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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Schaumstoffen
mit Hilfe eines Extrusionsprozesses sowie eine Vorrichtung zum Durchführen eines
derartigen Verfahrens und einen mit einem derartigen Verfahren erhaltenen
Schaumstoff.
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen
von Schaumstoffen durch Extrudieren eines Gemisches, das ein oder
mehrere thermoplastische Polymere, insbesondere auf Styrolbasis, Blasmittel,
Nucleierungsmittel sowie ein oder mehrere übliche Additive und/oder Hilfssubstanzen
enthält.
Die vorliegende Erfindung betrifft desweiteren eine Vorrichtung
zum Durchführen
eines derartigen Verfahrens und einen Schaumstoff, insbesondere
eine Platte, der mit einem derartigen Verfahren erhalten wurde.
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Es
ist eine große
Zahl von Blasmitteln zur Herstellung von Schaumstoffen auf der Basis
von thermoplastischen Polymeren, insbesondere auf der Basis von
Styrol, mit Hilfe eines Extrusionsprozesses vorgeschlagen worden.
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Beispielsweise
ist aus der europäischen
Patentanmeldung 0 464 581 ein Verfahren zum Herstellen von Schaumplatten
mit einer hohen Druckfestigkeit bekannt, bei dem ein Gemisch aus
Styrolpolymer, 5 – 16 Gew%
eines Blasmittels auf der Basis des Gewichtes des Styrolpolymers
und irgendwelchen üblichen
Additiven einem Extrusionsprozeß unterzogen
wird. Dabei findet als Blasmittels ein Gemisch Verwendung, das 3-70 Gew% einer Alkohol-
oder Ketonverbindung mit einem Siedepunkt von 56 – 100°C, 5 – 50 Gew%
Kohlendioxid und 0 – 90
Gew% einer gesättigten
C3-C5 -Kohlenwasserstoffverbindung
und/oder einer Wasserstoff enthaltenden Fluorchlor- oder Fluorkohlenstoffverbindung
mit einem Siedepunkt zwischen – 30°C und +30°C enthält. Ein
Nachteil einer Schaumplatte, die auf diese Weise hergestellt wird,
ist die Tatsache, daß sich
die endgültigen
Hitzebeständigkeitswerte
relativ langsam einstellen.
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Die
US-PS 4 424 278 betrifft
ein Verfahren zur Herstellung von thermoplastischen Schaumstoffen
aus Polystyrol mit Hilfe eines Extrusionsprozesses, bei dem ein
Blasmittel verwendet wird, das ein Gemisch aus einem flüchtigen,
plastifizierenden organischen Blasmittel, das hauptsächlich aus
n-Pentan, Isopentan oder Gemischen hiervon besteht, und einem atmosphärischen
Gas, wie Kohlendioxid, ist.
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Aus
der deutschen Offenlegungsschrift 39 43 265 ist ein Verfahren zum
Herstellen eines Styrolschaumes und/oder Polyethylenschaumes oder
von entsprechenden synthetischen Schaumstoffen bekannt, bei dem
der Kunststoff in einem Extruder plastifiziert und danach ein Blasmittel
zugesetzt wird, das sich aus Stickstoff und/oder Kohlendioxid und/oder
Wasser und/oder Distickoxid zusammengesetzt.
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Die
US-PS 5 149 473 beschreibt
ein Verfahren zur Herstellung von isolierten Styrolschaumstoffen,
bei dem ein Blasmittel dem geschmolzenen Harzgemisch zugesetzt wird,
das mindestens eine C
4-C
5-Alkanverbindung,
CO
2 und eine halogenierte Ethanverbindung
enthält,
wobei die halogenierte Ethanverbindung weniger als etwa 70,0 Gew%
der Gesamtmenge des Blasmittels ausmacht.
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Die
CA-PS 1 313 932 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines durch
Extrudieren geformten Schaumgegenstandes mit einer geringen Dichte
und einer hohen Druckfestigkeit unter Verwendung eines Blasmittels,
das im Harz bei Raumtemperatur im wesentlichen unlöslich, jedoch
in der Schmelze im Extruder löslich
ist. Das verwendete Blasmittel umfaßt eine aliphatische Kohlenwasserstoffverbindung,
die aus der Gruppe aus Butan, Pentan, Isopentan, Penten, Hexan,
Heptan oder einem Gemisch hiervon ausgewählt ist, oder eine Chlorfluorkohlenstoffverbindung.
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Das
deutsche Gebrauchsmuster G 92 11 584.5 betrifft ein Formelement
aus recyceltem Polystyrol, das erhalten wird, indem Polystyrolschaumabfall
einem Extruder zugesetzt wird, wobei Pentan als Blasmittel zugegeben
wird.
