DE69933936T2

DE69933936T2 - Verfahren zur herstellung von styrolschaumstoff

Info

Publication number: DE69933936T2
Application number: DE69933936T
Authority: DE
Inventors: Larry Suffield MILLER; Raymond Hartville BREINDEL; Mitchell Akron WEEKLEY
Original assignee: Owens Corning; Owens Corning Fiberglas Corp
Current assignee: Owens Corning Intellectual Capital LLC
Priority date: 1998-09-16
Filing date: 1999-08-12
Publication date: 2007-09-13
Anticipated expiration: 2019-08-13
Also published as: WO2000015699A1; US6093352A; KR100626135B1; EP1114083B1; EP1114083A1; CA2344365A1; ES2276529T3; CA2344365C; AU5559899A; ATE344822T1; DK1114083T3; DE69933936D1; KR20010075179A

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Verfahren zur Herstellung extrudierter Schaumprodukte und insbesondere ein Verfahren zur Herstellung derartiger Produkte unter Anwendung von aromatischen Alkenylpolymeren mit spezifisch definierten Glasübergangs- und Schäumungstemperaturen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Extrudierte synthetische harzhaltige Schaumstoffe sind für viele Anwendungen, einschließlich Wärmeisolierung, dekorative Zwecke, die Verpackung und dergleichen nützliche Materialien. Die Wärmeisolierung ist eine besonders wichtige Anwendung für Styrolpolymerschaumstoffe. Bei dieser Anwendung ist es wünschenswert, den Isolierwert des Schaumstoffs so lange wie möglich beizubehalten. Es ist auch wünschenswert, dass der Schaumstoff dimensionsstabil ist. Die wünschenswerten charakteristischen Eigenschaften können teilweise durch Bereitstellen von Schaumstoffen mit gleichförmiger Zellgröße erreicht werden.
Das allgemeine Verfahren, das bei der Herstellung extrudierter synthetischer harzhaltiger Schaumstoffkörper verwendet wird, involviert im Allgemeinen die folgenden Schritte. Ein Harz, wie beispielsweise Polystyrolharz, wird durch Wärme erweicht und ein oder mehrere fluide Treibmittel werden in das weichgemachte Harz unter Bedingungen eingearbeitet und gründlich eingemischt, die das gründliche Einmischen des Treibmittels in das weichgemachte Harz ermöglichen und das Schäumen der Mischung verhindern. Die Mischung von Harz, Treibmittel und wahlweisen Zusatzmitteln wird gekühlt und der Druck auf die Mischung wird reduziert, was zum Schäumen der Mischung und zur Bildung des erwünschten Schaumstoffkörpers führt. Anders ausgedrückt werden Schaumstoffkörper durch Extrudieren der gekühlten plastifizierten Mischung von Harz, Treibmittel und wahl weise Zusatzmitteln in einen Bereich von geringem Druck erhalten.
Es besteht trotzdem weiterhin ein Bedarf für Schaumprodukte, die verbesserte Isolierwerte, eine verbesserte Dimensionsstabilität und eine gleichförmigere Zellgröße aufweisen.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft Polymerschaumstoffe, die so genannte "extrudierte Schaumstoffe" sind. Die extrudierten Schaumstoffe weisen eine ziemlich gleichförmige, relativ geringe durchschnittliche Zellgröße auf und sind so für die Wärmeisolierung besonders nützlich. Die extrudierten Schaumstoffe weisen auch eine relativ niedrige Dichte auf und sind so noch spezifischer für die Wärmeisolierung nützlich. Ein anderer Aspekt der extrudierten Schaumstoffe besteht darin, dass sie ein hohes Niveau an Dimensionsstabilität aufweisen. Die verbesserten Eigenschaften des erfindungsgemäßen Schaumstoffs sind teilweise dem Überwachen und Einstellen gewisser Verarbeitungsparameter zuzuschreiben. Schließlich können die extrudierten Schaumstoffe, obwohl sie mit Treibmitteln wie CFC, HCFC, HFC und weichen CFC hergestellt werden können, ohne halogenhaltige Treibmittel hergestellt werden.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Schaumprodukts, umfassend die Schritte des:

(A) Mischens einer schäumbaren Mischung (1) eines aromatischen Alkenylpolymers und (2) eines Treibmittels umfassend eine Hauptmenge von Kohlendioxid unter einem Druck, der ausreicht, um das Vorschäumen der Mischung zu verhindern;
(B) Erhitzens auf eine erste Temperatur Tg zur Bildung einer plastisierten schäumbaren Mischung;
(C) Kühlens der schäumbaren Mischung auf eine Schäumungstemperatur, und
(D) Extrudierens der Mischung in einen Bereich reduzierten Druckes, um das geschäumte Produkt zu bilden, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterschied zwischen Tg und der Schäumungstemperatur zwischen 0 °C und 62 °C liegt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die schäumbaren Mischungen, die erfindungsgemäß extrudiert und geschäumt werden, enthalten ein aromatisches Alkenylpolymer und ein Treibmittel. Die schäumbaren Mischungen können andere wahlweise Zusatzmittel enthalten. In einer Ausführungsform ist das aromatische Alkenylpolymer entweder ein Copolymer von Styrol und mindestens einem meta-substituierten Styrol oder para-substituierten Styrol oder eine Mischung eines styrolischen Polymers mit einem hohen Schmelzindex und eines styrolische Polymers mit einem niedrigen Schmelzindex. Jedes der styrolischen Polymere kann ein Polymer von Styrol oder ein Copolymer von Styrol und mindestens einem copolymerisierbaren Monomer sein. Das aromatische Alkenylpolymer kann mit anderen zusätzlichen Monomeren copolymerisiert sein.
Die schäumbaren Mischungen, die dem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß extrudiert und geschäumt werden, enthalten ein aromatisches Alkenylpolymer. In einer Ausführungsform ist das aromatische Alkenylpolymer irgendein Polymer, das Monomere mindestens eines unter Styrol und substituierten Styrolen enthält.
In einer anderen Ausführungsform enthält das aromatische Alkenylpolymer mindestens 50 % eines Styrolmonomers (%-Zahl von Monomeren der Gesamtanzahl von Monomeren im Copolymer).
Ein Styrolmonomer ist eine aromatische Verbindung mit einer Alkenylgruppe, gekennzeichnet durch die Formel (I): Ar-CH=CH₂ (I)wobei Ar eine aromatische Kohlenwasserstoffgruppe der Benzolreihe darstellt. In einer Ausführungsform enthält das aromatische Alkenylpolymer 0 % bis 95 % (%-Zahl von Monomeren einer Gesamtanzahl von Monomeren im Copolymer) eines Styrolmonomers. In einer anderen Ausführungsform enthält das aromatische Alkenylpolymer 20 % bis 90 % eines Styrolmonomers. In noch einer anderen Ausführungsform enthält das aromatische Alkenylpolymer 30 % bis 85 % eines Styrolmonomers.
