DE69823896T2

DE69823896T2 - Verfahren zur Herstellung von expandierbaren Styrolpolymerisatteilchen

Info

Publication number: DE69823896T2
Application number: DE69823896T
Authority: DE
Inventors: Francesco Anfuso; Dario Ghidoni
Original assignee: Polimeri Europa SpA
Current assignee: Versalis SpA
Priority date: 1997-01-30
Filing date: 1998-01-09
Publication date: 2005-06-09
Anticipated expiration: 2018-01-10
Also published as: HUP9800006A3; DE69823896D1; AR009161A1; KR19980070706A; US5935645A; EP0856548A1; CZ27498A3; BR9800507A; TW396184B; ZA98581B; HU225542B1; JPH10219020A; EP0856548B1; PL189849B1; JP2944977B2; CN1072239C; HRP980007B1; TR199800099A2; HU9800006D0; ES2221964T3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von expandierbaren Partikeln aus Styrolpolymeren, welche verbesserte Verarbeitungseigenschaften aufweisen.
Mehr im Besonderen betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von expandierbaren Partikeln oder Kügelchen aus Styrolpolymeren, die besonders für die Formung von Endprodukten und Blöcken mit ausgezeichnetem Oberflächenaussehen, geringer Schrumpfung und hohem Sintergrad sowie relativ kurzer Verweilzeit in der Form geeignet sind.
Die Herstellung von expandierbaren Partikeln aus Styrolpolymeren, insbesondere Polystyrol, ist auf dem Gebiet gut bekannt. Sie umfasst schematisch die folgenden Phasen:

– Einbringen eines Expansionsmittels, das bei einer niedrigeren Temperatur als dem Erweichungspunkt des Polymers siedet, in das Polymer in der Polymerisationsphase oder danach;
– Waschen des Polymers und Zentrifugation;
– Trocknen mit Luft:
– Sieben mit Trennung homogener Fraktionen (mit möglicher Hilfe eines Antistatikmittels);
– Aufbringen der Beschichtung;
– Abpacken.

Das Verfahren der Verarbeitung von expandierbaren Styrolpolymeren ist auf dem Gebiet ebenfalls bekannt. Es beinhaltet im Wesentlichen die folgenden Arbeitsschritte:

– Vorexpansion mit Dampf bei 100 bis 105°C. Die Expansion erfolgt durch Erhitzen auf eine Temperatur, die höher als der Siedepunkt des Expansionsmittels und der Erweichungspunkt des Styrolpolymers ist;
– 24-stündige Alterung der vorexpandierten Partikel bei Raumtemperatur;
– abschließende Formung mit Dampf. Für die Herstellung von eine geringe Dichte aufweisenden expandierten Blöcken und Endprodukten werden die vorexpandierten Partikel in den Hohlraum einer Form, welche die Gestalt des gewünschten End-Gegenstandes definiert, angeordnet und anschließend auf eine Temperatur erhitzt, die höher als der Siedepunkt des Expansionsmittels und der Erweichungspunkt des polymeren Materials ist. Während des Erhitzens expandieren und sintern die Partikel aufgrund des beschränkten verfügbaren Raums unter Bildung eines Körpers mit der Gestalt und den Abmessungen des Hohlraums der verwendeten Form. Nach dem Formen lässt man den geformten Körper in der Form ausreichend lange abkühlen, um eine Verformung nach dem Herausnehmen aus der Form zu vermeiden. Da das expandierte Kunststoffmaterial ein ausgezeichneter thermischer Isolator ist, sind für das Abkühlen des geformten Körpers relativ lange Verweilzeiten in der Form erforderlich;
– Evaluation der geformten Endprodukte hinsichtlich des Aussehens, des Sintergrades etc.

Es ist bekannt, dass es zur Verbesserung der Verarbeitbarkeit der expandierten Polystyrol-Partikel günstig ist, diese vor dem Aufbringen der Beschichtung einer Wärmebehandlung in Gegenwart mindestens eines Antistatikmittels zu unterziehen, was einen beträchtlichen Verlust an Expansionsmittel mit sich bringt, aber gleichzeitig eine Verbesserung der Eigenschaften bewirkt, wie:

– niedrige Verweilzeit in der Form;
– geringes Schrumpfen der geformten Endprodukte nach dem Herausnehmen aus der Form;
– hoher Sintergrad;
– reduzierte Alterungszeiten;
– hohes Absorptionsvermögen von Pigmenten oder anderen Oberflächenadditiven.

