DE3333021A1

DE3333021A1 - Expandierbare polymere styrolteilchen und verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number: DE3333021A1
Application number: DE19833333021
Authority: DE
Inventors: Richard A. Big Spring Tex. Schwarz
Original assignee: Cosden Technology Inc
Current assignee: Cosden Technology Inc
Priority date: 1982-09-24
Filing date: 1983-09-13
Publication date: 1984-03-29
Also published as: CS238394B2; IT8322955A0; IT1169840B; US4389495A; FR2533576A1; JPS5959731A; BE897796A; GB2127416A; CS691383A2; GB8325419D0; GB2127416B

Description

PATENTANWÄLTE

dr. V. SCHMIED-KOWARZIK. · dr. P. WEINHOLD · dr. P. BARZ · München DIPL.-ING. G. DANNENBERG · dr. D. GUDEL- dipl.-ing. S. SCHUBERT · Frankfurt

ZUGELASSENE VERTRETER BEIM EUROPÄISCHEN PATENTAMT

SIEGFRIEDSTRASSE 8 8OOO MÜNCHEN 4O

TELEFON: (O89) 335024 + 335025 TELEGRAMME: WIRPATENTE TELEX: 52IS679

SK/SK; COS 444

Cosden Technology Inc.
West 10th Street
Wilmington, Del. /USA

Expandxerbare polymere Styrolteilchen und Verfahren zu ihrer Herstellung

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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf verschäumbare polymere Styrolteilchen, wie z.B. verschäumbare Polystyrolteilchen. Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf derartige verschäumbare Teilchen mit verbesserter Verwendbarkeit bei der Herstellung verschäumter, eine verminderte Brennbarkeit aufweisender Gegenstände.

Verschäumbare polymere Styrolteilchen und die aus diesen Teil·· chen hergestellten Gegenstände sind bekannt. Derartige Gegenstände sind z.B. isolierte Bauplatten, Schaufensterdekorationsstücke, Neuheiten, Polstermaterialien, Flotationsvorrichtungen, Behälter für heiße oder kalte Getränke, tragbare Eisoder Kühlkästen oder -boxen usw. Die wesentlichen Verwendungs-· eigenschaften dieser-verschäumten Gegenstände sind ihr geringes Gewicht und gute Wärmeisolierungseigenschaften.

Die verschäumbaren polymeren Teilchen werden gewöhnlich durch Imprägnieren der Teilchen mit 1 bis 20 Gew.-% eines geeignete Expandier- oder Treibmittels, wie Pentan, hergestellt. Zur Herstellung verschäumter Gegenstände werden die imprägnierten Teilchen oder Perlen zuerst einer Vorexpandierungsstufe unterwor fen, in der die Perlen mit Wasserdampf in einem offenen Raum

("Oreouffs") zur Herstellung eines Vorschaumes/mit relativ niedriger Dicht« erhitzt werden. Dann werden die vorverschäumten Perlen in die gewünschte geschlossene Form gegeben, und die abschließende Expansion erfolgt durch weitere Einführung von Wasserdampf mit anschließendem Abkühlen und Entfernen des geformten Gegenstandes.

Eine Voraussetzung für die Verwendung verschäumter Gegenstand für bestimmte Zwecke besteht darin, daß diese verschäumten Gegenstände eine verminderte Brennbarkeit zeigen. Dies gilt besonders für die in der Baubranche verwendeten verschäumten Gegenstände oder Platten. Obgleich der Stand der Technik verschiedene Zusätze beschreibt, die zum Vermindern der Brennbarkeitseigenschaften der verschäumten Gegenstände verwendet werden könne i, besteht noch immer ein Bedürfnis für weitere Verbesser'ngen.

Es wurde nun gefunden, daß man fertige verschäumte Gegenstände mit verminderten Brennbarkeitseigenschaften aus expandierbaren polymeren Styrolteilchen erhält, in welche ein Treibmittel, eine geringe Menge Bis-(allylether) des TetrabrombisphenolsA und eine geringe Menge Pentabrommonochlorcyclohexan einverleibt ist. Es wurde gefunden, daß beim Vermindern der Brennbarkeitseigenschaften der fertigen verschäumten Gegenstände die Kombination aus den beiden angegebenen Zusätzen eine synergistische Wirkung zeigt, wobei durch Verwendung der Kombination aus den beiden Zusätzen die Verminderung der Brennbarkeitseigenschaften größer ist als die theoretisch zu erwartende, additive Wirkung der beiden.

In einer bevorzugten Ausführungsform wurden in einen mit Rührer versehenen Kessel 100 Gew.-Teile Wasser, 2 Gew.-Teile Tricalciumphosphat, 0,05 Gew.-Teil Natriumdodecylbenzolsulfonat, 100 Gew.-Teile Polystyrolperlen mit einem Perlendurchmesser von etwa 1 mm und 8,0 Gew.-Teile n-Pentan gegeben. In den folgenden Beispielen wurden an diesem Punkt noch die erfindungsgemäßen brennbarkeitsverminderten Zusätze in den angegebenen Mengen zugefügt.