In einer anderen Ausführungsform enthalten die schäumbaren Mischungen, die des Verfahrens der vorliegenden Erfindung gemäß extrudiert und geschäumt werden, ein aromatisches Alkenylpolymer, das Monomere von mindestens einem mindestens einem meta-substituierten Styrol oder parasusbtituierten Styrol enthält. Das meta-substituierte Styrol- oder para-susbtituierte Styrolmonomer ist eine aromatische Verbindung der Formel (II) und kann durch die folgende Formel
dargestellt sein, wobei R¹, R³, R⁴, R⁵ und R⁶ jeweils unabhängig Wasserstoff, Chlor, Brom oder Alkylgruppen sind, die 1 bis 8 Kohlenstoffatome enthalten, jedoch mindestens eines von R⁴, R⁵ und R⁶ eine Alkylgruppe ist, die 1 bis 8 Kohlenstoffatome enthält, und R² Wasserstoff oder Methyl ist, mit der Maßgabe, dass eine Gesamtanzahl von Kohlenstoffatomen in dem Monomer nicht größer als 20 ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist mindestens eines von R⁹, R⁵ und R⁶ eine Alkylgruppe, die 1 bis 4 Kohlenstoffatome enthält, wie beispielsweise eine Methylgruppe, Ethylgruppe, Propylgruppe, Isopropylgruppe oder Butylgruppe. In einer noch bevorzugteren Ausführungsform ist nur eines von R⁹, R⁵ und R⁶ eine Alkylgruppe, die 1 bis 4 Kohlenstoffatome enthält und die anderen beiden von R⁴, R⁵ und R⁶ sind Wasserstoff.
In einer Ausführungsform enthält das aromatische Alkenylpolymer 0 % bis 100 % eines meta-substituierten Styrol- oder para-susbtituierten Styrolmonomers. In einer anderen Ausführungsform enthält das aromatische Alkenylpolymer 10 % bis 95 % eines meta-substituierten Styrol- oder para-susbtituierten Styrolmonomers. In noch einer anderen Ausführungsform enthält das aromatische Alkenylpolymer 20 % bis 80 % eines meta-substituierten Styrol- oder para-susbtituierten Styrolmonomers.
Beispiele derartiger meta-substituierter Styrol- oder parasubstituierter Styrolmonomere umfassen 3-Methylstyrol, 4-Methylstyrol, 2,4-Dimethylstyrol, 2,5-Dimethylstyrol, 4-Chlorstyrol, 3-Chlorstyrol, 4-Chlormethylstyrol, 4-Bromstyrol, 3-Bromstyrol usw.
Das aromatische Alkenylpolymer kann ein Homopolymer oder Copolymer irgendeines der Styrolmonomere und irgendeines der oben beschriebenen meta-substituierten Styrol- oder para-susbtituierten Styrolmonomers sein. Die aromatischen Alkenylpolymere können zusätzliche Monomere oder Copolymere enthalten. Das aromatische Alkenylpolymer kann eine Abmischung irgendwelcher der Homopolymere und/oder Copolymere und/oder irgendwelcher anderer zusätzlicher Polymere sein.
Das aromatische Alkenylpolymer und die Monomere desselben sind im Handel mit einer Reihe verschiedener Molmassen erhältlich. Die Molmasse derartiger Polymere kann durch mehrere Verfahren, die den mit dem Stand der Technik vertrauten Fachleuten allgemein bekannt sind, wie die intrinsische Viskosität, Lichtstreuung und die Ultrazentrifugensedimentation bestimmt werden. Die aromatischen Alkenylpolymere, die in den schäumbaren Mischungen nützlich sind, weisen im Allgemeinen durchschnittliche Molmassen von 30.000 bis 500.000 auf. In einer anderen Ausführungsform weisen die aromatischen Alkenylpolymere gewichtsdurchschnittliche Molmassen von 100.00 bis 450.000 auf. In noch einer anderen Ausführungsform weisen die aromatischen Alkenylpolymere gewichtsdurchschnittliche Molmassen von 150.00 bis 400.000 auf.
Die Fließgeschwindigkeit eines geschmolzenen Polymers durch eine Öffnung, die manchmal als Schmelzindex (SI) angegeben wird, kann zum Vergleichen der Molmassenverhältnisse oder als charakteristischer Parameter selbst benutzt werden. Der SI ist ein kostengünstiges, einfach durchzuführendes Verfahren. Einzelheiten sind in einer Vielzahl von Veröffentlichungen zu finden, wie beispielsweise Principles of Polymer Chemistry (Prinzipien der Polymerchemie) von P.J. Flory, Cornell University Press, Ithaca, New York, 1953. In einer Ausführungsform weisen die aromatischen Alkenylcopolymere einen Schmelzindex von 2 bis 13 auf. In einer anderen Ausführungsform weisen die aromatischen Alkenylpolymere einen Schmelzindex von 3 bis 12 auf. In noch einer anderen Ausführungsform weisen die aromatischen Alkenylcopolymere einen Schmelzindex von 4 bis 10 auf. In noch einer anderen Ausführungsform weisen die aromatischen Alkenylcopolymere einen Schmelzindex von 4 bis 8 auf. Der SI kann beispielsweise gemäß ISO 1133:1997(E) (3. Ausgabe) bestimmt werden.
In einer Ausführungsform enthält bzw. enthalten das eine oder die mehreren zusätzlichen Monomere bevorzugt mindestens eine ethylenisch ungesättigte Gruppe, die mit dem aromatischen Alkenylpolymer copolymerisierbar ist. Beispiele umfassen ein oder mehrere Monomere von Acrylnitril, Phenylethern, Vinylchlorid, Vinylidenchlorid, Olefinen wie Ethylen, Propylen und Copolymere derselben, Butadien, Maleinsäureanhydrid, Citraconsäureanhydrid, Itaconsäureanhydrid, Vinylacetat, Vinyltoluol und Acrylate wie Methacrylat, Methylmethacrylat, Ethylacrylat usw. Mischungen derartiger Harze können dem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß hergestellt und geschäumt werden. In einer Ausführungsform beträgt die Menge an copolymerisierbarem Monomer in den aromatischen Alkenylpolymeren 0,1 % bis 10 und bevorzugt 1 % bis 5 %.
