DE60224699T2

DE60224699T2 - Anti-klump verbindungen zur verwendung mit expandierbarem polystyrol

Info

Publication number: DE60224699T2
Application number: DE60224699T
Authority: DE
Inventors: Ronald G. North Brunswick GABBARD; Eric R. South River WEISENBACH; Bernhard Schmied
Original assignee: BASF Corp
Current assignee: BASF Corp
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2002-09-05
Publication date: 2008-06-05
Anticipated expiration: 2022-09-06
Also published as: WO2003029335A3; US6646018B2; MY139534A; KR20040037164A; US20030073752A1; EP1444294A2; AU2002342647A1; EP1444294B1; ATE384097T1; WO2003029335A2; DE60224699D1; KR100805577B1

Description

Diese Erfindung betrifft allgemein expandierbare Polystyrolkügelchen und insbesondere ein Klumpenbildung verhinderndes Mittel, das für die Bildung von expandierbaren Polystyrolkügelchen und daraus gebildeten Schaumstoffen von geringer Dichte nützlich sind.
Verfahren für die Herstellung von expandierbaren Polystyrolkügelchen sind allgemein bekannt. Solche expandierbaren Kügelchen umfassen allgemein eine Mischung aus einem expandierbaren Styrol- oder Styrolderivatpolymer und einem Treibmittel. Die expandierbaren Polystyrolkügelchen werden allgemein anfänglich zu Kügelchen von relativ geringer Größe mit einem Durchmesser von etwa 0,2 bis 4 Millimeter gebildet. Die Kügelchen werden allgemein in einer Suspensionspolymerisationsreaktion gebildet. Das Treibmittel wird in die Kügelchen entweder während oder nach der Polymerisationsreaktion eingebracht. Das Treibmittel wird allgemein homogen innerhalb des Polymers dispergiert und das Treibmittel kann im Allgemeinen ein Kohlenwasserstoff sein, welcher unter normalen Bedingungen gasförmig oder flüssig ist und welcher das Polymer nicht auflöst. Ferner muß der Siedepunkt des Treibmittels unterhalb demjenigen des Erweichungspunkts des Polymers liegen.
Typischerweise durchlaufen die expandierbaren Polystyrolkügelchen mindestens ein zweistufiges Verfahren vor dem Formen. In dem ersten Schritt werden die expandierbaren Polystyrolkügelchen expandiert, um so genannten "Prill" bzw. durch Prillen erzeugte Granalie oder ein "Pre-puff" zu bilden. Dieser Schritt umfasst das Erwärmen der Kügelchen auf eine Temperatur über deren Erweichungstemperatur und damit über dem Siedepunkt des Treibmittels, was zu einer Verdampfung des Treibmittels und einer Expansion der Kügelchen führt unter Bildung einzelner Teilchen aus Schaumstoff-Prill. Dieser Prill ist ziemlich brüchig, und vor dem Formen im zweiten Schritt ist es allgemein notwendig, ein Altern des Prills für eine bestimmte Zeit zuzulassen. Um den Prill zu altern, wird dieser unter einer normalen Atmosphäre gehalten. Während des Alterungsverfahrens diffundiert Treibmittel innerhalb des Prill aus und Luft von außen diffundiert in den Prill. Nachdem der Prill gealtert ist, kann dieser in eine Form gegeben werden und erneut erwärmt werden, sodass der Prill expandiert und den Formungshohlraum ausfüllt und einen Formgegenstand bildet. Während dieses Zeitraums expandiert der Prill und verschmilzt oder haftet aneinander an unter Bildung des Formgegenstands. Die Formgegenstände können entweder große Blöcke sein, die anschließend mit einem heißen Drahtschneider zu Tafeln geschnitten werden, oder der Prill kann direkt zu einer speziellen Form geformt werden.