Der Kessel wurde auf 102 bis 110⁰C erhitzt und 7 bis 10 Stunden unter Rühren innerhalb dieses Temperaturbereiches gehalten. Dann wurde er auf Raumtemperatur abgekühlt, der Inhalt wurde mit Salpetersäure angesäuert, die Perlen wurden vom wässrigen Medium abgetrennt, mit Wasser gewaschen und bei Raumtemperatur luftgetrocknet.

Zur Vorexpansion wurden die Perlen in einen mit Rührern und Mitteln zur Einleitung von Wasserdampf durch die Perlen versehenen Kessel gegeben. Das vorverschäumte Material wurde gebildet, indem man Wasserdampf von 34 kPa etwa 2 Minuten durch die Perlen leitete. Die vorverschäumten Teilchen hatten einen Durchmesser von etwa 5 mm.

Z um Testen von Qualität und Eigenschaften des fertigen, geformten, verschäumten Gegenstandes wurde eine Testform von 15 χ 30 χ 15 cm verwendet. Die Form wurde ummantelt, um die Wasserdampfeinführung in den Inhalt der Form zu erlauben. Die Form wurde teilweise mit dem vorverschäumten Material gefüllt verschlossen, und dann wurde Wasserdampf etwa 10 bis 20 Sekun den bei 104⁰C durch die Form geleitet. Der geformte Gegenstand wurde sich abkühlen gelassen, bis er aus der Form entfernt werden konnte.

Nach dem obigen Verfahren wurden mit und ohne Einverleibung der erfindungsgemäßen, brennbarkeitsvermindertem Zusätze geformte, verschäumte Gegenstände hergestellt. Die folgenden Beispiele zeigen die erzielten, vergleichenden Ergebnisse. Beispiel e

Zum Messen der Brennbarkeitseigenschaften der fertigen, geformten Schaumstücke wurde unter Verwendung eines heißen Drah tes aus dem wie oben hergestellten, geformten Block ein Teststreifen geschnitten; dieser maß 23 χ 10 χ 1,3 cm. Der Teststreifen wurde vertikal mit seiner längsten Dimension in vertikaler Stellung aufgehängt. Eine etwa 1,3 cm lange Gasflamme wurde etwa 2,5 cm oberhalb seiner Basis gegen den Test streifen gerichtet, und zwar so lange, bis sich das Material entzündete; dann wurde die Gasflamme entfernt. Die vertikale (Höhe) und horizontale (Breite) Ausdehnung des verbrannten Gebietes wurde gemessen; die Kombination dieser beiden Messungen wurde zur Feststellung der Brennbewertung gemäß Tabelle 1 verwendet, wobei eine Bewertung von 1 ausgezeichnet ist,.

und 4 ein Versagen anzeigt.

Tabelle 1 Bewertung vertikale Ausdehnung horizontale Ausdehnung

1 0 bis 10 cm 3 bis 4 cm

2 > 10 bis 16 cm > 4 bis 6 cm 3 > 16 bis 20 cm > 6 bis 8 cm

4 mehr als 20 cm mehr als 8 cm Der verwendete Bis-(allylether) des Tetrabrombisphenols A war ein weißlicher kristalliner Feststoff mit einem Molekulargewicht von 6 23,9, einem Bromgehalt von 51,2 Gew.-% und einem Schmelzpunkt von 110- 2Q°C.

Tabelle 2 zeigt die Brennbarkeitseigenschaften geformter, ver schäumter Polystyrolgegenstände, die die erfindungsgemäßen brennbarkeitsvermindernden Zusätze enthalten, im Vergleich zu geformten verschäumten Polystyrolgegenständen ohne diese Zusätze. In jedem Fall ist der Gehalt an Zusatz als Gew.-%, bezogen auf Polystyrol, ausgedrückt.

Tabelle 2 Beisp. Zusatz Brennbewertung d.Test;

1 keiner 4

2 0,3 % Bis-(allylether) des 4 Tetrabrombisphenols A

3 0,8 % Pentabrommonochlorcyclohexan 3-4

4 0,3 % Bis(allylether) des Tetrabrombisphenols A und

0,6 % Pentabrommonochlorcyclohexan 1,4-1,6 Ein Vergleich der Ergebnisse von Beispiel 2 und 3 mit dem von Beispiel 4 zeigt klar die synergistische Wirkung der erf-indungsgemäßen, brennbarkeitsvermindernden Zusätze.