In einer anderen Ausführungsform enthalten die schäumbaren Mischungen, die dem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß hergestellt und geschäumt werden, zwei verschiedene styrolische Polymere. Ein styrolisches Polymer weist einen hohen Schmelzindex auf und ist ein Polymer von Styrol oder einem Copolymer von Styrol und mindestens einem copolymerisierbaren Monomer. Das andere styrolische Polymer weist einen niedrigen Schmelzindex auf und ist ein Polymer von Styrol oder ein Copolymer von Styrol und mindestens einem copolymerisierbaren Monomer. Eines oder beide der beiden styrolische Polymere kann bzw. können mit anderen Monomeren noch weiter copolymerisiert werden. Ein copolymerisierbares Monomer ist irgendein Monomer, das mit Styrolmonomeren unter Bildung eines Styrolcopolymers polymerisiert werden kann. Allgemein gesprochen ist das copolymerisierbare Monomer ein Monomer, das eine ethylenisch ungesättigte Gruppe enthält.
In einer bevorzugt Ausführungsform ist das copolymerisierbare Monomer, das eine ethylenisch unge sättigte Gruppe enthält, eine aromatische Verbindung der Formel (III) und kann durch folgende Formel
dargestellt werden, wobei R⁷, R⁹, R¹⁰, R¹¹ und R¹² jeweils unabhängig Wasserstoff, Chlor, Brom oder Alkylgruppen sind, die 1 bis 8 Kohlenstoffatome enthalten, und R⁸ Wasserstoff oder Methyl ist, mit der Maßgabe, dass eine Gesamtanzahl von Kohlenstoffatomen in dem Monomer 20 nicht übersteigt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist mindestens eines von R¹⁰, R¹¹ und R¹² eine Alkylgruppe, die 1 bis 8 Kohlenstoffatome enthält. In einer anderen Ausführungsform ist mindestens eines von R¹⁰, R¹¹ und R¹² eine Alkylgruppe, die 1 bis 4 Kohlenstoffatome enthält, wie eine Methylgruppe, Ethylgruppe, Propylgruppe, Isopropylgruppe oder Butylgruppe. In einer bevorzugten Ausführungsform ist nur eines von R¹⁰, R¹¹ und R¹² eine Alkylgruppe, die 1 bis 4 Kohlenstoffatome enthält und die anderen beiden von R¹⁰, R¹¹ und R¹² Wasserstoff sind.
Beispiele von copolymerisierbaren Monomeren der Formel (III) gemäß umfassen 3-Methylstyrol, 4-Methylstyrol, 2,4-Dimethylstyrol, 2,5-Dimethylstyrol, 4-Chlorstyrol, 3-Chlorstyrol, 4-Chlormethylstyrol, 3-Chlormethylstyrol, 4-Bromstyrol, 3-Bromstyrol, Alpha-Methylstyrol, Alpha-2-dimethylstyrol usw. In einer Ausführungsform ist das copolymerisierbare Monomer ein meta-substituiertes Styrol- oder para-substituiertes Styrol. In einer anderen Ausführungsform ist das copolymerisierbare Monomer ein durch eine meta-Alkylgruppe substituiertes Styrol oder ein durch eine para-Akylgruppe substituiertes Styrol, wobei die Alkylgruppe 1 bis etwa 4 Kohlenstoffatome enthält.
In einer anderen Ausführungsform besteht das copolymerisierbare Monomer, das eine ethylenisch ungesättigte Gruppe enthält, aus einem oder mehreren Monomeren von Acrylnitril, Phenylenethern, Vinylchlorid, Vinylidenchlorid, Olefinen wie Ethylen, Propylen und Copolymeren desselben, Butadien, Maleinsäureanhydrid, Citraconsäureanhydrid, Itaconsäureanhydrid, Vinylacetat, Vinyltoluol und Acrylaten wie Methacrylat, Methylmethacrylat, Ethylacrylat usw.
In dieser Ausführungsform enthält das aromatische Alkenylpolymer der schäumbaren Mischung eine wesentliche Menge eines styrolischen Polymers mit einem hohen Schmelzindex und eine geringe Menge eines styrolischen Polymers mit einem niedrigen Schmelzindex. Eine wesentliche Menge bedeutet, dass die schäumbaren Mischungen mindestens 50 Gew.-% eines styrolischen Polymers mit einem hohen Schmelzindex enthalten. Eine geringe Menge bedeutet, dass die schäumbaren Mischungen weniger als 50 Gew.-% eines styrolischen Polymers mit einem niedrigen Schmelzindex enthalten. In einer Ausführungsform enthalten die schäumbaren Mischungen 50 bis 75 Gew.-% eines styrolischen Polymers mit einer hohem Schmelzindex und etwa 10 bis 40 eines Styrolpolymers mit einem niedrigen Schmelzindex. In einer anderen Ausführungsform enthalten die schäumbaren Mischungen 55 bis 70 Gew.-% eines Styrolpolymers mit einem hohen Schmelzindex und 15 bis 35 % eines Styrolpolymers mit einem niedrigen Schmelzindex. In einer Ausführungsform beträgt das Gewichtsverhältnis eines styrolischen Polymers mit einem hohen Schmelzindex zu einem styrolischen Polymer mit einem niedrigen Schmelzindex 95:5 bis 55:45 (auf das Gewicht bezogen). In einer anderen Ausführungsform beträgt das Gewichtsverhältnis eines styrolischen Polymers mit einem hohen Schmelzindex zu einem styrolischen Polymer mit einem niedrigen Schmelzindex 80:20 bis 60:40.
In einer Ausführungsform weisen styrolische Polymere mit einem hohen Schmelzindex einen Schmelzindex von 10 bis 35 auf. In einer anderen Ausführungsform weisen styrolische Polymere mit einem hohen Schmelzindex einen Schmelzindex von 15 bis 30 auf. In einer bevorzugten Ausführungsform weisen styrolische Polymere mit einem hohen Schmelzindex einen Schmelzindex von 17,5 bis 25 auf. In einer Ausführungsform weisen styrolische Polymere mit einem niedrigen Schmelzindex einen Schmelzindex von 0,5 bis 5 auf. In einer anderen Ausführungsform weisen styrolische Polymere mit einem niedrigen Schmelzindex einen Schmelzindex von 0,75 bis 4 auf. In einer bevorzugten Ausführungsform weisen styrolische Polymere mit einem niedrigen Schmelzindex einen Schmelzindex von 1 bis 3 auf.