Diese Behandlung verursacht vermutlich Modifikationen der Oberfläche des Polymers, die ihrerseits die obigen Verbesserungen bestimmen.
Beispielsweise beschreibt die veröffentlichte europäische Patentanmeldung 518 140 ein Verfahren zu Wärmebehandlung expandierbarer Partikel aus Styrolpolymeren, die 2 bis 20 Gew.-% eines Expansionsmittels eingebracht enthalten, welches Verfahren umfasst:

– das Bedecken der Partikel mit einem Antistatikmittel, beispielsweise mit Ethylenoxid-Propylenoxid-Blockcopolymeren mit einem Gehalt an Ethylenoxid im Bereich von 10 bis 50 Gew.-% und einem durchschnittlichen Molekulargewicht zwischen 1000 und 5000, in einer Menge von nicht mehr als 1 Gew.-%;
– Entfernen eines Teils des in die Partikel eingebrachten Expansionsmittels durch Erhitzen auf eine Temperatur unterhalb der Glasübergangstemperatur des Styrolpolymers;
– schnelles Abkühlen der Partikel, um das Verdampfen des Expansionsmittels zu stoppen;
– Aufbringen der Beschichtung nach üblicher Vorgehensweise.

Die so behandelten expandierten Teilchen haben sehr interessante Eigenschaften, wie:

(a) niedrige Verweilzeit in der Form, im Allgemeinen 50% der Zeit, die für das Abkühlen der Blöcke oder Endprodukte erforderlich ist, die aus unbehandelten Partikeln oder mit einem herkömmlichen System behandelten Partikeln erhalten werden, oder weniger;
(b) weniger als 1% Schrumpfen der Blöcke oder Endprodukte nach dem Herausnehmen aus der Form;
(c) hoher Sintergrad der expandierten Partikel;
(d) kurze Alterungszeiten nach der Vorexpansionsphase;
(e) hohes Absorptionsvermögen von Pigmenten oder anderen Oberflächenadditiven.

Die teilweise Entfernung des Expansionsmittels durch Erwärmen auf eine Temperatur unterhalb der Glasübergangstemperatur des Materials, beispielsweise zwischen 35 und 50°C, hat jedoch auch ihre Nachteile. Tatsächlich ist der Verlust an Expansi onsmittel, der bei diesem Prozess auftritt, zwischen 5 und 50 Gew.-% des gesamten in die Partikel eingebrachten Mittels.
Dieser Verlust vermindert die Möglichkeit der Herstellung expandierter Produkte mit reduzierter Dichte und erfordert auch die Rückgewinnung des Expansionsmittels selbst, im Allgemeinen mit einem aliphatischen Kohlenwasserstoff mit einem niedrigen Siedepunkt, wie Pentan oder Hexan, die beide aus Kostengründen und wegen der Umweltbelastung rückgewonnen werden müssen.
Weiter erfordert der gleiche Vorgang der Entfernung des Expansionsmittels sehr lange Behandlungszeiten, wodurch die Produktivität stark reduziert wird.
Die Anmelderin der gegenständlichen Erfindung hat nun ein Verfahren zur Verbesserung der Verarbeitbarkeit expandierter Partikel aus Styrolpolymeren gefunden, das die obigen Nachteile beseitigt, ohne die Eigenschaften (a) bis (e) zu reduzieren, die mit Systemen des Standes der Technik erhalten werden können. Dieses Ergebnis wurde insofern möglich, als ein neues und erfinderisches Verfahren gefunden wurde, das eine nur auf die Oberfläche der Partikel beschränkte Wärmebehandlung ermöglicht.
Die gegenständliche Erfindung betrifft daher ein Verfahren zur Herstellung von expandierbaren Partikeln aus Styrolpolymeren, welche verbesserte Verarbeitungseigenschaften aufweisen, wobei das Verfahren umfasst:

i) Herstellung von expandierbaren Partikeln aus Styrolpolymeren, welche 2 bis 20% eines Expansionsmittels eingearbeitet enthalten;
ii) Bedecken dieser Partikel mit einem Antistatikmittel in einer Menge von weniger als 1 Gew.-% (unmittelbar vor oder nach einer Siebungsphase);
iii) Erzeugen einer starken Reibung der Partikel in einem Mischgerät, um deren Oberfläche durch einfache mechanische Reibung in kurzer Zeit aufzuheizen;
iv) Entfernen der so behandelten Partikel aus der Mischvorrichtung.