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Die
EP-PS 0 360 030 bezieht sich auf die Herstellung von Schaumplatten
mit einer hohen Druckfestigkeit und einer hohen Dimensionsstabilität durch
Extrudieren eines Gemisches aus einem Styrolpolymer und 6-16 Gew%
eines Blasmittels auf der Basis des Gewichtes des Styrolpolymers,
wobei das Blasmittel ein Gemisch aus 10 – 50 Gew% 1,1-Difluoro-1-Chloroethan, 10 – 50 Gew%
Dichlorodifluoromethan, 5 – 50
Gew% Kohlendioxid, 0 – 50
Gew% einer gesättigten
C3-C5-Kohlenwasserstoffverbindung
und 0 – 50
Gew% Monochlorodifluoromethan umfaßt.
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Die
europäische
Patentanmeldung 0 615 830 bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung
von extrudierten Kunststoffschaumstoffen, bei dem die Menge des
Blasmittels mit Hilfe eines Steuerventils gesteuert wird. Stickstoff
oder Kohlendioxid werden als Blasmittel verwendet, dem vorzugsweise
ein anderes Blasmittel, vorzugsweise eine Kohlenwasserstoffverbindung
oder eine halogenierte Kohlenwasserstoffverbindung, zugesetzt wird.
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Der
Nachteil der vorstehend beschriebenen Verfahren des Standes der
Technik ist die Tatsache, daß infolge
der Verwendung von Blasmitteln, die rasch aus dem Schaum diffundieren,
generell keine zufriedenstellende Dimensionsstabilität und keine
zufriedenstellende Druckfestigkeit mehr sichergestellt werden. Wenn darüber hinaus
Blasmittel mit einer hohen Antriebs- oder Blaskraft verwendet werden,
werden hauptsächlich Schaumstoffe
mit einer großen
Menge an offenen Zellen erhalten, was einen nachteiligen Effekt
auf die Wärmeisolationseigenschaften
hat. Desweiteren ist es generell bekannt, daß chlorenthaltende Blasmittel
toxische Eigenschaften besitzen, die es erforderlich machen, die
Verwendung von derartigen Blasmitteln zu minimieren. Ein weiterer
Nachteil der vorstehend erwähnten
Blasmittel ist die Tatsache, daß sie
nur für
ein im wesentlichen homogenes Gemisch aus Polymeren verwendet werden
können.
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Das
Ziel der vorliegenden Erfindung betrifft die Schaffung eines umweltfreundlichen
Isolationsschaumstoffes unter Verwendung von umweltfreundlichen
Blasmitteln. Desweiteren müssen
die zu verwendenden Blasmittel in großem Umfang zur Verfügung stehen
und dürfen
nicht den Preis der beabsichtigten Endprodukte nachteilig beeinflussen.
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Ein
anderes Ziel der Erfindung betrifft die Entwicklung eines Verfahrens,
das zur Verwendung eines großen
Bereiches von polymeren Ausgangsmaterialien geeignet ist. Die unter
Verwendung eines derartigen Verfahrens erhaltenen Schaumstoffe müssen eine
geschlossene Zellenstruktur, ein geringes Wasserabsorptionsvermögen und
eine hohe Druckfestigkeit besitzen, und das erhaltene Material muß desweiteren
dimensionsbeständig
sein und zufriedenstellende Isolationseigenschaften aufweisen.
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Erfindungsgemäß ist das
in der Einleitung beschriebene Verfahren dadurch gekennzeichnet,
daß das verwendete
Blasmittel ein Gemisch aus Wasser und einer Etherverbindung, gekennzeichnet
durch die Formel R1-O-R2 worin
R1 und R2 unabhängig voneinander
eine C1-C3-Alkangruppe oder
eine C2-C3-Alkengruppe
darstellen, in einer Menge von 1 – 8 Gew% auf der Basis des
Gewichtes des Extrusionsgemisches ist.
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Die
Verwendung einer Etherverbindung als Blasmittel zur Herstellung
von Schaumstoffen durch Extrudieren von thermoplastischen Polymeren
ist als solche bekannt.