Die beiden styrolischen Polymere weisen im Allgemeinen verschiedene Molmassen auf. In einer Ausführungsform weisen styrolische Polymere mit einem niedrigen Schmelzindex gewichtsdurchschnittliche Molmasse von 175.000 bis 500.000 auf. In einer anderen Ausführungsform weisen styrolische Polymere mit einem niedrigen Schmelzindex gewichtsdurchschnittliche Molmassen von 200.000 bis 450.000 auf. In noch einer anderen Ausführungsform weisen styrolische Polymere mit einem niedrigen Schmelzindex gewichtsdurchschnittliche Molmassen von 225.000 bis 400.000 auf. In einer Ausführungsform weisen styrolische Polymere mit einem hohen Schmelzindex gewichtsdurchschnittliche Molmassen von 30.000 bis 150.000 auf. In einer anderen Ausführungsform weisen styrolische Polymere mit einem hohen Schmelzindex gewichtsdurchschnittliche Molmassen von 40.000 bis 125.000 auf. In noch einer anderen Ausführungsform weisen styrolische Polymere mit einem hohen Schmelzindex gewichtsdurchschnittliche Molmassen von 50.000 bis 100.000 auf.
In einer Ausführungsform enthält das Styrolpolymer mit einem niedrigen Schmelzindex Styrolmonomere und 10 % bis 99 meta-substituierte Styrol- oder para-substituierte Styrolmonomere. In einer bevorzugten Ausführungsform enthält das styrolische Polymer mit niedrigem Schmelzindex Styrolmonomere und 15 % bis 80 % meta-substituierte Styrol- oder para-substituierte Styrolmonomere. In einer noch bevorzugteren Ausführungsform enthält das styrolische Polymer mit einem niedrigem Schmelzindex Styrolmonomere und 20 % bis 60 % meta-substituierte Styrol- oder parasubstituierte Styrolmonomere.
In noch einer anderen Ausführungsform enthält das styrolische Polymer mit einem hohen Schmelzindex 55 % bis 95 % eines Styrolmonomers. In einer bevorzugten Ausführungsform enthält das styrolische Polymer mit einem hohen Schmelzindex 65 % bis 90 % eines Styrolmonomers. In einer bevorzugten Ausführungsform enthält das styrolische Polymer mit einem hohen Schmelzindex 70 % bis 85 % eines Styrolmonomers.
In einer Ausführungsform können der Schmelzindex des styrolische Polymers und die Eigenschaften der extrudierten aufgeschäumten Schaumstoffprodukte, die durch das erfindungsgemäße Verfahren erhalten werden, durch Auswählen; der Molmasse der Harze reguliert und modifiziert werden. Beispielsweise wird die Herstellung von Schaumpolystyrolkörpern hoher Dichte durch Reduzieren des Schmelzindexes eines styrolischen Polymers durch Anwendung von höhermolekularen Harzen erleichtert, während die Herstellung von Schaumkörpern niederer Dichte durch Erhöhen des Schmelzindexes eines styrolische Polymers durch Verwendung von niederermolekularen Harzen oder Harzen höherer Viskosität erleichtert wird.
In noch einer anderen Ausführungsform können der Schmelzindex des styrolischen Polymers und die Eigenschaften der extrudierten aufgeschäumten Schaumstoffprodukte, die durch das erfindungsgemäße Verfahren erhalten werden, durch die relative Menge zusätzlicher wahlweise verwendeter Monomere reguliert und modifiziert werden. In diesem Zusammenhang können die styrolischen Polymere des Weiteren ein oder mehrere Monomere enthalten. In einer bevorzugten Ausführungsform enthalten die styrolischen Polymere des Weiteren ein oder mehrere Monomere, so lange das Polymer einen erwünschten Schmelzindex (wie einen der oben beschriebenen) aufweist.
Nützliche aromatische Alkenylpolymere und -monomere derselben sind im Handel von einer Reihe verschiedener Quellen erhältlich und die Harze sind mit verschiedenen Eigenschaften wie Schmelzindex, Molmasse und so weiter, erhältlich. Beispielsweise sind verschiedene Materialien von ARCO Chemical Company unter der allgemeinen Warenbezeichnung "DYLENE", beispielsweise DYLENE D-8, von Polysar Ltd, Sarnia, Ontario, von Chevron Chemical Co., beispielsweise EB-3100 und von Deltech Corp., Whippany, New Jersey, erhältlich.
In einer Ausführungsform beträgt die Menge des der schäumbaren Mischung zugegebenen Treibmittels 1 Gew.-% bis 16 Gew.-%, auf das Gewicht des aromatischen Alkenylpolymers bezogen. In einer anderen Ausführungsform beträgt die Menge des der schäumbaren Mischung zugegebenen Treibmittels 2 Gew.-% bis 15 Gew.-%, auf das Gewicht des aromatischen Alkenylpolymers bezogen. In noch einer anderen Ausführungsform beträgt die Menge des der schäumbaren Mischung zugegebenen Treibmittels 3 Gew.-% bis 10 Gew.-%, auf das Gewicht des aromatischen Alkenylpolymers bezogen. In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die Menge des der schäumbaren Mischung zugegebenen Treibmittels 4 Gew.-% bis 8 Gew.-%, auf das Gewicht des aromatischen Alkenylpolymers bezogen. Variationen in der Menge an Treibmittel, die in die schäumbare Mischung eingearbeitet werden, können teil weise je nach den Komponenten der Treibmittelmischungen zum Herstellen extrudierter geschäumter Körper mit verschiedenen erwünschten Eigenschaften verwendet werden.
In einer Ausführungsform enthält das Treibmittel eine wesentliche Menge Kohlendioxid. Eine wesentliche Menge Kohlendioxid bedeutet, dass das Treibmittel mehr als 50 Gew.-% Kohlendioxid enthält. In einer Ausführungsform. enthält das Treibmittel mehr als 60 % Kohlendioxid und insbesondere 65 % bis 100 % Kohlendioxid. In einer anderen Ausführungsform enthält das Treibmittel 70 % bis 90 %. Kohlendioxid. In noch einer anderen Ausführungsform kann das Treibmittel aus 100 % Kohlendioxid bestehen.
Das Treibmittel kann eine Mischung von Kohlendioxid und mindestens einem niederen Alkohol sein. Ein niedriger Alkohol ist ein Alkylalkohol, der 1 bis etwa 4 Kohlenstoffatome enthält. Niedere Alkohole umfassen: Methanol, Ethanol, Propanol, Isopropanol und Butanol. Die obigen Mischungen von Kohlendioxid und Treibmittel können auch zusammen mit zusätzlichen wahlweisen und ergänzenden Treibmitteln, vor allem Luft, Stickstoff und Wasser, wie unten beschrieben, verwendet werden.