Nachdem die Arbeitsgänge (i) bis (iv) erfolgt sind, sind die expandierbaren Produkte für die Behandlung mit einer Beschichtung nach herkömmlichen Methoden bereit.
Aufgrund der speziellen Behandlung, die Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, i. e. eine einfache mechanische Operation an der Oberfläche der Partikel, und aufgrund der schlechten Wärmeleitfähigkeit von Styrolpolymeren, insbesondere Polystyrol, beschränkt sich die Erwärmung auf eine kleine Oberflächenschicht der Partikel, und daher erfolgt der Temperaturanstieg fast sofort.
In der experimentellen Praxis ist es nicht möglich, den an der Oberfläche der Kügelchen stattfindenden Temperaturanstieg zu messen, selbst wenn geschätzt werden kann, dass er viel höher als 100°C ist. Was in Wirklichkeit mit dem Thermometer gemessen wird, ist die Temperatur der Masse unmittelbar nach dem Ende der Behandlung.
Insbesondere der Gewinn hinsichtlich der Eigenschaften in der Verarbeitung ist ein signifikantes Ergebnis, wenn die Temperatur der Masse (Masse der Partikel) zwischen 20 und 55°C beträgt.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren verursacht aufgrund der speziellen Behandlung und der schlechten Leitfähigkeit des Polymers der Temperaturanstieg im Prinzip eine teilweise Entfernung des Expansionsmittels, die sich auf die in Frage stehende Oberflächenschicht der Partikel beschränkt. Tatsächlich haben Styrolpolymere und insbesondere Polystyrol eine niedrige Wärmeleitfähigkeit und deshalb sowie dank der kurzen Reibungsbehandlungszeiten unterliegt der Körper der Partikel keinem Erwärmungseffekt und folglich keinem Expansionsmittelverlust.
Die Partikel, die das Expansionsmittel eingebracht enthalten, können hergestellt werden, indem die Polymerisation des Styrolmonomers, allein oder gemischt mit einem oder mehreren ethylenisch ungesättigten Monomeren, die damit copolymerisierbar sind, vorzugsweise in wässriger Suspension in Gegenwart eines Expansionsmittels durchgeführt wird. Andere Herstellungsverfahren sind die Herstellung in Resuspension und in Masse.
Die Polymerisation kann in Gegenwart mindestens eines Peroxid-Initiators oder thermisch durchgeführt werden, gemäß den bekannten und üblichen Verfahren.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren können auf dem Markt erhältliche Suspensionsmittel verwendet werden. Die Beispiele schließen in Wasser lösliche Produkte ein, wie Polyvinylalkohol, Methylcellulose, Polyvinylpyrrolidon etc., und nicht sehr gut lösliche Produkte, wie Magnesiumpyrophosphat oder Calciumtriphosphat.
Alternativ kann das Expansionsmittel in das vorgeformte Styrolpolymer eingebracht werden, indem man die Partikel den Dämpfen des Expansionsmittels aussetzt oder indem man es in die bereits geformten Partikel suspendiert in Wasser oder in einer Extrusion einbringt. Die verschiedenen Methoden der Herstellung expandierbarer Partikel sind den Fachleuten gut bekannt und in der Literatur beschrieben, beispielsweise in den britischen Patenten 695 826; 715 100; 886 811; 908 089; 1 048 243; oder in der US-PS 2 983 692 , deren Inhalte einen integrierenden Teil der gegenständlichen Erfindung darstellen.
