0 mm geformt.

Dieses Granulat wird mit 9 Teilen Pentan in einem Mischer bei Raumtemperatur behandelt. Nach 12 Stunden wird eine verschäum bare Masse erhalten.

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Claims

-B- O.Z. 30 46a Patentansprüche

1. Verschäumbare Kunststoffmasse auf der Grundlage von thermoplastischen Kunststoffen und Treibmitteln, dadurch gekennzeichnet« daß als thermoplastischer Kunststoff ein Gemisch aus einem Styrolpolymerisat, einem A'thylenpolymerisat und einem Lösungsvermittler verwendet wird.

2. Verfahren zur Herstellung von feinteiligen verschäumbaren Kunststoffmassen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Styrolpolymerisate, Äthylenpolymerisate, Lösungsvermittler vermischt, die Mischung in feinteilige Form überführt und mit Treibmittel in Berührung bringt.

BASF Aktiengesellschaft

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