Besonders nützliche Mischungen von Treibmitteln umfassen Mischungen, die folgendes umfassen: 51-90 % Kohlendioxid und 10-49 % Ethanol; 60-80 % Kohlendioxid und 20-40 Ethanol. 51-90 % Kohlendioxid und 10-49 % Methanol; 60-80 Kohlendioxid und 20-40 % Methanol; 51-90 % Kohlendioxid und 10-49 Prozent Wasser und 60-80 % Kohlendioxid und 20-40 Wasser. Die wahlweise Verwendung eines niederen Alkohols in Kombination mit Kohlendioxid bietet extrudierte geschäumte Schaumstoffkörper, die im Vergleich mit Produkten oder Körpern ähnlicher Dichte, die mit Kohlendioxid ohne niederen Alkohol hergestellt werden, größere Zellgrößen (1 bis 25 % größer) aufweisen. Außerdem können die Treibmittelabmischungen, die Kohlendioxid enthalten, dazu bei tragen, dass die extrudierten geschäumten Schaumstoffprodukte bessere Druckfestigkeiten bei vergleichbaren Dichten aufweisen. Extrudierte geschäumte Schaumstoffprodukte akzeptabler Charakteristiken werden durch Anwendung des obigen Treibmittels und der obigen Treibmittelmischungen erhalten, und es besteht keine Notwendigkeit Halogenkohlenstofftreibmittel zu verwenden.
In einer Ausführungsform besteht das Treibmittel aus einem oder mehreren Halogentreibmitteln. In einer anderen Ausführungsform ist das Treibmittel eine Mischung von einem oder mehreren Halogentreibmitteln und einem oder mehreren von Kohlendioxid, niederen Alkoholen, Luft, Stickstoff und Wasser. Halogentreibmittel umfassen Halogenkohlenstoffe wie Chlorfluorkohlenstoffe, Fluorkohlenstoffe, weiche Chlorfluorkohlenstoffe, Fluorkohlenwasserstoffe und Chlorfluorkohlenwasserstoffe (typischerweise von Methan und Ethan). Spezifische Beispiele von Halogentreibmitteln umfassen. Methylchlorid, Ethylchlorid, Chlortrifluormethan, Dichlordifluormethan, 1,2,2-Trifluor-1,1,2-trichlorethan, Chlordifluormethan, 1,1-Dichlor-2,2,2-trifluroethan, 1-Chlor-1,1-Difluorethan, 1,1,1,2-Tetrafluorethan und 1,1-Dichlor-1-fluorethan unter anderen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Treibmittel von Halogentreibmitteln frei. Da Halogentreibmittel für die Umwelt schädlich sind, ist ihre Verwendung nicht wünschenswert.
Das Treibmittel, einschließlich Treibmittelmischungen, das bzw. die in dem Verfahren verwendet wird bzw. werden, kann bzw. können den schäumbaren Mischungen auf irgendeine herkömmliche Weise zugegeben werden. Das Treibmittel kann in die schäumbare Mischung (mit dem aromatischen Alkenylpolymer kombiniert) vor, während oder nach der Polymerisation zugegeben werden. In einer Ausführungsform kann das Treibmittel direkt in die schäumbare Mischung in einem Wärmeplastifizierungs- und Mischapparat wie einem Extruder in die schäumbare Mischung eingespritzt werden.
Wenn mehr als ein Treibmittel verwendet werden soll, kann jedes der Treibmittel getrennt in den Wärmeplastifizierungs- und Mischapparat eingespritzt werden.
Zusätzlich zum aromatischen Alkenylpolymer und Treibmittel können die schäumbaren Mischungen, und tun es im allgemeinen auch, anderen Zusatzmittel enthalten, die zum Modifizieren gewisser charakteristischer Eigenschaften und/oder Eigenschaften der schäumbaren Mischungen oder der dabei gebildeten Schaumstoffkörper eingearbeitet werden. Beispielsweise können Keimbildner zum weiteren Reduzieren der primären Zellgröße eingearbeitet werden. Geeignete Keimbildner umfassen Talk, Calciumsilicat, Calciumstearat, Calciumcarbonat, Ton, Siliciumdioxid, Titandioxid, Bariumsulfat, Diatomeenerde, Indigo usw. In einer Ausführungsform werden 0,01 bis 2 Teile Keimbildner pro 100 Teile aromatisches Alkenylpolymer in die schäumbare Mischung eingearbeitet. In einer bevorzugten Ausführungsform wird 0,05 bis 1 Teil Keimbildner pro 100 Teile aromatisches Alkenylpolymer in die schäumbare Mischung eingearbeitet.
Weichmacher können der schäumbaren Mischung ebenfalls zum Erleichtern des Verarbeitens der schäumbaren Mischung in einem Extruder zugegeben werden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Weichmacher ein niedermolekulares Harz (Molmasse weniger als etwa 20.000). Beispiele von Weichmachern umfassen flüssiges Paraffin und/oder Weißöl, gehärtetes Kokosnussöl, Ester von C₄-C₂₀-Monoalkoholen, Diolen, Glycerin mit höheren Fettsäuren, Styrolharz, Vinyltoluolharz, Alpha-Methylstyrolharz, niedere Alkohole (enthaltend 1 bis etwa 4 Kohlenstoffatome) usw. In einer Ausführungsform werden 0,1 bis 20 Teile Weichmacher pro 100 Teile des aromatischen Alkenylpolymers in die schäumbare Mischung eingearbeitet. In einer bevorzugten Ausführungsform werden 1 bis 15 Teile Weichmacher pro 100 Teile aromatisches Alkenylpolymer in die schäumbare Mischung eingearbeitet.
Elastomerkautschukarten können ebenfalls der schäumbaren Mischung zum Erleichtern des Verarbeitens der schäumbaren Mischung in einem Extruder und zum Verbessern der Entspannung der dabei gebildeten Schaumstoffkörper zugegeben werden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Elastomerkautschuk in einem aromatischen Alkenylpolymer löslich. Beispiele von Elastomerkautschukarten umfassen styrolischen Kautschuk, Kraton^® (Styrol-Ethylen/Butylen-Styrol-Blockcpolymer), Styrol-Butadien-Copolymerkautschukarten, Acrylnitril-Butadien-Styrolcopolymerkautschukarten usw. In einer Ausführungsform werden 0,1 bis 10 Teile Elastomerkautschuk pro 100 Teile aromatisches Alkenylpolymer in die schäumbare Mischung eingearbeitet. In einer bevorzugten Ausführungsform werden 0,5 bis 5 Teile Elastomerkautschuk pro 100 Teile des aromatischen Alkenylpolymers in die schäumbaren Mischung eingearbeitet.