In steigendem Maße versuchen Hersteller von geformtem, expandiertem Polystyrol, den Expansionszeitrahmen zu verkürzen und Schaumstoffe mit immer geringerer Dichte zu formen, was zu einer Zunahme der Wirtschaftlichkeit führt. Ein negatives Ergebnis von expandierenden Schaumstoffen zur Verringerung der Dichten ist, dass in dem Maße, wie die Dichte des Schaumstoffs abnimmt, es zu einem signifikanten Anstieg der "Klumpenbildung" des Prill kommt. Dieses Problem ist für expandierbare Polystyrolkügelchen besonders schwerwiegend, welche geringe Anteile von Treibmitteln einschließen. Die Klumpenbildung ist als das Verschmelzen von expandierbaren Polystyrolkügelchen während des anfänglichen Expansionsschritts definiert, der zur Bildung großer Klumpen von Prill führt. Diese großen Klumpen schaffen mindestens zwei Probleme. Erstens wird das Expansionsverfahren schwer zu kontrollieren aufgrund der Bildung dieser großen Klumpen. Das zweite Problem ist, dass, wenn die Klumpen ausreichend groß sind, das Material für die nachfolgenden Formungsschritte unbrauchbar wird. In einem Versuch, dieses Klumpenbildungsphänomen einzudämmen, wurden eine Reihe von Außenbeschichtungen verwendet. Einige Beispiele von üblicherweise verwendeten Außenbeschichtungen schließen Zinkstearat, Glycerolmonostearat, Ethylen-bis-stearamid (Acrawachs) und Silica ein. Leider sind diese üblicherweise verwendeten Gleitmittel nicht erfolgreich bei der Verhinderung der Klumpenbildung, wenn die expandierbaren Polystyrolkügelchen auf sehr geringe Dichten expandiert werden.
Die EP-A 0 518 140 offenbart expandierbare Polystyrolkügelchen, welche C₂-C₆-Kohlenwasserstoff-Treibmittel und Ethylenoxid/Propylenoxid-Blockcopolymere mit einem Gehalt an Ethylenoxid von 10 bis 50 Gew.-% als bevorzugtes Antistatikmittel umfassen.
Somit wäre es sehr vorteilhaft, eine Klumpenbildung verhindernde Verbindung bereitzustellen, die mit expandierbaren Polystyrolkügelchen verwendet werden könnte, welche ein Expandieren dieser Kügelchen auf sehr geringe Dichten, die zuvor routinemäßig nicht erreicht werden konnten, gestatten würde.
Allgemein gesagt, diese Erfindung stellt expandierbare Polystyrolkügelchen mit einer verminderten Klumpenbildungstendenz bereit. Insbesondere stellt diese Erfindung eine Klasse von Klumpenbildung verhindernden Mitteln für die Verwendung mit expandierbaren Polystyrolkügelchen bereit, welche die Verklumpung deutlich verringert beim Expandieren der Polystyrolkügelchen zu Schaumstoffen von geringer Dichte von etwa 12,0–24,0 g/l (1,5 bis 0,75 Pfund pro Kubikfuß (pcf)), und stärker bevorzugt von etwa 13,6–19,2 g/l (1,2 bis 0,85 pcf). Diese Erfindung findet auch eine spezielle Anwendungsmöglichkeit bei der Herstellung von expandierbaren Polystyrolkügelchen mit geringen Anteilen an Treibmitteln.
In einer ersten Ausführungsform ist die vorliegende Erfindung ein expandierbares Polystyrolkügelchen, welches ein expandierbares Styrol- oder Styrolderivatpolymer und mindestens ein C₃- bis C₆-Kohlenwasserstoff-Treibmittel umfasst, wobei das Kügelchen mit einem Klumpenbildung verhindernden Mittel beschichtet ist, welches ein Blockcopolymer von Propylenoxid- und Ethylenoxidblöcken umfasst, wobei das Blockcopolymer 80% bis 65% Ethylenoxid und 20% bis 35% Propylenoxid umfasst und einen Hydrophile-Lipophile-Gleichgewicht(HLB-)Wert von 16 bis 29 aufweist.
In einer zweiten Ausführungsform ist die vorliegende Erfindung ein Verfahren für die Bildung eines expandierbaren Polystyrolkügelchens, welches die folgenden Schritte umfasst: Bilden eines expandierbaren Polystyrolkügelchens, das ein C₃- bis C₆-Kohlenwasserstoff-Treibmittel enthält; und Beschichten des expandierbaren Polystyrolkügelchens mit einem Klumpenbildung verhindernden Mittel, umfassend ein Blöcke von Ethylenoxid und Propylenoxid umfassendes Blockcopolymer, wobei das Blockcopolymer 80% bis 65% Ethylenoxid und 20% bis 35% Propylenoxid umfasst und einen HLB-Wert von etwa 16 bis 29 besitzt.
Diese und andere Merkmale und Vorteile dieser Erfindung werden für den Fachmann auf dem Gebiet durch die ausführliche Beschreibung einer Ausführungsform offensichtlich.