Der Ausdruck „Styrolpolymere", wie er in der vorliegenden Erfindung und in den Ansprüchen verwendet wird, umfasst sowohl das Homopolymer von Styrol als auch Copolymere von Styrol mit anderen Vinyl- und/oder Vinyliden-Comonomeren, die mindestens 50 Gew.-% chemisch gebundenes Styrol enthalten. Beispiele für diese Comonomere sind: α-Methylstyrol; Vinyltoluol; p-Methylstyrol; p-Ethylstyrol; am Kern halogenierte Styrole, wie 2,4-Dichlorstyrol; Acrylnitril; Methacrylnitril; Ester von α,β-ungesättigten Carbonsäuren mit Alkoholen mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, wie Ester von Acryl- und/oder Methacrylsäure; N-Vinylverbindungen, wie Vinylcarbazol; Anhydride, wie Maleinsäureanhydrid, Phthalsäureanhydrid; etc.
Der Ausdruck „Copolymere von Styrol" schließt auch Copolymere ein, die neben Styrol und möglicherweise den oben genannten Vinyl- und/oder Vinyliden-Comonomeren auch kleine Mengen von Monomeren mit zwei Doppelbindungen vom Vinyltyp enthalten, wie Divinylbenzol.
Die expandierbaren Partikel aus Styrolpolymeren enthalten als Expansionsmittel herkömmliche organische Verbindungen, die leicht flüchtig, gasförmig oder flüssig bei Raumtemperatur sind, die sich im Polymer nicht lösen, sondern es expandieren, und deren Siedepunkt niedriger als der Erweichungspunkt des Polymers ist.
Beispiele für besonders geeignete Expansionsmittel sind aliphatische Kohlenwasserstoffe, allein oder miteinander vermischt, die 2 bis 6 Kohlenstoffatome enthalten, wie Propan, Butan, n-Pentan, i-Pentan, Hexan, Cyclohexan etc.; Leichtbenzin/Petrolether; halogenierte Derivate von aliphatischen Kohlenwasserstoffen mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen, wie verschiedene Chlor- und Fluorderivate von Methan, Ethan oder Ethylen, beispielsweise Dichlordifluormethan; 1,2,2-Trifluorethan; 1,1,2-Trifluorethan; Kohlendioxid; etc.
Das Expansionsmittel wird im Allgemeinen in einer Menge im Bereich von 2 bis 20 Gew.-%, vorzugsweise 4 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Polymer, verwendet.
Neben den Expansionsmitteln können die Styrolpolymere andere Additive enthalten, wie beispielsweise flammenlöschende Mittel, organische oder anorganische Beladungen, Farbstoffe, Pigmente, Mittel gegen Zusammenbacken, Weichmacher etc.
Die Polymerisation von Styrol, vorzugsweise in wässriger Suspension, die Zugabe des Expansionsmittels, vorzugsweise während der Polymerisation und der Verarbeitung der Partikel in geformte Körper durch Formung in geschlossenen Formen werden nach Techniken durchgeführt, die den Fachleuten gut bekannt und die in großem Umfang in der Literatur beschrieben sind, wie beispielsweise in „Rigid Plastic Foams", von T. N. Ferrigno, Reinhold Publishing Corp., New York, USA (1963).
Die in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Antistatikmittel sind jene, die im Allgemeinen für die Verbesserung der Fließfähigkeit, der Oberflächenbeschaffenheit und der Verarbeitbarkeitseigenschaften der Partikel aus Styrolpolymeren vorgeschlagen werden.
Diese Antistatikmittel sind gut bekannt und in der Literatur beschrieben, beispielsweise in Kirk-Othmer, ENCYCLOPEDIA OF CHEMICAL TECHNOLOGY, Vol. 3, 1992, Seite 540. Beispiele für Antistatikmittel, die in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden können, umfassen: Ester von Fettsäuren, wie beispielsweise Butylstearat; ein- oder mehrwertige Alkohole, wie beispielsweise Glycerol; Amine, wie beispielsweise ein ethoxyliertes tertiäres Alkylamin, ein Dialkanolamin von Fettsäuren; Amide, wie beispielsweise N,N-Bis-(2-hydroxyethylstearamid); Polyoxyethylen- oder Polyoxyalkylenderivate, wie beispielsweise Hexadecylether von Polyethylengly col; Ethylenoxid-Propylenoxid-Copolymere; aminische Seifen, wie beispielsweise das Salz von Stearinsäure und Octadecylamin; alkylsulfatierte Aminizide, wie beispielsweise das Salz von Guanidin und Octadecylsulfat; Verbindungen von quarternärem Ammonium, wie beispielsweise Octadecyl-trimethylammoniumchlorid; Alkylphosphate, wie beispielsweise saures Bis-dodecylphosphat; aminische Salze von Alkylphosphonsäuren, wie beispielsweise das Salz von Triethanolamin und Octadecylphosphonsäure; etc.