Flammenhemmende Chemikalien können der schäumbaren Mischung ebenfalls zugegeben werden, um den dabei gebildeten Schaumstoffkörpern Flammverzögerungscharakteristiken zu verleihen. Flammenhemmende Chemikalien umfassen bromierte aliphatische Verbindungen wie Hexabromcyclododecan und Pentabromcyclohexan, bromierte Phenylether, Ester von Tetrabromphthalsäure und Kombinationen derselben. In einer Ausführungsform werden 0,1 bis 5 Teile flammenhemmende Chemikalien pro 100 Teile des aromatischen Alkenylpolymers in die schäumbare Mischung eingearbeitet. In einer bevorzugten Ausführungsform werden 0,5 bis 3 Teile flammenhemmende Chemikalien pro 100 Teile des aromatischen Alkenylpolymers in die schäumbare Mischung eingearbeitet.
Andere nützliche Zusatzmittel umfassen Stabilisatoren, Pigmente, Extrusionshilfsmittel, Antioxidantien, Füll stoffe, Antistatikmittel, UV-Absorber usw. Diese anderen Zusatzmittel können in irgendeiner Menge zum Erzielen der erwünschten charakteristischen Eigenschaften der geschäumten Mischungen oder der gebildeten geschäumten Körper eingearbeitet werden. Die wahlweisen Zusatzmittel können in die schäumbare Mischung (die mit dem aromatischen Alkenylpolymer und Treibmittel kombiniert sind) vor, während oder nach der Polymerisation eingearbeitet werden.
Allgemein gesprochen werden die Komponenten der schäumbaren Mischung kombiniert und gemischt, gefolgt und/oder mit gleichzeitig stattfindendem Erhitzen auf eine erste Temperatur unter einem ersten Druck zum Bilden einer weichgemachten schäumbaren Mischung. Vom Extruder wird die weichgemachte schäumbare Mischung auf eine zweite Temperatur (die im Allgemeinen als Schmelztemperatur (die melt temparture) bezeichnet wird) gekühlt und in einen Bereich von reduziertem Druck unter Bildung eines Schaumstoffprodukts extrudiert. Jedoch kann irgendein Verfahren zum Herstellen von Schaumstoffen aus den schäumbaren Mischungen erfindungsgemäß verwendet werden.
Die erste Temperatur muss ausreichen, um die Mischung zu erweichen oder zu schmelzen. In einer Ausführungsform beträgt die erste Temperatur 135 °C bis 240 °C (weniger als 240 °C). In einer anderen Ausführungsform beträgt die erste Temperatur 145 °C bis 210 °C (weniger als 210 °C). In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die erste Temperatur 150 °C bis 165 °C (weniger als etwa 165 °C). Typischerweise ist die erste Temperatur die Glasübergangstemperatur der schäumbaren Mischung.
In einer Ausführungsform beträgt die zweite Temperatur oder Schmelztemperatur (die melt temparture) 140 °C bis 105 °C (weniger als etwa 140 °C). In einer anderen Ausführungsform beträgt die zweite Temperatur oder Schmelztemperatur (die melt temparture) 130 °C bis 110 °C (weniger als 130 °C).
Einer bevorzugten Ausführungsform beträgt die zweite Temperatur oder Schmelztemperatur (die melt temparture) 125 °C bis 115 °C (weniger als 125 °C und sogar weniger als 122 °C). Die zweite Temperatur oder Schmelztemperatur ist typischerweise die Schäumungstemperatur.
Der erste Druck muss ausreichen, um die schäumbare Mischung, die das Treibmittel enthält, am Vorschäumen zu hindern. Das Vorschäumen involviert das unerwünschte vorzeitige Schäumen der schäumbaren Mischung, bevor sie den Bereich von reduziertem Druck erreicht (Schäumen der schäumbaren Mischung bevor das Schäumen erwünscht ist). Dementsprechend variiert der erste Druck je nach der Art und der Menge des Treibmittels in der schäumbaren Mischung. In einer Ausführungsform beträgt der erste Druck 700 Pfund pro Quadratzoll absolut (psia) bis 4500 psia. In einer anderen Ausführungsform beträgt der erste Druck 840 psia bis 4000 psia. In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der erste Druck 1150 psia bis 3500 psia. Der zweite Druck reicht aus, um die Umwandlung der schäumbaren Mischung zu einem Schaumstoffkörper auszulösen. In einer Ausführungsform beträgt der zweite Druck 0 psia bis 28 psia. In einer anderen Ausführungsform beträgt der zweite Druck 1,4 psia bis 21 psia. In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der Druck 2,8 psia bis 15 psia.
Um einen Schaumkörper mit ausreichender Dimensionsstabilität bereitzustellen, so dass er nicht dazu neigt, zu kollabieren, ist es erforderlich, DT_g zu überwachen. Die DT_g kann unter Anwendung folgender Gleichung: DTg = Tg – Tf bestimmt werden, wobei T_f die Temperatur ist, bei der die schäumbare Mischung geschäumt wird und T_g die Glasübergangstemperatur der schäumbaren Mischung ist. Die Glasüber gangstemperatur ist die Temperatur, bei der die schäumbare Mischung von einem brüchigen, glasartigen Zustand in einen verformbaren Zustand übergeht oder umgekehrt. Die Glasübergangstemperatur eines Polymers wird typischerweise durch Einarbeiten eines Treibmittels reduziert.
In einer Ausführungsform liegt die DT_g unter 60 °C. In noch einer anderen Ausführungsform liegt die DT_g unter 55 °C. In einer bevorzugten Ausführungsform liegt die DT_g unter 50 °C. Obwohl sie für die Erfindung nicht kritisch ist, liegt die DT_g in einer Ausführungsform über 40 °C.
Die Schaumstoffkörper (Schaumstoffprodukte, einschließlich Schaumstoffbretter, Schaumstoffplatten, Schaumstoffisolierung und andere Schaumstoffbauteile), die erfindungsgemäß hergestellt werden, sind allgemein dadurch gekennzeichnet, dass sie folgende charakteristische Eigenschaften aufweisen.
Die dabei gebildeten Schaumstoffkörper weisen im Allgemeinen eine relativ geringe Dichte, typischerweise von weniger als 3 lbs/ft³. auf. Die Dichte kann beispielsweise ASTM D1622-88 gemäß bestimmt werden. In einer Ausführungsform weisen die Schaumstoffkörper eine Dichte von 0,1 bis 3 lbs/ft³ auf. In einer anderen Ausführungsform weisen die Schaumstoffkörper eine Dichte von 0,5 bis 2,75 lbs/ft auf. In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Schaumstoffkörper eine Dichte von 1 bis 2,6 lbs/ft auf. In einer noch bevorzugteren Ausführungsform weisen die Schaumstoffkörper eine Dichte von 1,5 bis 2,5 lbs/ft auf.
