NL1033014C2

NL1033014C2 - Werkwijze voor het vervaardigen van een uitgangsmateriaal voor een geschuimd vormdeel, alsmede het geschuimde vormdeel.

Info

Publication number: NL1033014C2
Application number: NL1033014A
Authority: NL
Inventors: Jan Noordegraaf; Robin Nicholas Britton; Franciscus Petrus Kuijstermans
Original assignee: Synbra Tech Bv
Priority date: 2006-12-07
Filing date: 2006-12-07
Publication date: 2008-06-10
Also published as: JP2008144169A; EP1930365A1; CN101220188B; RU2007145371A; US20080139679A1; CN101220188A

Description

Korte aanduiding: Werkwijze voor het vervaardigen van een uitgangsmateriaal voor een geschuimd vormdeel, alsmede het geschuimde vormdeel.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor 5 het vervaardigen van een uitgangsmateriaal waarmee een geschuimd vormdeel kan worden vervaardigd, waarbij het uitgangsmateriaal is gebaseerd op deeltjesvormig expandeerbaar polystyreen (EPS). De onderhavige uitvinding heeft verder betrekking op een geschuimd vormdeel op basis van deeltjesvormig EPS, welk geschuimd vormdeel een fijne celstructuur en een geringe dichtheid bezit.

10 Uit het Amerikaans octrooi 4.307.134 is een methode bekend, waarbij korrels op basis van styreenpolymeren worden vervaardigd, welke polymeerkorrels van een coating zijn voorzien, omvattende het vormen van een waterige suspensie van korrels op basis van styreenpolymeer in aanwezigheid van een suspensiemiddel, het bereiden van een emulsie die een weekgemaakte 15 coatingsamenstelling bevat, hoofdzakelijk bestaande uit een styreenmonomeer en een geringe hoeveelheid elastomeer, waarna de emulsie aan de suspensie wordt toegevoegd en op de korrels van het styreenpolymeer een coating door middel van polymerisatie wordt gevormd. De aldus gevormde korrels worden aansluitend geïmpregneerd met een blaasmiddel waarna het geschuimde vormdeel kan worden 20 verkregen. Het aldus verkregen EPS-granulaat wordt in het algemeen toegepast als grondstof in de verpakkingsindustrie en in de bouw.

Uit het Duitse Offenlegungsschrift 197 10 442 is een methode ter bereiding van expandeerbaar styreenpolymeer bekend door het mechanisch vermengen van polystyreen met blokcopolymeren in de smelt, in het bijzonder in een 25 extruder, en het impregneren met blaasmiddel. Het blaasmiddel wordt bij voorkeur in een afzonderlijke stap in een waterige suspensie in gegranuleerd polymeermengsel geïmpregneerd.

Uit de Europese octrooiaanvrage 0 849 309 is een methode bekend ter vervaardiging van zogenaamde open celschuimen, waarbij een mengsel van 30 polystyreen, waarin zich een alifatische koolwaterstofverbinding bevindt, en een nucleatiemiddel aan een extruder wordt toegevoerd, waarbij na extrusie van het mengsel een geëxpandeerde plaat wordt verkregen. Het te extruderen mengsel omvat 10-20 procent tegen schok bestand zijnde polystyreen, in het bijzonder een dispersie van polybutadieen in polystyreen.

<033014 2

De Amerikaanse octrooiaanvrage 2005/0124709 heeft betrekking op een lage dichtheid, opencel, thermoplastische schuim, omvattende een basishars, bijvoorbeeld polystyreen, een oppervlakte actiefmiddel en een weekmaker, bijvoorbeeld polyetheen.

5 Indien EPS-granulaat in de verpakkingsindustrie wordt toegepast, bijvoorbeeld als een schuimmateriaal dat gevoelige apparatuur omringt, bijvoorbeeld televisies, LCD-displays, plasma-displays, printers en dergelijke, dan is uit ervaring gebleken dat het uit EPS-granulaat vervaardigde verpakkingsmateriaal na herhaaldelijk vallen van het product ongewenst scheuren kan vertonen. Wanneer 10 het verpakkingsmateriaal dergelijke scheuren bezit, dan nemen de schok-absorberende eigenschappen daarvan sterk af, waardoor het te beschermen product alsnog schade kan ondervinden, hetgeen ongewenst is.