Die expandierbaren Polystyrolkügelchen werden gemeinhin durch das allgemein bekannte wässrige Suspensionsverfahren gebildet, in dem die Monomere polymerisiert und mit einem Treibmittel und anderen Additiven kombiniert werden zur Bildung der Kügelchen.
Die Kügelchen werden dann von dem wässrigen Anteil der Suspension abgetrennt, gewaschen und getrocknet. In mindestens einem ersten Expansionsschritt werden die Kügelchen erwärmt, in der Regel mit Hilfe von Dampf, auf eine Temperatur oberhalb des Siedepunkts des Treibmittels. Dieses Erwärmen bewirkt die Verdampfung des Treibmittels und die Expansion der Kügelchen zu einer als Prill oder Prepuff bekannten Form. Der Prepuff wird dann für eine ausreichende Zeit altern gelassen, in der Regel suspendiert in Maschenbeuteln. Während des Alterungsprozesses äquilibriert sich Außenluft über den Prepuff und etwas restliches Treibmittel verlässt die Prepuffs. Der Prepuff wird dann in eine geschlossene Form gegeben und erneut erwärmt zur Bildung eines Formgegenstands, sei es ein Block oder eine komplexere Gestalt. In einigen Verfahrensweisen werden die Prepuffs 2 bis 4 Mal vor ihrer Verwendung in der geschlossenen Form expandiert.
In der wässrigen Suspensionspolymerisationsreaktion umfassen die zur Bildung des Polymers verwendeten Monomere Styrol oder Styrolderivate. Die Styrolderivate schließen ein: α-Methylstyrol, o-Methylstyrol, m-Methylstyrol, p-Methylstyrol, ar-Ethylstyrol, ar-Vinylxylol, ar-Chlorstyrol und ar-Bromstyrol. Die Derivate können kleinere Mengen Divinylbenzol, Methylmethacrylat oder Acrylnitril einschließen. Das bevorzugte Monomer ist Styrol. Das Monomer oder die Monomermischung wird in einer wässrigen Lösung suspendiert und polymerisiert. Das Treibmittel wird allgemein während der Suspensionspolymerisation zugegeben, kann aber auch während späterer Verarbeitungsschritte zugegeben werden. Die Suspensionspolymerisation schließt auch allgemein Folgendes ein: Kettentransfermittel, Suspensionsstabilisatoren und Polymerisationskatalysatoren. Typische Kettentransfermittel schließen ein: dimeres α-Methylstyrol. Nach der Polymerisation liegt das Polymer allgemein in einer Menge von etwa 93 bis 98 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des Kügelchens, vor.
Treibmittel, die für die vorliegende Erfindung geeignet sind, umfassen C₃-C₆-Kohlenwasserstoffe und Mischungen davon, wobei Pentanisomere bevorzugt sind. Das Treibmittel muß einen Siedepunkt unterhalb demjenigen des Schmelzpunkts des Polymers haben, sodass beim Erwärmen der expandierbaren Polystyrolkügelchen das Treibmittel verdampft und die Kügelchen zurücklässt, wodurch das Kügelchen expandiert wird. Allgemein ist ein Siedepunkt von unter 70°C bevorzugt. Geeignete Treibmittel schließen zum Beispiel die folgenden ein: Propan, Butan, Isobutan; n-Pentan, Isopentan, Neopentan, Cyclopentan, Methylcyclopentan 2-Methylpentan, 3-Methylpentan, 2,2-Dimethylbutan, 2,3-Dimethylbutan, Pentan-Petroleumdestillatfraktionen, Hexan, Cyclohexan und Hexanisomere. Treibmittel werden allgemein in Anteilen von 2,0 bis 8,0 Gewichtsprozent, stärker bevorzugt von 3,0 bis 6,5 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht des Kügelchens, verwendet.
Wie weiter oben erläutert, wird die Suspensionspolymerisation in der Regel in Gegenwart von Suspensionsstabilisatoren und Polymerisationskatalysatoren durchgeführt. Gängige Suspensionsstabilisatoren schließen ein: molekulare Kolloide, wie Polyvinylalkohol (PVA) und Polyvinylpyrrolidon (PVP); die Pickeringsalze, wie Ca₃(PO₄)₂ in Kombination mit einem Streckmittel, wie Dodecylbenzolsulfat. Typische Polymerisationskatalysatoren schließen radikalische Katalysatoren, wie Dibenzoylperoxid, tert-Butylperbenzoat und Dicumylperoxid, ein. Andere geeignete Katalysatoren sind dem Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet wohlbekannt.