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Die
japanische Patentanmeldung 60/145 835 betrifft die Herstellung einer
Laminatplatte, die mit einer Polystyrolschaumschicht versehen ist,
wobei die Polystyrolschaumschicht mit Hilfe eines Extrusionsprozesses unter
Verwendung einer Etherverbindung, wie Dimethylether, Methylether
oder Methylvinylether, als Blasmittel hergestellt worden ist. Die
japanische Patentanmeldung 71/25 994 betrifft die Ausbildung eines
Schaumstoffilmes durch Extrudieren einer Schmelze von Polyethylen
im Gemisch mit einem Blasmittel mit einer Basis von Dimethylether
oder Methylethylether. Die EP-PS 0 643 739 betrifft die Herstellung
von Schaumstoffplatten durch Extrudieren eines Gemisches aus Styrolpolymer
und einem Blasmittel in einer Menge von 1 – 10 Gew% auf der Basis des
Gewichtes des Styrolpolymers, wobei das Blasmittel 5 – 55 Gew%
Kohlendioxid und mindestens 30 Gew% einer Etherverbindung enthält und wobei
keine Fluorchlorverbindung oder Fluorkohlenwasserstoffverbindung
verwendet wird. Die europäische
Patentanmeldung 0 814 119 bezieht sich auf eine Schaumstoffplatte
mit einer Basis von Styrolpolymeren, die eine Dichte von 20-200
g/l und eine Querschnittsabmessung von mindestens 50 cm2 besitzt,
wobei ein Gemisch aus Styrolpolymer, 3 – 15 Gew% eines flüchtigen
Blasmittels, nämlich
eines Gemisches aus Kohlendioxid, einer Etherverbindung, einer Alkohol-
oder Ketonverbindung und einer aliphatischen Kohlenwasserstoffverbindung,
und als flammhemmendes Mittel ein Gemisch aus mindestens 21 Gew%
auf der Basis des Gewichtes des Styrolpolymers eines wassertrennenden Metallhydroxides
und einer Phosphorverbindung extrudiert und aufgeschäumt werden.
Die internationale Patentanmeldung WO 96/11970 betrifft ein Verfahren
zur Herstellung eines Polymerschaumstoffes mit einer geringen Dichte
und einer geschlossenzelligen Struktur durch Extrudieren eines nichtlinearen
aromatischen Monovinylpolymers und ökologisch akzeptablen Blasmittels,
wobei Kohlendioxid, niedrigere Alkohole, C1-C6-Kohlenwasserstoffverbindungen, Fluor enthaltende
Kohlenwasserstoffverbindungen und Dimethylether getrennt oder möglicherweise
als Gemisch verwendet werden. Die spezielle Verwendung der Kombination
aus Wasser und einer Etherverbindung in der vorstehend beschriebenen
Weise als Blasmittelgemisch zur Herstellung von Schaumstoffen mit
Hilfe eines Extrusionsprozesses ist jedoch nicht aus den vorstehend
genannten Veröffentlichungen
bekannt.
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Die
Verwendung von Wasser oder eines wasserenthaltenden Gemisches als
Blasmittel zum Extrudieren von thermoplastischen Polymeren zur Herstellung
von Schaumstoffen als solche ist bekannt.
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Die
EP-PS 0 417 405 betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Schaumstoffes
mit einer Basis eines thermoplastischen Polymers, bei dem das thermoplastische
Polymer einem Extruder zugeführt
wird, wonach ein Blasmittel über
die Wand des Extruders eingespritzt wird, das gasförmigen Stickstoff
in einer Menge von 0,1 – 0,5
Gew% und flüssiges
Ethanol, Propylalkohol oder Butylalkohol oder Gemische der Alkoholverbindungen
mit einem Wasseranteil von bis zu 30% in einer Menge von 0,5 – 5 Gew%
umfaßt.
Die internationale Patentanmeldung WO 96/11097 betrifft ein Verfahren
zur Herstellung eines Schaumstoffes aus einem thermoplastischen
Polymer durch Zuführen
eines ersten Blasmittels zur Polymerschmelze, um ein erstes schaumfähiges Gelmaterial
auszubilden, nachfolgendes Abkühlen
des ersten schaumfähigen
Gelmateriales auf eine Temperatur von 160 °C oder weniger und nachfolgendes
Zusetzen eines zweiten Blasmittels zum abgekühlten ersten schaumfähigen Gelmaterial,
um ein zweites schaumfähiges
Gelmaterial zu formen, das danach durch einen Extrusionskopf extrudiert
wird. Kohlendioxid findet als erstes Blasmittel Verwendung, und
ein wasserenthaltendes Blasmittel wird als zweites Blasmittel eingesetzt.
Die US-PS 5 380
767 betrifft ein schaumfähiges styrolähnliches
Polymergelmaterial, das eine fließfähige Schmelze eines Styrolpolymermateriales
und eines Blasmittels mit einer Basis von Wasser enthält. Um das
Styrolpolymermaterial ausreichend löslich in Wasser zu machen,
wird dem Styrolpolymermaterial ein Kompatibilisierungsmittel zugesetzt.
Alkohole, Ketone, Karbonsäuren,
Ester, Ether, Aldehyde und Amine werden als geeignete Kompatibilisierungsmittel
erwähnt.