Diese Antistatikmittel können allein oder in irgendeinem Verhältnis miteinander vermischt verwendet werden.
Die bevorzugten Antistatikmittel in dem erfindungsgemäßen Verfahren sind: mit Ethylenoxid und Propylenoxid kondensierte Fettalkohole, die auf dem Markt unter dem Handelsnamen DEHYPON^® von Henkel bekannt sind, oder ethoxylierte tertiäre Alkylamine, wie das Produkt HOSTASTAT^® von Hoechst.
Die Menge des Antistatikmittels beträgt im Allgemeinen nicht mehr als 1 Gew.-%, bezogen auf das Polymer, beispielsweise 0,001 bis 0,5%, vorzugsweise 0,01 bis 0,1%.
Die Beschichtung der Polymerpartikel mit dem Antistatikmittel kann unter Verwendung jedweder bekannter Mischungsmethode durchgeführt werden. Die expandierbaren Partikel können beispielsweise mit der entsprechenden Menge Antistatikmittel in einer Drehtrommel oder einem Schneckenmischer behandelt werden.
Das Beschichten der Partikel mit dem Antistatikmittel erleichtert die anschließenden Siebungsprozesse, die manchmal erforderlich sind, um Fraktionen zu erhalten, die jeweils homogene Abmessungen haben und für verschiedene Arten von Anwendungen bestimmt sind.
Das kräftige Reiben besteht darin, dass man eine starke Reibung der Partikel gegeneinander und gegen die Wände der zu diesem Zweck verwendeten Vorrichtung hervorruft. In dem erfindungsgemäßen Verfahren kann jede Vorrichtung verwendet werden, die in der Lage ist, Polymerpartikel stark zu reiben. Eine geeignete Vorrichtung kann ein Schneckenmischer sein, eine mit rotierenden Mischblättern etc., für den kontinuierlichen Betrieb und den Batch-Betrieb geeignet, wie sie üblicherweise als Mittel zum Mischen von Additiven wie Farbstoffen, Stabilisatoren, Beschichtungen etc. mit thermoplastischen Polymeren wie PVC, ABS, Polyethylen, Polypropylen, expandierbarem Polystyrol etc. verwendet werden.
In jedem Fall muss die verwendete Vorrichtung so sein, dass schnelle Erwärmung der Oberfläche in einem Zeitrahmen möglich ist, der im Verhältnis zu den Abmessungen der Partikel und der Art der Vorrichtung selbst (Vorrichtung für kontinuierlichen Betrieb oder für Batch-Betrieb) variiert.
In der Wirkphase unterliegen daher die eingetragenen polymeren Partikel einer starken Reibung, die einen Temperaturanstieg an deren Oberfläche mit einer daraus folgenden Freisetzung von Expansionsmittel bewirkt. Da die Erwärmung und somit auch das Verdampfen des Expansionsmittels auf die Oberfläche der Kügelchen beschränkt bleibt, ist der Expansionsmittelverlust sehr beschränkt, aber es ist dennoch garantiert, dass die gewünschten Eigenschaften erhalten werden.
Einige erläuternde, aber nicht einschränkende Beispiele dienen dem besseren Verständnis der gegenständlichen Erfindung und ihrer Ausführung.
BEISPIEL 1 (Vergleichsbeispiel)
20 kg Polystyrol-Partikel mit einem Gewichtsmittel-Molekulargewicht von 180 000 und einem mittleren Durchmesser von 0,2 bis 2,7 mm, die ein aus einer Mischung von n-Pentan und Isopentan im Gewichtsverhältnis 70/30 bestehendes Expansionsmittel eingebracht enthielten, wurden durch die Polymerisation von Styrol in einer wässrigen Suspension bei einer Temperatur im Bereich von 85 bis 120°C und in Gegenwart von Dibenzoylperoxid und tert-Butylperbenzoat als Katalysatoren erhalten.