Die expandierbaren Polystyrolkügelchen können auch andere Additive wie Flammschutzmittel auf Basis von organischen Brom- oder Chlorverbindungen, wie Tris(dibrompropyl)phosphat und Hexabromcyclododecan, Chlorparaffin, einschließen. Andere Additive schließen Antistatikmittel, Stabilisatoren, Farbstoffe, Gleitmittel und Füllstoffe ein. Zur Unterstützung des Herausnehmens des aus den expandierbaren Polystyrolkügelchen gebildeten Gegenstands kann man auch Verbindungen, wie Glycerinester und Hydroxycarbonsäureester, einschließen.
Wie weiter oben erläutert, schließen typische Klumpenbildung verhindernde Mittel Zinkstearat, Melaminformaldehydkondensate von Silicagel, Glycerolmonostearat, Ethylen-bis-stearamid (Acrawachs) und Silica ein. Die typischen Mittel sind nicht wirksam beim Expandieren von Kügelchen auf geringere Dichten oder bei der Verwendung der angegebenen niedrigen Anteile von Treibmitteln. Die vorliegende Erfindung offenbart eine neue Klasse von Klumpenbildung verhindernden Mitteln, die Blockcopolymere sind.
Mit dem Begriff Blockcopolymere ist ein Polymer mit aus einer Vielzahl einer Wiederholungseinheit, wie Ethylenoxid (EO), gebildeten Blöcken gemeint, die an weitere Blöcke einer Vielzahl einer weiteren Wiederholungseinheit, wie Propylenoxid (PO), gebunden sind. Ein bestimmtes Klumpenbildung verhinderndes Copolymer kann eine Reihe dieser Blöcke in einer Anordnung wie: EO_x-PO_y; EO_x-PO_y-EO_z; PO_x-EO_y-PO_z; etc. umfassen. Die spezielle Anordnung der Blöcke zusammen mit dem Gesamt-HLB-Wert für das Polymer sind wichtige Charakteristika. Es ist bevorzugt, die Anordnung der Blöcke an die Gesamthydrophobie des expandierbaren Kügelchens anzupassen. Mit anderen Worten, wenn das Kügelchen hydrophiler ist, ist die Anordnung EO_x-PO_y-EO_z von Vorteil. Wenn das Kügelchen lipophiler ist, ist die Anordnung PO_x-EO_y-PO_z günstiger. Die Menge an EO, das allgemein hydrophil ist, liegt in dem Blockcopolymer im Bereich zwischen 65 und 80 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht des Copolymers. Die Menge an PO, das allgemein lipophil ist, beträgt 20 bis 35%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Copolymers. Es ist bevorzugt, dass das zahlenmittlere Molekulargewicht des Copolymers 4000 bis 15 000, vorzugsweise 6000 bis 11 000, am meisten bevorzugt 7000 bis 10 000 g/Mol beträgt. Im Allgemeinen ist die Viskosität dieser Copolymere 450 bis 2500 cps bei 77°C, vorausgesetzt, sie liegen in fester Form bei 20°C vor. Der Schmelzpunkt der Copolymere liegt im Bereich von 45 bis 60°C.
Der HLB-Wert des Copolymers liegt im Bereich von 16 bis 29, je nach den Oberflächencharakteristika des Kügelchens wie weiter oben erläutert, wenn es zum Beschichten eines expandierbaren Polystyrolkügelchens verwendet wird, das durch eine wässrige Suspensionsreaktion hergestellt wird. Der HLB-Wert ist eine halbempirische Zahl, die aus dem Gewichtsprozentanteil von hydrophilen Gruppen zu lipophilen Gruppen innerhalb eines Moleküls oder einer Mischung ermittelt wird. Der Wert ist ein allgemeiner Hinweis auf die Polarität der Moleküle und reicht von 1 bis 40. Der HLB-Wert nimmt mit ansteigender Hydrophilie zu. Bevorzugte HLB-Werte der Blockcopolymere sind 19–29, und am meisten bevorzugt 24 bis 29.