Die dabei gebildeten Schaumstoffkörper weisen im Allgemeinen eine relativ kleine durchschnittliche Zellgröße, typischerweise von weniger als 0,4 mm auf. Die durchschnittliche Zellgröße kann beispielsweise ASTM D3576-77 gemäß bestimmt werden. In einer Ausführungsform weisen die Schaumstoffkörper eine durchschnittliche Zellgröße von 0,01 bis 0,4 mm auf. In einer anderen Ausführungsform weisen die Schaumstoffkörper eine durchschnittliche Zellgröße von 0,05 bis 0,35 mm auf. In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Schaumstoffkörper eine durchschnittliche Zellgröße von 0,1 bis 0,3 mm auf. In einer noch bevorzugteren Ausführungsform weisen die Schaumstoffkörper eine durchschnittliche Zellgröße von 0,15 bis 0,25 mm auf.
Die dabei gebildeten Schaumstoffkörper weisen eine relativ gleichförmige durchschnittliche Zellgröße auf, typischerweise weisen mehr als 50 % der Zellen eine Größe innerhalb von 0,06 mm der durchschnittlichen Zellgröße auf. In einer Ausführungsform weisen mehr als 60 % der Zellen eine Größe innerhalb von 0,06 mm der durchschnittlichen Zellgröße auf. In einer anderen Ausführungsform weisen mehr als 50 % der Zellen eine Größe innerhalb von 0,05 mm der durchschnittlichen Zellgröße auf. In noch einer anderen Ausführungsform weisen mehr als 50 % der Zellen eine Größe innerhalb von 0,045 mm der durchschnittlichen Zellgröße auf.
Im Allgemeinen enthalten die dabei gebildeten Schaumstoffkörper eine wesentliche Menge geschlossener Zellen und eine geringe Menge offener Zellen. Die relative Menge geschlossener Zellen kann beispielsweise ASTM D2856-A gemäß bestimmt werden. In einer Ausführungsform sind mehr als 70 der Zellen der gebildeten Schaumstoffkörper geschlossene Zellen. In einer anderen Ausführungsform sind mehr als 80 der Zellen der gebildeten Schaumstoffkörper geschlossene Zellen. In einer bevorzugten Ausführungsform sind mehr als 90 % der Zellen der gebildeten Schaumstoffkörper geschlossene Zellen. In einer noch bevorzugteren Ausführungsform sind mehr als 95 % der Zellen der gebildeten Schaumstoffkörper geschlossene Zellen.
In einer Ausführungsform weisen die dabei gebildeten Schaumstoffkörper, die erfindungsgemäß hergestellt worden sind, eine Dimensionsstabilität in irgendeiner Richtung von 5 % oder weniger auf. In einer anderen Ausführungsform weisen die gebildeten Schaumstoffkörper, die erfindungsgemäß hergestellt worden sind, eine Dimensionsstabilität in irgendeiner Richtung von 4 % oder weniger auf. In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die gebildeten Schaumstoffkörper, die erfindungsgemäß hergestellt worden sind, eine Dimensionsstabilität in irgendeiner Richtung von 3 % oder weniger auf. In einer noch bevorzugten Ausführungsform weisen die gebildeten Schaumstoffkörper, die erfindungsgemäß hergestellt worden sind, eine Dimensionsstabilität in irgendeiner Richtung von etwa 2 oder weniger auf.
Das Prüfen der Dimensionsstabilität erfolgt gemäß ASTM 2126/C578. Die Dimensionen von Proben betragen etwa 4 Zoll auf 4 Zoll auf 1 Zoll. Die Proben werden mindestens über Nacht konditioniert. Die Dimensionen der Hauptachse (vertikale, horizontale und Extrusionsachse) der Proben werden auf: die nächsten ± 0,1 % auf- bzw. abgerundet. Die Proben werden einer Temperatur von 70 °C ± 2 °C bei einer relativen Feuchte von 97 % ± 3 % für eine Zeitspanne von sieben Stunden ausgesetzt. Nach dem Kühlen auf Raumtemperatur für zwei Stunden, werden die Dimensionen der drei Hauptachsen (vertikale, horizontale und Extrusionsachse) der Proben auf die nächsten ± 0,1 % auf- bzw. abgerundet. Der Prozentsatz der Dimensionsänderung in jeder der drei Hauptachsen, gleichgültig ob positiv oder negativ (absoluter Wert), wird dann auf die nächstens 0,1 auf- bzw. abgerundet. Der Industriestandard für die Dimensionsbeständigkeit vorgeformter zellulärer Polystyrolwärmeisolierungen, wie durch ASTM C-578-87A bestimmt, besteht aus einer Änderung von 2 % oder weniger in irgendeiner Richtung.
Folgende Beispiele veranschaulichen das Verfahren der vorliegenden Erfindung und die dabei gebildeten geschäumten Körper. Das allgemeine Verfahren und der in den folgenden Beispielen verwendete Apparat ist wie folgt, es sei denn, es wird etwas Anderes angegeben. Die weichgemachte Harzmischung aus dem aromatischen Alkenylpolymer, Keimbildnern und Flammverzögerungsmittel wird hergestellt und ein Treibmittel wird in die weichgemachte Harzmischung unter Bildung einer schäumbaren Mischung eingearbeitet. Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden ein Keimbildner und Flammschutzmittel in die schäumbare Mischung eingearbeitet.
Die geschäumten Platten, die dem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß erhalten werden, werden auf ihre Dichte, durchschnittliche Zellgröße, Druckfestigkeit usw. durch Techniken, die im Stand der Technik bekannt sind, beurteilt. Die durchschnittliche Zellgröße ist der Durchschnitt der Zellgrößen, wie in den X-, Y- und Z-Richtungen bestimmt. Die "X-Richtung" ist die Extrusionsrichtung; die "X-Richtung" ist die Maschinenquerrichtung; und die "Z-Richtung" ist die Dicke. Die Druckstärke der erfindungsgemäßen Schaumstoffkörper wird unter Anwendung des ASTM Tests C165-83 mit dem Titel "Messen der Druckeigenschaften von Wärmeisolierung" bestimmt.
Die übrigen Einzelheiten des Verfahrens und des Apparats bezüglich spezifischer Beispiele sind in der Beschreibung der Beispiele enthalten.