Aus den obigen Veröffentlichungen,
die sich auf die Verwendung von Wasser als Komponente des Blasmittelgemisches
zur Verwendung bei der Herstellung von Schaummaterialien durch Extrudieren
von thermoplastischen Polymeren beziehen, ist es jedoch nicht bekannt,
ein Gemisch aus der speziellen Kombination von Wasser und einer
speziellen Etherverbindung als Blasmittel zu verwenden, wie vorstehend
beschrieben.
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Die
bei dem vorliegenden Blasmittelgemisch zu verwendende Etherverbindung
ist kritisch. Die vorliegende Etherverbin dung ist durch die folgende
generelle Formel R1-O-R2 gekennzeichnet,
wobei R1 und R2 unabhängig voneinander
eine C1-C3-Alkangruppe
oder eine C2-C3-Alkengruppe
bilden. Wenn die Kettenlänge von
R1 und/oder R2 mehr
als drei C-Atome aufweist, besitzt das Blasmittelgemisch einen Plastifizierungseffekt auf
das Extrusionsgemisch, was die Verarbeitung im Extruder problematisch
macht. Ferner führt
eine Kettenlänge
von mehr als drei C-Atomen zu einer reduzierten Flüchtigkeit
der Etherverbindung, so daß die
Blaswirkung nicht zufriedenstellend wird. In der Praxis muß die in
Rede stehende Verbindung eine angemessene Blaskraft bei der Schaumbildungstemperatur
besitzen. Mit anderen Worten, der Siedepunkt der Etherverbindung
muß unterhalb
der Schaumbildungstemperatur liegen.
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Die
Menge des erfindungsgemäß zu verwendenden
Blasmittelgemisches beträgt
1 – 8
Gew% auf der Basis des Gewichtes des Extrusionsgemisches. Wenn diese
Menge höher
ist als 8 Gew%, findet eine zu starke Schaumbildung statt, was zur
Folge hat, daß eine
dimensionsmäßig nicht
beständige
Platte erhalten wird. Wenn die Menge des Blasmittelgemisches geringer
ist als 1 Gew%, wird eine Platte mit einer unerwünscht hohen Dichte erhalten.
Eine derartige Platte ist in der Praxis unerwünscht.
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Bei
dem Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung wird bevorzugt, ein Blasmittelgemisch zu verwenden, das
10 – 95
Gew%, vorzugsweise 5 – 90
Gew%, der vorliegenden Etherverbindung enthält, wobei es besonders bevorzugt
wird, Dimethylether als Etherverbindung zu verwenden. In der Praxis
hat die Verwendung von Dimethylether zu Schaumstoffen ge führt, die
ausgezeichnete Eigenschaften besitzen, beispielsweise in bezug auf
die Schaumbildungskraft, Dichte, Druckfestigkeit, Dimensionsfestigkeit,
Oberflächenform
und Zellengröße. Wenn
die Menge der Etherverbindung gemäß der vorstehend genannten
generellen Formel, die im vorliegenden Blasmittelgemisch vorhanden
ist, geringer ist als 10 Gew%, wird die Dichte der erhaltenen Platte
zu groß.
Wenn die Menge einer Etherverbindung gemäß der oben angegebenen generellen
Formel im vorliegenden Blasmittelgemisch mehr als 95 Gew% beträgt, wird
die Dimensionsbeständigkeit
der Platte während
der Abkühlung
nicht zufriedenstellend, so daß eine
Verformung auftritt. Wenn darüber
hinaus der Anteil einer Etherverbindung gemäß der Erfindung höher ist
als 95 Gew%, wird der synergistische Effekt mit Wasser beim vorliegenden
Blasgemisch nicht beobachtet.
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Ein
spezieller Vorteil des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung
ist die Tatsache, daß die
Zusammensetzung des zu bearbeitenden polymeren Ausgangsmaterials
nicht kritisch ist. Somit ist das Verfahren der vorliegenden Erfindung
zur Verarbeitung von einem oder mehreren thermoplastischen Polymeren
geeignet, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Polystyrol
(PS), modifiziertem oder nichtmodifiziertem Polystyrol, Polyphenylenether
(PPE), entgasten Polystyrolschäumen,
wie expandiertem Polystyrol (EPS) und extrudiertem Polystyrol (XPS),
und Polyethylen (PE) besteht. Zusätzlich dazu ist das Verfahren
gemäß der vorliegenden
Erfindung zur Bearbeitung einer großen Zahl von polymeren Abfallströmen geeignet.
Das vorliegende Blasmittelgemisch ist auch zur Verwendung für polymere
Ausgangsmaterialien geeig net, die Pentan enthalten oder nicht enthalten
können,
beispielsweise für
die vorstehend erwähnten
Materialien.