Verfahren für die Bildung der oben beschriebenen Blockcopolymere sind im Fachbereich allgemein bekannt und werden nur kurz beschrieben. Typischerweise verwendet man ein Initiatormolekül, wie ein niedermolekulares Polyhydroxyl- oder Polyamininitiatormolekül. Zum Beispiel kann der Initiator ein Diol, Triol, Diamin oder Triamin sein. Beispiele schließen Propylenglcol, Ethylenglycol, Glycerol und Ethylendiamin ein. Der Initiator wird in einer Alkali-katalysierten Polymerisationsreaktion mit Alkylenoxidverbindungen, wie Ethylenoxid oder Propylen oxid, zur Erzeugung eine Polyetherols verwendet. Wenn man die Alkali-katalysierte Polymerisation der Reihe nach jeweils unter Verwendung eines einzelnen Alkylenoxids durchführt, kann man Blockcopolymer-Polyetherole bilden, welche als Klumpenbildung verhindernde Mittel der vorliegenden Erfindung nützlich sind. Man kann auch Amine, wie Ethylendiamin, als Initiator in diesen Reaktionen verwenden. Geeignete Blockcopolymere schließen die Pluronic^®- oder Pluronic R^®-Copolymer-Reihe, die von der Firma BASF hergestellt wird, ein. Bevorzugte Blockcopolymere schließen die PLURONIC F68- und F108-Produkte ein.
Nach der Bildung der Polystyrolkügelchen werden diese von der wässrigen Phase getrennt, gewaschen und getrocknet. Ein Verfahren zum Trocknen der Kügelchen ist es, diese in eine Förderschnecke zu schicken, welche einen erwärmten Druckluftförderer zur Schnelltrocknung zuführt. Ein Verfahren für die Auftragung der neuen Klumpenbildung verhindernden Mittel ist deren Zugabe zu den Kügelchen in der Förderschnecke. Ein gewisses Mischen erfolgt in der Förderschnecke und der Rest erfolgt im Schnelltrockner. Das Klumpenbildung verhindernde Blockcopolymer Mittel kann allein oder mit anderen Klumpenbildung verhindernden Mitteln zugegeben werden. Das Klumpenbildung verhindernde Mittel wird allgemein in das Polymerkügelchen in einer Menge von etwa 250 bis 2500 ppm, bezogen auf das Gewicht des Polymers, eingebracht. Vorzugsweise liegt das Klumpenbildung verhindernde Mittel in einer Menge von etwa 300 bis 1250 ppm vor.
Nachdem sie getrocknet wurden, werden die Kügelchen in Fraktionen klassiert. Die gebildeten Kügelchen haben allgemein einen Durchmesser von etwa 0,2 bis 4,0 mm. Ein weiteres Verfahren für die Zugabe der neuen Blockcopolymer-Klumpenbildung verhindernden Mittel zu den Kügelchen umfasst das Hinzufügen des Mittels zu einem Pulvermischsystem nach dem Klassieren der Kügelchen. Diese Mischsysteme schließen typischerweise einen Gegenstrom-Tellermischer, wie die Littleford FKM-Mischer, ein. Das Klumpenbildung verhindernde Mittel und andere Additive werden mit den Kügelchen kombiniert und mit Hilfe eines Gegenstrom-Tellermischer gemischt.
Die anfängliche Expansion der Kügelchen wird allgemein in einem Chargenexpander mit geschlossenem Behälter mit einem Dampfinjektionsverfahren durchgeführt. Typische Beispiele solcher Expander schließen ein: Weiser VN400, Kurtz KV1000 und Dingledein VA2000. Die Kügelchen werden durch den Expander geleitet und werden erwärmt, sodass das Treibmittel verdampft, wodurch die Kügelchen expandiert werden. Die Strömungsrate der Kügelchen durch den Expander bestimmt den Expansionsgrad und wird allgemein in Pfund pro Stunde pro Kubikfuß des Expandervolumens, oder für einen bestimmten Expander als Pfund pro Stunde angegeben. während der anfänglichen Expansionsstufe kann es zu einer Klumpenbildung der expandierenden Polystyrolkügelchen kommen. Um Polystyrolkügelchen von geringer Dichte zu erhalten, muß die Expansionszeit erhöht werden, doch in der Vergangenheit führte eine Erhöhung der Expansionszeit auch zu einer Erhöhung der Klumpenbildung. Mit dem Klumpenbildung verhindernden Mittel der vorliegenden Erfindung ist es möglich, Polystyrolkügelchen von geringer Dichte zu erhalten, ohne eine Zunahme der Klumpenbildung. Wie weiter oben erläutert, kann es bei einer Verklumpung der Kügelchen schwierig sein, diese in einem nachfolgenden Formungsverfahren zu verwenden.