Beispiel 1
Eine Abmischung von 80 % des niedermolekularen Harzes, 20 des hochmolekularen Harzes, zusammen mit einem Keimbildner, einem Flammverzögerungsmittel und Kraton^® wurde in einen Doppelschneckenextruder mit einem Schneckendurchmesser von 132 mm eingespeist. Die Feststoffe wurden geschmolzen, dann mit 3,0 Gew.-% Kohlendioxid und 2,1 Gew.-% Ethanol gemischt. Die Mischung wurde dann auf eine geeignete Temperatur von 116 °F (46 °C) gekühlt, damit das Schäumen erfolgen konnte und durch eine 27 cm breite und 0,8 mm hohe Öffnung (die opening) geschäumt. Der dabei gebildete Schaumstoff hatte eine Dichte von 3,18 #/cuft, eine durchschnittliche Zellgröße von 0,223 mm, eine Dicke von 1,575 Zoll und eine Breite von 30,1 Zoll. Der Unterschied in der Schäumungstemperatur und der Glasübergangstemperatur zwischen der Mischung von Polymer und den Treibmitteln betrug in diesem Fall 59,3 °C. Die dabei gebildete Schaumstruktur fiel nicht zusammen.
Beispiel 2
Eine Abmischung von 80 % des niedermolekularen Harzes, 20 des hochmolekularen Harzes, zusammen mit einem Keimbildner, einem Flammverzögerungsmittel und Kraton^® wurde in einen Doppelschneckenextruder mit einem Schneckendurchmesser von 132 mm eingespeist. Die Feststoffe wurden geschmolzen, dann mit 3,0 Gew.-% Kohlendioxid und 1,9 Gew.-% Ethanol gemischt. Die Mischung wurde dann auf eine geeignete Temperatur von 116 °F (46 °C) gekühlt, damit das Schäumen erfolgen konnte und durch eine 27 cm breite und 0,8 mm hohe Düsenöffnung geschäumt. Der dabei gebildete Schaumstoff hatte eine Dichte von 3,27 #/cuft, eine durchschnittliche Zellgröße von 0,259 mm, eine Dicke von 1,638 Zoll und eine Breite von 27,625 Zoll. Der Unterschied in der Schäumungstemperatur und der Glasübergangstemperatur zwischen der Mischung von Polymer und den Treibmitteln betrug in diesem Fall 54,9 °C. Die dabei gebildete Schaumstruktur fiel nicht zusammen.
Vergleichsbeispiel 1
Eine Abmischung von 80 % des niedermolekularen Harzes, 20 des hochmolekularen Harzes, zusammen mit einem Keimbildner, einem Flammverzögerungsmittel und Kraton^® wurde in einen Doppelschneckenextruder mit einem Schneckendurchmesser von 132 mm eingespeist. Die Feststoffe wurden geschmolzen, dann mit 3,0 Gew.-% Kohlendioxid und 2,1 Gew.-% Ethanol ge mischt. Die Mischung wurde dann auf eine geeignete Temperatur von 122 °F (50 °C) gekühlt, damit das Schäumen erfolgen konnte und durch eine 27 cm breite und 0,6 mm hohe Düsenöffnung geschäumt. Der dabei gebildete Schaumstoff hatte eine Dichte von 2,45 #/cuft, eine durchschnittliche Zellgröße von 0,245 mm, eine Dicke von 1,55 Zoll und eine Breite von 34,4 Zoll. Der Unterschied in der Schäumungstemperatur und der Glasübergangstemperatur zwischen der Mischung von Polymer und den Treibmitteln betrug in diesem Fall 65,3 °C. Die dabei gebildete Schaumstruktur fiel nicht zusammen.
Wie aus der obigen Beschreibung und den Beispielen offensichtlich ist, führt das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung geschäumter Polystyrolkörper, wie Platten- und Stangenware, unter Anwendung von schäumbaren Mischungen mit geeigneter Glasübergangstemperatur und Schäumen bei geeigneter Temperatur zu geschäumten Körpern, die akzeptable und in manchen Fällen verbesserte charakteristische Merkmale aufweisen, wenn die schäumbare Mischung in einen Bereich von geringerem Druck extrudiert wird.
Während man nicht durch irgendeine Theorie gebunden sein möchte, glaubt man, dass dabei gebildete Schaumprodukte, die verbesserte Eigenschaften aufweisen, erhalten werden, wenn schäumbare Mischungen mit geeigneten Glasübergangstemperaturen in Verbindung mit Schäumen bei spezifischen Temperaturen verwendet werden. Dieser Zusammenhang wird durch die DT_g überwacht und ist hier wie beschrieben verkörpert.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Schaumprodukts, umfassend die Schritte des: (A) Mischens einer schäumbaren Mischung (1) eines aromatischen Alkenylpolymers und (2) eines Treibmittels umfassend eine Hauptmenge von Kohlendioxid unter einem Druck, der ausreicht, um das Vorschäumen der Mischung zu verhindern; (B) Erhitzens auf eine erste Temperatur Tg zur Bildung einer plastisierten schäumbaren Mischung; (C) Kühlens der schäumbaren Mischung auf eine Schäumungstemperatur, und (D) Extrudierens der Mischung in einen Bereich reduzierten Druckes, um das geschäumte Produkt zu bilden, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterschied zwischen Tg und der Schäumungstemperatur zwischen 0 °C und 62 °C liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Schäumen bei einer Temperatur unter 125 °C durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei das aromatische Alkenylpolymer (1) unter Copolymeren von Styrol und mindestens einem meta- oder parastubstituierten Styrol; und Mischungen einer Hauptmenge eines styrolischen Polymers von hohem Schmelzindex und einer geringeren Menge eines styrolischen Polymers von niedrigem Schmelzindex ausgewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das aromatische Alkylenpolymer ein Copolymer von Styrol und meta- oder para-Methylstyrol ist.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die styrolischen Polymere von hohem und niedrigem Schmelzindex jeweils Polystyrol oder ein Copolymer von Styrol und einem copolymerisierbaren Monomer sind.
Verfahren nach Anspruch 3 oder Anspruch 5, wobei das styrolische Polymer von hohem Schmelzindex einen Schmelzindex von 10 bis 35 aufweist und das styrolische Polymer von niedrigem Schmelzindex einen Schmelzindex von 0,5 bis 5 aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3, 5 und 6, wobei das styrolische Polymer von hohem Schmelzindex eine gewichtsdurchschnittliche Molmasse von 30.000 bis 150.000 und das styrolische Polymer von niedrigem Schmelzindex eine gewichtsdurchschnittliche Molmasse von 175.000 bis 500.000 aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 und 5 bis 7, wobei die Mischung 55 bis 95 Gewichtsteile des styrolischen Polymers von hohem Schmelzindex und 5 bis 45 Gewichtsteile der styrolischen Polymere von niedrigem Schmelzindex aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Treibmittel Kohlendioxid ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Treibmittel Kohlendioxid und ein Alkanol mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen umfasst.