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Bei
dem Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung führt
die Zugabe der Kombination aus Wasser und der vorliegenden Etherverbindung
als Blasmittel zu einer erniedrigten Glasübergangstemperatur (Tg-Wert)
der Schmelze, was einen positiven Effekt auf den Prozeß hat, der
im Schmelzextruder stattfindet. Der Begriff „positiver Effekt" soll bedeuten, daß das Vermischen
der üblichen
Additive und/oder Hilfssubstanzen homogener stattfindet, was zur
Folge hat, daß eine
mögliche
Zersetzung des polymeren Ausgangsmaterials und der Additive und/oder
Hilfssubstanzen, die darin vorhanden sind, beispielsweise von flammhemmenden
Mitteln, auf ein Minimum reduziert wird. Somit werden die flammhemmenden
Mittel, die bereits in den flammhemmenden Polystyrolmaterialien
vorhanden sind, daran gehindert, sich im Extruder zu zersetzen,
was zum Auftreten von Korrosionsphänomenen führen kann.
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Um
einen vorteilhaften Extrusionsvorgang zu erreichen, liegt der Schmelzfließindexwert
des Extrusionsgemisches vorzugsweise bei 1-75 ml/10 min, insbesondere
bei 1 – 40
ml/10 min, gemessen bei einer Temperatur von 200 °C und einer
Last von 5 kg. Wenn der Schmelzfließindexwert geringer ist als
1 ml/10 min, ist der Druckaufbau im Schmelzextruder zu hoch, was
zum Auffüllen
des Extruders und somit zum Blockieren des Einlasses führt. Wenn
der Schmelzfließindexwert
mehr 75 ml/10 min beträgt,
wird die Verarbeitung im Extruder problematisch, und es ist nicht
möglich,
eine ausreichend hohe Produktionsrate zu erzielen.
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Wenn
das Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung durchgeführt
wird, wird bevorzugt ein Extrusionsgemisch mit einer Glasübergangstemperatur
von 70 – 140 °C verwendet.
Wenn die Glasübergangstemperatur
geringer ist als 70 °C,
ist der Druckaufbau im Extruder zu gering, was zu einer Separation
des Blasmittelgemisches und zu einer unzureichenden Schaumbildung
führt,
was in der Praxis unerwünscht
ist. Wenn die Glasübergangstemperatur
des Extrusionsgemisches höher
ist als 140°C,
wird die Extrusion problematisch, insbesondere im Hinblick auf den
Druckaufbau, der zu groß wird.
Darüber
hinaus führt
eine hohe Glasübergangstemperatur
zu einem unangemessenen Vermischen der Ausgangsmaterialien.
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Flammhemmende
Mittel, Farbmittel, Nucleierungsmittel können als übliche Additive und/oder Hilfssubstanzen
zugesetzt werden. Das Nucleierungsmittel kann beispielsweise Azodikarbonsäurediamid,
Talkum, Natriumbicarbonat mit Zitronensäure sein. Hexabromcyclododecan
(HBCD) findet beispielsweise als flammhemmendes Mittel Verwendung.
Als Farbmittel wird beispielsweise Ruß erwähnt.
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Um
das Auftreten des Korrosionsphänomens
zu verhindern, wird dem Etrusionsgemisch üblicherweise ein Stabilisierungsmittel,
beispielsweise mit einer Basis von Aluminiumoxid (L-55-R (Marke)
von der Firma Rehaeis) oder mit einer Basis von Magnesiumhydroxid
(FR200MHRM (Marke), von der Firma Marlow Chemicals), zugesetzt.
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Das
Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung wird vorzugsweise in zwei in Reihe geschalteten Extrudern
durchge führt,
wobei das Extrusionsgemisch, das eines oder mehrere thermoplastische
Polymere, Nucleierungsmittel sowie übliche Additive und/oder Hilfssubstanzen
enthält,
dem Einlaß des
ersten Extruders über
eine Dosiervorrichtung zugeführt
wird, wobei Wasser und die vorliegende Etherverbindung danach über Einlaßöffnungen
zugesetzt werden, die an der Extruderwand abstromseitig des Einlasses
des ersten Extruders vorgesehen sind, woraufhin das auf diese Weise
im ersten Extruder behandelte Gemisch auf einen zweiten Extruder übertragen
wird, wonach das im zweiten Extruder behandelte Gemisch in einen
Schaum überführt, abgekühlt und
der weiteren Verarbeitung unterzogen wird.