BEISPIEL 1
Um die Wirksamkeit der Blockcopolymer-Klumpenbildung verhindernden Mittel der vorliegenden Erfindung zu beweisen, werden eine Reihe von expandierbaren Polystyrolkügelchen in Gegenwart oder Abwesenheit von PLURONIC F68 (F68) hergestellt. PLURONIC F68 wird durch anfängliches Zusetzen von Propylenoxid (PO) zu den Hydroxylgruppen von Propylenglycol-Initiatormolekül zur Bildung eines PO-Blocks gebildet, danach wird Ethylenoxid (EO) den reaktiven Enden des PO-Blocks hinzugefügt und die Polymerisation geht weiter zur Bildung einer Struktur EO_x-PO_y-EO_z. Dieses Blockcopolymer weist 80 Gew.-% EO und 20 Gew.-% PO, ein zahlenmittleres Molekulargewicht von 8400 g/Mol, einen HLB von 29, einen Schmelzpunkt von 52°C und eine Viskosität von 1000 bei 77°C auf. Das F68 lag in einer Menge von 1000 ppm, bezogen auf das Gesamtgewicht der nicht expandierten Kügelchen, vor. Die wässrige Suspensionsreaktion für die Bildung der expandierbaren Kügelchen wird unter Anwendung einer typischen wässrigen Suspensionspolymerisation durchgeführt. Das PLURONIC F68 wird den Kügelchen durch Zugabe zu einem Pulvermischsystem nach dem Klassieren der Kügelchen zugegeben. Das Mischsystem schloss einen Littleford FKM-Gegenstrom-Tellermischer ein.

Die expandierbaren Kügelchen, die unter Nutzung der oben erwähnten wässrigen Suspensionen gebildet werden, werden danach auf Verklumpung, die minimale Dichte, die während des anfänglichen Expansionsschritts (Prepuffs) gebildet werden konnte, und die maximale Rate, mit welcher die Kügelchen während des Anfangsschritts expandiert werden konnten, untersucht. Außerdem wird jede Probe auf eine Reihe von Parametern während eines Formungsschritts untersucht, darin eingeschlossen die durchschnittliche Zykluszeit für eine Blockform und die durchschnittliche Zykluszeit für eine ausgestaltete Form. Die Ergebnisse dieser Experimente sind in Tabelle I weiter unten angegeben: Tabelle I

Gemessene Eigenschaft	1	2	3
Minimale Dichte in g/l	14,4	14,1	16,8
Gemessene Eigenschaft	1	2	3
(pcf); mit/ohne F68	(0,90)	(0,88)	(1,05)
Maximale Strömungsrate in kg/h (lbs/h) mit/ohne F68	136 (300)	145 (320)	111 (244)
Minimale Dichte in g/l (pcf) mit F68	13,8 (0,86)	14,4 (0,90)	16,0 (1,00)
Maximale Strömungsrate in kg/h (lbs/h) mit F68	143 (315)	155 (342)	143 (315)
Durchschnittliche Zykluszeit, Blockform mit/ohne F68	7–10 min	7–10 min	Nicht ermittelt
Durchschnittliche Zykluszeit, Blockform mit/ohne F68	100 s	80–100 s	55 s
Zykluszeit, gestaltete Form mit F68	55 s	92 s	65–110 s
Verklumpung w/aus F68 Gew.-% der expandierten Kügelchen	5,0–10,0	10,0–15,0	10,0–20,0
Verklumpung mit F68 Gew.-% der expandierten Kügelchen	0,0	0,0	0,0

Die Daten in der Tabelle I zeigen, dass PLURONIC F68, das in einer Menge von 1000 ppm verwendet wurde, einem die Möglichkeit gibt, ein Prepuff mit einer ähnlichen oder geringeren Dichte als das ohne F68 erzielbare zu bilden und den Prepuff mit einer viel höheren Rate zu bilden. Somit erhöht der Einschluss des Klumpenbildung verhindernden Mittels PLURONIC F68 die Rate der Bildung von Prepuff. Außerdem gestattete der Einschluss des F68 eine schnellere Zykluszeit während des Formungsschritts beim Formen einer Gestaltungsform. Außerdem zeigen die Daten eindeutig die vollständige Verhinderung einer Klumpenbildung durch den Einschluss des PLURONIC F68. Der Grad der Klumpenbildung in Abwesenheit des Klumpenbildung verhindernden Mittels der vorliegenden Erfindung war signifikant.