Die den Polymerisationsreaktor verlassenden Partikel wurden mit Wasser gewaschen, zentrifugiert und 1 Stunde bei 20°C getrocknet. Der gemessene Expansionsmittelgehalt war 6,8 Gew.-%.
Den expandierbaren Partikeln wurden 300 ppm Antistatikmittel zugesetzt, bestehend aus einem Fettalkohol, kondensiert mit Ethylenoxid und Propylenoxid mit einem Ver hältnis in Mol von 5 : 4 und einem Molekulargewicht im Bereich von 500 bis 700, auf dem Markt als DEHYPON LS^® bekannt. Die Zugabe erfolgte in einem Schneckenmischer bei Raumtemperatur für eine Dauer von etwa 10 Minuten.
Die Teilchen wurden dann gesiebt, wobei die Fraktion mit einem mittleren Durchmesser von 0,4 bis 0,9 mm abgetrennt wurde.
Eine Mischung von Beschichtungsmitteln, bestehend aus 0,2 Gew.-%, bezogen auf das Polymer, Glycerylmonostearat und 0,05% Zinkstearat, wurde den Partikeln zugesetzt, die dann mit Dampf bei 95–100°C vorexpandiert wurden, bis die Mindestdichte von 16 g/l erreicht war. Nach 24-stündigem Altern in Luft bei Raumtemperatur wurden die Partikel geformt, um Behälter mit den Abmessungen 40 × 60 × 2 cm zu erhalten. Das Formen erfolgte mit Dampf bei 0,9 Ate.
Die so erhaltenen Behälter hatten einen Sintergrad von 15%, bezogen auf den Prozentsatz expandierter Partikel, die nach dem Brechen des Bodens des Behälters gespaltet wurden. Der Sinterungsprozentsatz wurde bestimmt, indem ein Bruchbereich von etwa 10 cm² definiert wurde, wobei die Gesamtzahl expandierter Partikel in diesem Bereich gezählt und die Zahl jener Teilchen berechnet wurde, die in Bezug auf die Gesamtzahl gebrochen wurden.
Die Abkühlzeit der Behälter wurde bestimmt, wobei sie als die Verweilzeit in der Form intendiert war, die erforderlich ist, damit das Endprodukt nach der Entnahme die Abmessungen der Form beibehält. Die Abkühlzeit der Behälter war 5 Minuten.
BEISPIEL 2 (Vergleichsbeispiel)
Es wurde die gleiche Vorgehensweise gewählt wie beim Beispiel 1, bis zum Sieben, bei dem die Fraktion mit einem mittleren Durchmesser im Bereich von 0,4 bis 0,9 mm abgetrennt wurde.
Die Partikel wurden in einen Ofen gebracht und auf 35°C erhitzt, bis der Expansionsmittelgehalt auf 5 Gew.-% reduziert war. Zu den Partikeln wurde eine Mischung von Beschichtungsmitteln zugegeben, bestehend aus 0,2 Gew.-%, bezogen auf das Poly mer, Glycerylmonostearat und 0,05% Zinkstearat, und die Partikel wurden mit Dampf bei 95 bis 100°C vorexpandiert, bis die Mindestdichte 22 g/l erreicht war.
Nach 24-stündigem Altern in Luft bei Raumtemperatur wurden die Partikel wie im Beispiel 1 beschrieben geformt. Der Sintergrad war 80% und die Abkühlzeit 2'45''.
BEISPIEL 3
Es wurde die gleiche Vorgehensweise gewählt wie beim Beispiel 1, bis zum Sieben, bei dem die Fraktion mit einem mittleren Durchmesser im Bereich von 0,4 bis 0,9 mm abgetrennt wurde. Der Pentangehalt war 6,8% und die Temperatur 23°C.
Die Partikel wurden in einen Mischer mit gegenläufig rotierenden Schaufeln (Paddeln) gebracht und bearbeitet, bis eine Temperatur von 35°C erreicht war. Das Material wurde dann ausgegeben und 20' bei Raumtemperatur abkühlen gelassen. Der Pentangehalt war 6,5%.
Den so behandelten Teilchen wurde eine Mischung von Beschichtungsmitteln zugesetzt, bestehend aus 0,2 Gew.-%, bezogen auf das Polymer, Glycerylmonostearat und 0,05% Zinkstearat, und die Partikel wurden mit Dampf bei 95 bis 100°C vorexpandiert, bis die Mindestdichte (17 g/l) erreicht war.
Nach 24-stündigem Altern in Luft bei Raumtemperatur wurden die Partikel geformt, um Behälter mit den Abmessungen 40 × 60 × 2 cm zu erhalten. Das Formen erfolgte mit Dampf bei 0,9 Ate.