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Bei
einer speziellen Ausführungsform
des Verfahrens gemäß der vorliegenden
Erfindung ist die Geschwindigkeit des Extrusionsgemisches im ersten
Extruder vorzugsweise höher
als im zweiten Extruder. Infolge des Unterschiedes in der Rotationsgeschwindigkeit
sind die Mischungsergebnisse im ersten Extruder besser, während im
zweiten Extruder weniger Reibungsenergie (Wärme) entwickelt wird, was einen
positiven Effekt auf die Abkühlung
des Extrusionsgemisches hat und somit zu verbesserten physikalischen
Eigenschaften des schließlich
erhaltenen Schaumes führt.
Der erste Extruder dient hauptsächlich
dazu, die Ausgangsmaterialien zu vermischen, wobei das Mischungsergebnis
durch Verändern
der Schneckengeschwindigkeit beeinflußt werden kann. Der zweite
Extruder dient hauptsächlich
als Extruder zum Abkühlen
des Gemisches, das im ersten Extruder behandelt worden ist. Die
Temperatur des ersten Extruders reicht vorzugsweise von 150 – 230 °C, und die
Schaumbildungstemperatur am zweiten Extruder reicht vorzugsweise
von 60 – 150 °C.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft desweiteren eine Vorrichtung zum
Durchführen
des vorliegenden Verfahrens, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der erste
Extruder mit dem zweiten Extruder über ein Rohr verbunden ist,
in dem statische Mischelemente vorhanden sind. Durch die Verwendung
von solchen statischen Mischelementen wird verhindert, daß das im
ersten Extruder behandelte Gemisch inhomogen wird, was einen nachteiligen
Effekt auf die gewünschten
Eigenschaften der herzustellenden Schaumstoffe hat.
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Die
vorliegende Erfindung wird nunmehr in größeren Einzelheiten anhand von
Beispielen und Vergleichsbeispielen erläutert. Es versteht sich jedoch,
daß die
vorliegende Erfindung durch derartige spezielle Beispiele in keiner
Weise beschränkt
wird.
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Bestimmung
der Zusammensetzung des Wasser und eine Etherverbindung enthaltenden
Blasmittelgemisches
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Eine
Polymerzusammensetzung aus Polystyrol, Polystyrolpolyphenylenether
und üblichen
Hilfssubstanzen wurde einem Extrusionsprozeß unterzogen, wobei diverse
Blasmittelgemische A-H und diverse Mengen hiervon auf der Basis
des Gesamtgewichts des Extrusionsgemisches verwendet wurden. Die
Ergebnisse sind in Tabelle 1 aufgeführt, wobei zu vermerken ist,
daß die
physikalischen Eigenschaften gemäß NEN 7043 gemessen
wurden. Tabelle
1
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Aus
Tabelle 1 geht hevor, daß die
Menge des Blasmittelgemisches kritisch ist. Die Gemische A und B sind
in der Tat Gemische einer gewünschten
Zusammensetzung. Die verwendeten Mengen liegen jedoch außerhalb
des vorliegenden Bereiches von 1 – 8 Gew% auf der Basis des
Gesamtgewichtes des Extrusionsgemisches. Darüber hinaus liegt die Zusammensetzung
von Gemisch D außerhalb
der vorliegenden Erfindung, was zu schlechten physikalischen Eigenschaften
führt,
insbesondere in bezug auf die Druckfestigkeit. Das beste Ergebnis
wird erhalten, wenn Gemisch C verwendet wird.
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Vergleichsbeispiel 1
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Entgastes
und komprimiertes expandiertes Polystyrol (EPS) mit einem Pentananteil
von mehr als 1% wurde einem Extrusionsprozeß unterzogen, wobei 8 Gew%
Pentan auf Basis des Gesamtgewichts des Extrusionsgemisches als
Blasmittel verwendet wurden. Die auf diese Weise erhaltene Schaumstoffplatte
wurde in bezug auf die Schaumbildungskraft, die Schaumdichte, Druckfestigkeit,
Flammhemmung, Dimensionsbeständigkeit,
Oberflächenform
und Zellengröße untersucht.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 aufgeführt.
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Vergleichsbeispiele 2 – 3
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Es
wurde das gleiche Ausgangsmaterial wie in Vergleichsbeispiel 1 verwendet
mit dem Unterschied, daß 4,5
Gew% Dimethylether und 2,5 Gew% Wasser auf Basis des Gesamtgewichtes
des Extrusionsgemisches in den Vergleichsbeispielen 2 und 3 als
Blasmittel verwendet wurden. Die Ergebnisse der auf diese Weise
erhaltenen Schaumstoffplatten sind in Tabelle 2 aufgeführt.