Damit gibt die Verwendung dieser Klumpenbildung verhindernden Mittel einem die Möglichkeit, Prepuff ohne Klumpenbildung mit einer schnelleren Rate zu erzeugen und die durchschnittliche Zykluszeit für den Formungsschritt wesentlich zu reduzieren, was zu einer schnelleren Herstellung von Formteilen führt.
Die vorgenannte Erfindung wurde in Übereinstimmung mit den betreffenden gesetzlichen Normen beschrieben; daher hat die Beschreibung Beispielcharakter und stellt keine Einschränkung dar. Varianten und Modifizierungen der offenbarten Ausführungsform dürften dem Fachmann auf dem Gebiet offensichtlich sein und fallen in den Umfang der Erfindung. Demzufolge kann der Umfang des geleisteten gesetzlichen Schutzes nur durch die eingehende Betrachtung der nachfolgenden Ansprüche bestimmt werden.

Claims

Expandierbares Polystyrolkügelchen, umfassend ein expandierbares Styrol- oder Styrolderivatpolymer und mindestens ein C₃- bis C₆-Kohlenwasserstoff-Treibmittel, wobei das Kügelchen ferner ein Blockcopolymer von Propylenoxid- und Ethylenoxidblöcken umfassendes Klumpenbildung verhinderndes Mittel umfasst, wobei das Blockcopolymer 80 bis 65 Gew.-% Ethylenoxid und 20 bis 35 Gew.-% Propylenoxid, bezogen auf das Gesamtgewicht des Copolymers, umfasst und einen Hydrophile-Lipophile-Gleichgewichts(HLB-)Wert von 16 bis 29 aufweist.
Expandierbares Polystyrolkügelchen wie in Anspruch 1 angegeben, wobei das Styrol- oder Styrolderivatpolymer aus einem Monomer gebildet wird, umfassend mindestens eines aus Styrol, α-Methylstyrol, o-Methylstyrol, m-Methylstyrol, p-Methylstyrol, ar-Ethylstyrol, ar-Vinylxylol, ar-Chlorstyrol, ar-Bromstyrol, Vinyltoluolen, mono- und polyhalogenierten Vinyltoluolen, Acrylnitril und Methylmethacrylat.
Expandierbares Polystyrolkügelchen wie in Anspruch 1 angegeben, wobei das Styrol- oder Styrolderivatpolymer Polystyrol umfasst.
Expandierbares Polystyrolkügelchen wie in Anspruch 1 angegeben, wobei das Klumpenbildung verhindernde Mittel in einer Menge von 250 bis 2500 ppm, bezogen auf das Gewicht des Polymers, vorhanden ist.
Expandierbares Polystyrolkügelchen wie in Anspruch 4 angegeben, wobei das Klumpenbildung verhindernde Mittel in einer Menge von 300 bis 1250 ppm vorhanden ist.
Expandierbares Polystyrolkügelchen wie in Anspruch 1 angegeben, wobei das Blockcopolymer ein zahlenmittleres Molekulargewicht von 4000 bis 15 000 g/mol besitzt.
Expandierbares Polystyrolkügelchen wie in Anspruch 1 angegeben, wobei das Blockcopolymer ein zahlenmittleres Molekulargewicht von 6000 bis 11 000 g/mol besitzt.
Expandierbares Polystyrolkügelchen wie in Anspruch 1 angegeben, wobei das Blockcopolymer ein zahlenmittleres Molekulargewicht von 7000 bis 10 000 g/mol besitzt.
Expandierbares Polystyrolkügelchen wie in Anspruch 1 angegeben, wobei das Treibmittel mindestens eines aus Propan, Butan, Isobutan, n-Pentan, Isopentan, Neopentan, Cyclopentan, Methylcyclopentan, 2-Methylpentan, 3-Methylpentan, 2,2-Dimethylbutan, 2,3-Dimethylbutan, Pentan-Petroleumdestillatfraktionen, Hexan, Cyclohexan und Hexanisomeren umfasst.
Expandierbares Polystyrolkügelchen wie in Anspruch 1 angegeben, wobei das Treibmittel in einer Menge von 2 bis 8 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht des Kügelchens, vorhanden ist.
Expandierbares Polystyrolkügelchen wie in Anspruch 1 angegeben, wobei das Blockcopolymer einen HLB-Wert von 19 bis 29 aufweist.