Die so erhaltenen Behälter hatten einen Sintergrad von 85%, und die Abkühlzeit war 2'30''.
BEISPIEL 4
Es wurde die gleiche Vorgehensweise gewählt wie beim Beispiel 3, bis zur Vorexpansion mit Dampf bei 95 bis 100°C bis die Mindestdichte erreicht war (17 g/l).
Nach 5-stündigem Altern in Luft bei Raumtemperatur wurden die Partikel geformt, um Behälter mit den Abmessungen 40 × 60 × 2 cm zu erhalten. Das Formen erfolgte mit Dampf bei 0,9 ate.
Die so erhaltenen Behälter hatten einen Sintergrad von 70% und eine Abkühlzeit von 3'.
BEISPIEL 5 (Vergleichsbeispiel)
Es wurde die gleiche Vorgehensweise gewählt wie beim Beispiel 1, bis zum Sieben, bei dem die Fraktion mit einem mittleren Durchmesser im Bereich von 0,9 bis 2,7 mm abgetrennt wurde. Der Pentangehalt war 6,9%.
Zu den so behandelten Partikeln wurde eine Mischung von Beschichtungsmitteln zugegeben, bestehend aus 0,2 Gew.-%, bezogen auf das Polymer, Glycerylmonostearat und 0,05% Zinkstearat, und die Partikel wurden mit Dampf bei 95 bis 100°C vorexpandiert, bis die Mindestdichte (14 g/l) erreicht war.
Nach 24-stündigem Altern in Luft bei Raumtemperatur wurden die Partikel geformt, um Blöcke mit den Abmessungen 100 × 100 × 50 cm zu erhalten. Das Formen erfolgte mit Dampf bei 0,65 ate.
Die so erhaltenen Blöcke hatten einen Sintergrad von 5% und eine Abkühlzeit von 20'.
BEISPIEL 6 (Vergleichsbeispiel)
Es wurde die gleiche Vorgehensweise gewählt wie beim Beispiel 1, bis zum Sieben, bei dem die Fraktion mit einem mittleren Durchmesser im Bereich von 0,9 bis 2,7 mm abgetrennt wurde. Der Pentangehalt war 6,9%.
Die Partikel wurden in einen Ofen gebracht und auf 35°C erhitzt, bis der Expansionsmittelgehalt auf 5,1 Gew.-% reduziert war. Zu den Partikeln wurde eine Mischung von Beschichtungsmitteln zugegeben, bestehend aus 0,2 Gew.-%, bezogen auf das Poly mer, Glycerylmonostearat und 0,05% Zinkstearat, und die Partikel wurden mit Dampf bei 95 bis 100°C vorexpandiert, bis die Mindestdichte 20 g/l erreicht war.
Nach 24-stündigem Altern in Luft bei Raumtemperatur wurden die Partikel geformt, um Blöcke mit den Abmessungen 100 × 100 × 50 cm zu produzieren. Das Formen erfolgte mit Dampf bei 0,65 ate.
Die so erhaltenen Blöcke hatten einen Sintergrad von 50% und eine Abkühlzeit von 9'.
BEISPIEL 7
Es wurde die gleiche Vorgehensweise gewählt wie beim Beispiel 1, bis zum Sieben, bei dem die Fraktion mit einem mittleren Durchmesser im Bereich von 0,9 bis 2,7 mm abgetrennt wurde. Der Pentangehalt war 6,9% und die Temperatur 23°C.
Die Partikel wurden in einen Mischer mit gegenläufig rotierenden Schaufeln (Paddeln) gebracht und bearbeitet, bis eine Temperatur von 35°C erreicht war. Das Material wurde dann ausgegeben und 20' bei Raumtemperatur abkühlen gelassen. Der Pentangehalt war 6,6%.
Den so behandelten Teilchen wurde eine Mischung von Beschichtungsmitteln zugesetzt, bestehend aus 0,2 Gew.-%, bezogen auf das Polymer, Glycerylmonostearat und 0,05% Zinkstearat, und die Partikel wurden mit Dampf bei 95 bis 100°C vorexpandiert, bis eine Mindestdichte (15 g/l) erreicht war.
Nach 24-stündigem Altern in Luft bei Raumtemperatur wurden die Partikel geformt, um Blöcke mit den Abmessungen 100 × 100 × 50 cm zu produzieren. Das Formen erfolgte mit Dampf bei 0,65 ate.
Die so erhaltenen Blöcke hatten einen Sintergrad von 55% und eine Abkühlzeit von 8.30'.
Die Ergebnisse der Beispiele 1 bis 7 sind in den Tabellen I und II zusammengefasst.
TABELLE 1
TABELLE 2