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Vergleichsbeispiel 4
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Entgastes
und komprimiertes expandiertes Polystyrol (EPS) mit einem Pentananteil
von mehr als 1% und einem Gehalt eines flammhemmenden Mittels wurde
unter Verwendung von 8 Gew% Pentan auf Basis des Gesamtgewichtes
des Extrusionsgemisches als Blasmittel einem Extrusionsprozeß unterzogen.
Die auf diese Weise erhaltene Schaumstoffplatte wurde in bezug auf
die gleichen Eigenschaften wie in Vergleichsbeispiel 1 untersucht.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 aufgeführt.
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Vergleichsbeispiele 5 – 6
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Die
gleichen Ausgangsmaterialien wie in Vergleichsbeispiel 4 wurden
verwendet mit dem Unterschied, daß 4,5 Gew% Dimethylether und
2,5 Gew% Wasser auf Basis des Gesamtgewichtes des Extrusionsgemisches
als Blasmittel in den Vergleichsbeispielen 5 und 6 verwendet wurden.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 aufgeführt.
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Vergleichsbeispiel 7
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Expandiertes
Polystyrol (EPS), das einer weiteren Entgasungsbehandlung unterzogen
worden war und bei dem der Pentananteil < 0,2% betrug, wurde unter Verwendung
von 4,5 Gew% Dimethylether auf Basis des Gesamtgewichtes des Extrusionsgemisches
als Blasmittel einem Extrusionsprozeß unter zogen. Die auf diese
Weise erhaltenen Plattenmaterialien wurden in bezug auf die gleichen
Eigenschaften wie in Vergleichsbeispiel 1 untersucht. Die Ergebnisse
sind in Tabelle 2 aufgeführt.
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Vergleichsbeispiel 8
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Das
gleiche Ausgangsmaterial wie in Vergleichsbeispiel 7 wurde verwendet
mit dem Unterschied, daß 2,5
Gew% Wasser auf Basis des Gesamtgewichtes des Extrusionsgemisches
als Blasmittel verwendet wurden. Die Ergebnisse sind in Tabelle
2 aufgeführt.
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Beispiel 1
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Das
gleiche Ausgangsmaterial wie in Vergleichsbeispiel 7 wurde einem
Extrusionsprozeß unterzogen mit
dem Unterschied, daß ein
Gemisch aus 4,4 Gew% Wasser und 0,6 Gew% Dimethylether auf Basis
des Gesamtgewichtes des Extrusionsgemisches als Blasmittel verwendet
wurde. Die Ergebnisse des auf diese Weise erhaltenen Plattenmaterials
sind in Tabelle 2 aufgeführt.
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Vergleichsbeispiel 9
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Es
wurde das gleiche Ausgangsmaterial wie in Vergleichsbeispiel 7 verwendet,
mit dem Unterschied, daß das
Ausgangsmaterial flammhemmende Mittel aufwies. Ferner wurden 4,5
Gew% Dimethylether auf der Basis des Gesamtgewichtes des Extrusionsgemisches
als Blasmittel für
die Extrusion verwendet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 aufgeführt.
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Vergleichsbeispiel 10
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Das
gleiche Ausgangsmaterial wie in Vergleichsbeispiel 9 wurde einem
Extrusionsprozeß unterzogen, wobei
2,5 Gew% Wasser auf Basis des Gesamtgewichtes des Extrusionsgemisches
als Blasmittel für
die Extrusion verwendet wurden. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2
aufgeführt.
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Beispiel 2
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Es
wurde das gleiche Ausgangsmaterial wie in Vergleichsbeispiel 9 verwendet,
mit dem Unterschied, daß ein
Gemisch aus 4,4 Gew% Dimethylether und 0,6 Gew% Wasser auf Basis
des Gesamtgewichtes des Extrusionsgemisches als Blasmittel verwendet
wurde. Die Ergebnisse des auf diese Weise erhaltenen Plattenmateriales
sind in Tabelle 2 aufgeführt.
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Beispiel 3
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Ein
Gemisch aus Polystyrol und Polystyrol-Polyphenylenether wurde einem
Extrusionprozeß unterzogen,
wobei ein Gemisch aus 0,6 Gew% Wasser und 4,4 Gew% Dimethylether
auf Basis des Gesamtgemisches des Extrusionsgemisches als Blasmittel
verwendet wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 aufgeführt.
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Beispiel 4
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Das
gleiche Polymergemisch wie in Beispiel 3 beschrieben und ein Gemisch
aus 4,4 Gew% Dimethylether und 0,6 Gew% Wasser auf Basis des Gesamtgewichtes
des Extrusionsgemi sches als Blasmittel wurden einem Extrusionsprozeß unterzogen,
wobei 1 Gew% von Azodikarbonsäurediamid
auf Basis des Gesamtgewichtes des Extrusionsgemisches als Nucleierungsmittel
zugesetzt wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 aufgeführt.