Expandierbares Polystyrolkügelchen wie in Anspruch 1 angegeben, wobei das Blockcopolymer einen HLB-Wert von 24 bis 29 aufweist.
Verfahren für die Bildung eines expandierbaren Polystyrolkügelchens, umfassend die Schritte: a) Bilden eines expandierbaren Polystyrolkügelchens, das ein C₃- bis C₆-Kohlenwasserstoff-Treibmittel enthält; und b) Beschichten des expandierbaren Polystyrolkügelchens mit einem Klumpenbildung verhindernden Mittel, umfassend ein Blöcke von Ethylenoxid und Propylenoxid umfassendes Blockcopolymer, wobei das Blockcopolymer 80 bis 65 Gew.-% Ethylenoxid und 20 bis 35 Gew.-% Propylenoxid, bezogen auf das Gesamtgewicht des Copolymers, umfasst und einen Hydrophile-Lipophile-Gleichgewicht(HLB)-Wert von etwa 16 bis 29 besitzt.
Verfahren wie in Anspruch 13 angegeben, wobei der Schritt a) ferner definiert ist durch Bilden des expandierbaren Polystyrolkügelchens durch Polymerisieren eines Monomers, umfassend mindestens eines aus Styrol, α-Methylstyrol, o-Methylstyrol, m-Methylstyrol, p-Methylstyrol, ar-Ethylstyrol, ar-Vinylxylol, ar-Chlorstyrol, ar-Bromstyrol, Vinyltoluolen, mono- und polyhalogenierten Vinyltoluolen, Acrylnitril und Methylmethacrylat.
Verfahren wie in Anspruch 13 angegeben, wobei das expandierbare Polystyrolkügelchen Polystyrol umfasst.
Verfahren wie in Anspruch 13 angegeben, wobei der Schritt b) ferner definiert ist durch Bereitstellen des Klumpenbildung verhindernden Mittels in einer Menge von 250 bis 2500 ppm, bezogen auf das Gewicht des Kügelchens.
Verfahren wie in Anspruch 16 angegeben, wobei der Schritt b) ferner definiert ist durch Bereitstellen des Klumpenbildung verhindernden Mittels in einer Menge von 300 bis 1250 ppm.
Verfahren wie in Anspruch 13 angegeben, wobei das Blockcopolymer ein zahlenmittleres Molekulargewicht von 4000 bis 15 000 besitzt.
Verfahren wie in Anspruch 13 angegeben, wobei das Blockcopolymer ein zahlenmittleres Molekulargewicht von 6000 bis 11 000 besitzt.
Verfahren wie in Anspruch 13 angegeben, wobei das Blockcopolymer ein zahlenmittleres Molekulargewicht von 7000 bis 10 000 besitzt.
Verfahren wie in Anspruch 13 angegeben, wobei das Treibmittel mindestens eines aus Propan, Butan, Isobutan, n-Pentan, Isopentan, Neopentan, Cyclopentan, Methylcyclopentan, 2-Methylpentan, 3-Methylpentan, 2,2-Dimethylbutan, 2,3-Dimethylbutan, Pentan-Petroleumdestillatfraktionen, Hexan, Cyclohexan und Hexanisomeren umfasst.
Verfahren wie in Anspruch 13 angegeben, wobei das Treibmittel in einer Menge von 2 bis 8 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht des Kügelchens, vorliegt.
Verfahren wie in Anspruch 13 angegeben, wobei das Blockcopolymer einen HLB-Wert von 19 bis 29 besitzt.
Verfahren wie in Anspruch 13 angegeben, wobei das Blockcopolymer einen HLB-Wert von 24 bis 29 besitzt.
Verfahren wie in Anspruch 13 angegeben, wobei der Schritt b) ferner definiert ist durch Kombinieren des in Schritt a) gebildeten expandierbaren Kügelchens mit dem Klumpenbildung verhindernden Mittel in einer Förderschnecke, wodurch das Kügelchen mit dem Klumpenbildung verhindernden Mittel beschichtet wird.
Verfahren wie in Anspruch 13 angegeben, wobei der Schritt b) ferner definiert ist durch Kombinieren des in Schritt a) gebildeten expandierbaren Kügelchens mit dem Klumpenbildung verhindernden Mittel in einem Gegenstrom-Tellermischer, wodurch das Kügelchen mit dem Klumpenbildung verhindernden Mittel beschichtet wird.