Claims

Verfahren zur Herstellung von expandierbaren Partikeln aus Styrolpolymeren, welche verbesserte Verarbeitungseigenschaften aufweisen, wobei das Verfahren umfasst: i) Herstellung von expandierbaren Partikeln aus Styrolpolymeren, welche 2 bis 20% eines Expansionsmittels eingearbeitet enthalten; ii) Bedecken dieser Partikel mit einem Antistatik-Mittel in einer Menge von weniger als 1 Gew.-%; iii) Erzeugen einer starken Reibung der Partikel mit einem Mischgerät, um deren Oberfläche durch einfache mechanische Reibung aufzuheizen; iv) Entfernen der so behandelten Partikel aus der Mischvorrichtung.
Verfahren nach Anspruch 1, worin die Reibung derart ist, dass die Masse der Partikel auf eine Temperatur im Bereich von 20 bis 55°C aufgeheizt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, worin die Partikel aus Styrolpolymeren, die das Expansionsmittel eingearbeitet enthalten, hergestellt sind, indem die Polymerisation in einer wässrigen Suspension des Styrolmonomeren allein oder gemischt mit einem oder mehreren ethylenisch ungesättigten Monomeren, die hiermit copolymerisierbar sind, in Gegenwart eines Expansionsmittels durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, worin die Suspensionsmittel ausgewählt sind aus wasserlöslichen Produkten wie z. B. Polyvinylalkohol, Methylcellulose, Polyvinylpyrrolidon und nicht sehr löslichen Produkten wie z. B. Magnesiumpyrophosphat oder Calciumtriphosphat.
Vefahren nach Anspruch 3, worin das Expansionsmittel ausgewählt ist aus aliphatischen Kohlenwasserstoffen, einzeln oder gemischt miteinander, welche 2 bis 6 Kohlenstoffatome enthalten; Leichtbenzin; halogenierte Derivate von aliphatischen Kohlenwasserstoffen mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen; Kohlendioxid.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, worin die Antistatikmittel ausgewählt sind aus Estern von Fettsäuren; Alkoholen mit einer oder mehreren Hydroxylgruppen; Aminen; Amiden; Polyoxyethylen- oder Polyoxyalkylenderivaten; Ethylenoxid-Propylenoxid-Copolymeren; aminische Seifen; Alkylsulfate aminizider Salze; Verbindungen von quarternärem Ammonium; Alkylphosphate; aminische Salze von Alkylphosphonsäure.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, worin die Menge des Antistatikmittels zwischen 0,001 und 0,5 Gew.-% beträgt.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, worin die Erzeugung mit starker Reibung ausgeführt wird mittels eines Schneckenmischers oder eines Paddelrührers.