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Beispiel 5
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Ausgangsmaterialien
wie in Beispiel 4 wurden verwendet, wobei darüber hinaus 0,9 Gew% Talkum
auf Basis des Gesamtgewichtes des Extrusionsgemisches als Nucleierungsmittel
zugesetzt wurden. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 aufgeführt.
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Es
ist offensichtlich, daß die
Verwendung des vorliegenden Blasmittels zu verbesserten physikalischen
Eigenschaften, wie Schaumdichte, Schaumbildungskraft und Oberflächenform,
im Vergleich zu einem Blasmittel mit einer Basis aus nur Wasser
oder Dimethylether führt.
Aus Tabelle 2 kann desweiteren hergeleitet werden, daß die Anwesenheit
von Pentan in einer Menge von mehr als 1 % als Blasmittel im Extrusionsmaterial,
insbesondere bei den Vergleichsbeispielen 1 – 6, zu einer erhöhten Entflammbarkeit
des Plattenmaterials und einer schlechten Stabilisierung der Dimensionen
während
des Abkühlens,
Bearbeitens und der Lagerung führt.
Wenn man zuerst die polymeren Ausgangsmaterialien einer Entgasungsbehandlung
unterzieht oder gasfreie Polymerausgangsmaterialien verwendet, wie
insbesondere bei den Vergleichsbeispielen 8 – 10, wird deutlich, daß die Verwendung
der in Tabelle 2 aufgeführten
Blasmittel zu einer Verbesserung der vorstehend genannten Eigenschaften
führt,
diese Eigenschaften jedoch immer noch in der Praxis weiter verbessert
werden können.
Wenn Dimethylether (DME) als Blasmittel verwendet wird, führt die
gute Löslichkeit
von Dimethylether in Polystyrol zu einem idealen Gemisch von DME
in Polystyrol, wobei die zur Verfügung stehende Blaskraft zu
einer angemessenen Schaumbildung führt. Nach der Schaumbildung
besitzt jedoch DME einen nachteiligen Effekt auf die Dimensionsbeständigkeit
des Schaumes und die flammhemmenden Eigenschaften desselben. Die
Verwendung von Wasser als Blasmittel führt zu einer mehr als angemessenen
Blaskraft zur Schaumbildung. Ein derartiger Schaum besitzt eine
grobe Zellstruktur, offene Zellen und viele Oberflächendeffekte
wegen der Löslichkeit
von Wasser in Polystyrol und wegen des Fehlens einer feinen Verteilung
durch die Schmelze. An dererseits sorgt die spezielle Kombination
aus Wasser und Dimethylether für
ein ausgezeichnetes Blasmittel, da Dimethylether sowohl in Wasser
als auch in Polystyrol löslich
ist. Während
des Schaumbildungsprozesses plastifizieren die Polystyrolzellwände unter
dem Einfluß von
Dimethylether und sorgen zusammen mit Wasser für eine ausgezeichnete Blaskraft.
Infolge der guten Löslichkeit
von Polyphenylenether in Polystyrol führt die Verwendung des Polymergemisches
nach Beispiel 3 zu einer ausgezeichneten Dimensionsbeständigkeit
während
der Schaumbildung und nach der Schaumbildung. Das Vorhandensein
von Polyphenylenether verbessert desweiteren die Löslichkeit
von Dimethylether und Wasser in Polystyrol, so daß ein ausgezeichnetes
Schaumbildungsergebnis erzielt wird. Desweiteren sorgen die Anwesenheit
eines flammhemmenden Mittels, insbesondere von Hexabromiumcyclodecan,
sowie die Zugabe von Talkum und Azodikarbonsäurediamid für einen Nucleierungseffekt,
der zu einer reduzierten Zellengröße und somit zu einem Plattenmaterial
mit guten Wärmeisolationseigenschaften
führt.
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Zusammengefaßt kann
man sagen, daß die
Verwendung eines Blasmittelgemisches mit einer Basis aus Wasser
und der vorliegenden Etherverbindung zu Plattenmaterialien führt, die
ausgezeichnete Eigenschaften besitzen, insbesondere in bezug auf
die Dimensionsbeständigkeit,
Druckfestigkeit und Zellengröße. Das
vorliegende Blasmittelgemisch ist desweiteren zur Verwendung in
einem Verfahren geeignet, bei dem Gemische aus diversen thermoplastischen
Polymeren zu Plattenmaterialien verarbeitet werden, insbesondere unter
Verwendung von Abfallströmen,
die freigesetzt werden, wenn EPS/XPS, PS/PPE und PS/PS-PPE verarbeitet
werden.