Een ander nadeel van de hiervoor genoemde, op EPS-granulaat gebaseerde verpakkingsmaterialen is dat tijdens het productieproces een 15 blaasmiddel, in het bijzonder pentaan, wordt toegepast, dat een slecht oplossingsgedrag in de polymeermatrix vertoont. Vanwege de vluchtigheid van de het toegepaste blaasmiddel is het noodzakelijk om de grondstof tijdens het transport hiervan te koelen om aldus een voortijdig verlies van blaasmiddel te voorkomen. In de praktijk betekent dit dat het tussenproduct in gekoelde containers over grote 20 afstanden over de wereld wordt verplaatst en ook op de locatie, waar de verdere verwerking van het halfproduct plaatsvindt, moeten gekoelde ruimten aanwezig zijn om het verlies van blaasmiddel tot een minimum te beperken.

Een doel van de onderhavige uitvinding is aldus het verschaffen van een werkwijze voor het vervaardigen van een uitgangsmateriaal voor een geschuimd 25 vormdeel, waarbij de kans op scheuren, na het herhaaldelijk mechanisch belasten van het vormdeel, tot een minimum is beperkt.

Nog een ander doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een werkwijze voor het vervaardigen van een uitgangsmateriaal vooreen geschuimd vormdeel, waarbij een optimale menging tussen deeltjesvormig 30 EPS en de overige bestanddelen plaatsvindt.

De werkwijze zoals vermeld in de aanhef wordt gekenmerkt doordat de werkwijze de volgende stappen omvat: i) het aan een extruder toevoeren van deeltjesvormig EPS, blaasmiddel en een poly(styreen-butadieen-stryreen) (SBS) bevattend uitgangs- 3 materiaal, ii) het extruderen van het in i) toegevoerde mengsel, en iii) het materiaal verkregen volgens stap ii) verkleinen tot deeltjes.

Onder toepassing van een dergelijke werkwijze wordt aan een of 5 meer van de voornoemde doelstellingen voldaan. Het is met name gewenst om stap i) uit te voeren onder toepassing van een dubbele schroefextruder, waarbij de onderhavige uitvinders veronderstellen dat aldus een optimale onderlinge menging plaatsvindt tussen de aan de extruder toegevoerde uitgangsmaterialen. Hoewel in stap i) is aangegeven dat slechts drie bestanddelen aan de extruder worden 10 toegevoerd, is het duidelijk dat de aanwezigheid van gebruikelijke hulpstoffen, zoals bijvoorbeeld brandvertragende middelen, isolatiewaarde verhogende middelen, vloeimiddelen, loslaatmiddelen, anti-klontermiddelen en dergelijke, niet wordt uitgesloten, welke hulpstoffen al of niet reeds zijn gemengd met de overige uitgangsmaterialen.

15 Nadat stap iii) is uitgevoerd, verdient het de voorkeur dat de verdere verwerking van de aldus verkleinde deeltjes een voorschuimhandeling omvat, waarbij een hoeveelheid stoom in een expansievat door een laag van de aldus in de stap iii) verkregen EPS-korrels wordt geleid, waardoor het in de EPS-korrels aanwezige blaasmiddel, bij voorkeur pentaan, wordt verdampt waarna het 20 opschuimen van de korrels plaatsvindt. Na een bewaarperiode van ongeveer 4-48 uren, ook wel aangeduid als besterven, wordt de aldus voorgeschuimde korrel in een matrijs gebracht, waarbij onder invloed van stroom de korrels verder worden geëxpandeerd. De hierbij toegepaste matrijs is van kleine openingen voorzien zodat tijdens het expanderen het nog aanwezige blaasmiddel kan ontsnappen, terwijl de 25 korrels in de gewenste vorm fuseren. De afmeting van het aldus geschuimde vormdeel is in principe niet beperkt, waarbij zowel blokken voor de bouwindustrie als vleesschaaltjes, viskisten of verpakkingseenheden kunnen worden verkregen.

Voor het meten van de bestandheid tegen scheurvorming van het aldus geschuimde vormdeel hebben de onderhavige uitvinders een aantal 30 experimenten uitgevoerd, waarbij verrassenderwijs werd waargenomen dat wanneer het gewichtspercentage butadieen, berekend op basis van het gewicht van het geschuimde vormdeel, ten minste1,5 gewichtsprocent, met name ten minste 2,0 gewichtsprocent bedraagt, voortreffelijke eigenschappen op het gebied van bestandheid tegen scheurvorming werden verkregen. Het gehalte butadieen wordt 4 gemeten door middel van NMR.