Die hier beschriebenen, verbess erten Brennbarkeitseigenschaften expandierbarer polymerer Styrolteilchen erhält man durch Einverleibung nur geringer Mengen von Bis-(allylether) des Tetrabrombisphenols A und Pentabrommonochlorcyclohexan in die polymeren Styrolteilchen. Expandierbare polymere Styrolteilchen mit etwa 0,1 bis etwa 0,5 % an Bis-(allylether) des Tetrabrombisphenols A und etwa 0,6 bis etwa 1,5 % an Pentabrom monochlorcyclohexan, jeweils bezogen auf das Gewicht des poly meren Styrols, sind besonders zweckmäßig. Nach der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die Zusätze in die polymeren Styrolteilchen vorzugsweise während der Einverleibung des Treibmittels einverleibt. Vorteilhafte Ergebnisse erzielt man jedoch auch durch äußerliches Mischen der Zusätze mit den expandierbaren polymeren Styrolteilchen , nachdem man zuerst das Treibmittel einverleibt hat. Dies kann durchgeführt werden, indem man die getrockneten expandierbaren polymeren Styrolteilchen mit der gewünschten Menge an Zusätzen umwälzt.

-JS--

Die vorliegende Erfindung ist mit besonderem Blick auf expandierbare Polystyrolteilchen beschrieben worden, in die eine geringe Menge der erfindungsgemäßen Zusätze einverleibt wurde Die vorliegende Erfindung ist in ihrer Anwendbarkeit jedoch nicht auf Polystyrol beschränkt, sondern es können auch andere vinylaromatische Polymere verwendet werden. Dies sind z.'B. Poly mere, die von aromatischen Vinylmonomeren hergeleitet sind, wie Vinyltoluol, Isopropylstyrol, «-Methylstyrol, Chlorstyrol tert.-Butylstyrol, sowie Copolymere aus aromatischen Vinylmonomeren und Butadien, Alkylacrylaten, Acrylnitril usw. Die in der vorliegenden Anmeldung verwendete Bezeichnung "polymere Styrolteilchen" soll Teilchen all dieser Polymeren und Copoly-· meren umfassen.

Die vorliegende Erfindung wurde mit Verwendung von Pentan als Treibmittel beschrieben; sie beschränkt sich jedoch nicht auf die Verwendung von Pentan, sondern es können auch andere Treibmittel verwendet werden. Geeignete Treibmittel sind z.B.

20Butan, Isopentan, Cyclopentan, Hexan, Heptan, Cyclohexan und die niedriger siedenden halogenierten Kohlenwasserstoffe. Weiterhin können auch Mischungen der verschiedenen, genannten ι Treibmittel verwendet werden. Die expandierbaren polymeren Styrolteilchen enthalten gewöhnlich 1 bis 20 Gew.-% Treib-

25mittel. Die Imprägnierung, mit dem Treibmittel zur Bildung der expandierbaren polymeren Styrolteilchen kann über einen weiten Temperaturbereich, nämlich bei Temperaturen in einem Bereich von etwa 60 bis etwa 150⁰C, durchgeführt werden.

Claims

Patentansprüche
.1.- Expandierbare polymere Styrolteilchen, in die ein Treib mittel, eine geringe Menge Bis-(allylether) des Tetrabrombisphenols A und eine geringe Menge Pentabrommonochlorcyclohexan einverleibt sind.

■2.- Teilchen gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie etwa 0,1 bis etwa 0,5 Gew.-% Bis-(allylether) des Tetrabrombisphenols A und etwa 0,6 bis etwa 1,5 Gew.-% Pentabrommonochlorcyclohexan einverleibt enthalten, wobei alle Prozentsätze auf das Gewicht des polymeren Styrols bezogen sind. 3.- Teilchen gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das polymere Styrol Polystyrol ist. 4.- Teilchen gemäß Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Treibmittel Pentan ist.

5.- Verfahren zur Herstellung expandierbarer polymerer Styrolteilchen, bei welchem die polymeren Styrolteilchen mit einem Treibmittel imprägniert werden und die erhaltenen, expandierbaren polymeren Styrolteilchen gewonnen werden, dadurc gekennzeichnet, daß die Imprägnierung der polymeren Styrolteilchen mit einer geringen Menge Bis-(allylether) des Tetrabrombisphenols A und einer geringen Menge Pentabrommonochlorcyclohexan während der Imprägnierung des Polymeren mit dem Treibmittel erfolgt.
6.- Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die polymeren Styrolteilchen mit etwa 0,1 bis etwa 0,5 Gew.-% Bis-(allylether) des Tetrabrombisphenols A und etwa 0,6 bis etwa 1,5 Gew.-% Pentabrommonochlorcyclohexan imprägniert werden, wobei alle Prozentsätze auf das Gewicht des polymeren Styrols bezogen sind.

7.- Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das polymere Styrol Polystyrol ist.

8.- Verfahren nach Anspruch 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet daß das Treibmittel Pentan ist.