De onderhavige uitvinding zal hierna aan de hand van een aantal voorbeelden worden toegelicht, waarbij dient te worden opgemerkt dat de onderhavige uitvinding in geen geval tot dergelijke bijzondere voorbeelden is 5 beperkt. De meetresultaten zijn in bijgevoegde tabel samengevat.

Voorbeeld 1

Een in de handel verkrijgbaar materiaal, te weten BASF 486M, high impact polystyreen (HIPS), werd in een gewichtshoeveelheid van 10 % toegevoegd aan EPS-korrels, waarna in aanwezigheid van pentaan een extrusiehandeling werd 10 uitgevoerd. BASF 486M bevat ongeveer 5,5 % butadieen. Het aldus verkregen materiaal werd verkleind en tot een geschuimd vormdeel gevormd, waarvan de dichtheid 20 kg/m3 bedroeg. De hoeveelheid butadieen in het geschuimde vormdeel bedroeg 0,5 %, het gehalte pentaan 5,00 %. De bestandheid tegen scheurvorming werd onderzocht onder toepassing van een vallende hamer van een hoogte vanaf 15 1 meter, welke hamer een gewicht van 2 kg bezit. Uit voorbeeld 1 volgt dat het geschuimde vormdeel reeds na één enkele valbeweging vele scheuren vertoonde. Na het driemaal uitvoeren van voornoemde valtest werden nog meer scheuren in het geschuimde vormdeel waargenomen.

Voorbeeld 2 20 Dezelfde handelingen als in voorbeeld 1 werden herhaald, behalve dat de hoeveelheid BASF 486M 20 % bedroeg en dat de hoeveelheid butadieen 1,1 % bedroeg. De bestandheid tegen scheuren is opnieuw onvoldoende.

Voorbeeld 3

Dezelfde handelingen als in voorbeeld 1 werden herhaald, behalve 25 dat BASF 486M in een hoeveelheid van 30 % werd toegevoegd, waarbij de hoeveelheid butadieen 1,6 % bedroeg. Het geschuimde vormdeel vertoonde na de valtest meteen een aantal scheuren.

Voorbeeld 4

Dezelfde handelingen als in voorbeeld 1 werden herhaald, behalve 30 dat BASF 486M in een hoeveelheid van 40 % werd toegevoegd, waarbij het percentage buadieen in het geschuimde vormdeel 2,2 % bedroeg. De valtest, zoals omschreven in voorbeeld 1, leverde geen scheurvorming in het geschuimde vormdeel op, zelfs na het herhaald uitvoeren van voornoemde test.

5

Voorbeeld 5

Dezelfde handelingen als in voorbeeld 1 werden herhaald, behalve dat Asaflex transparant SBS copolymeer werd toegevoegd in een hoeveelheid van 10 % in plaats van BASF 486M. Het gehalte butadieen in Asaflex bedraagt ongeveer 5 27 %. Het gewichtspercentage butadieen in het geschuimde vormdeel bedroeg 2,7 %, waarbij het geschuimde vormdeel geen scheurvorming vertoonde na de valtest, zelfs na herhaaldelijk gebruik daarvan.

Voorbeeld 6

Dezelfde handelingen als in voorbeeld 5 werden uitgevoerd, 10 behalve dat een gewichtshoeveelheid van 20 % werd toegepast, waarbij het gewichtspercentage butadieen 5,4 % in het geschuimde vormdeel bedroeg. De bestandheid tegen scheurvorming is goed, zelfs na herhaaldelijk uitvoeren daarvan.

Voorbeeld 7

Een in de handel verkrijgbaar EPS-materiaal, te weten Sunpor TM 15 (merk), werd in aanwezigheid van een blaasmiddel geëxtrudeerd en verder verwerkt tot een geschuimd vormdeel, waarvan het gewichtspercentage butadieen 0,7 % bedroeg. De bestandheid tegen scheurvorming is onvoldoende, waarbij reeds na de eerste valtest scheuren in het geschuimde vormdeel werden waargenomen.

Voorbeeld 8 20 Het in de handel verkrijgbare product Arcel, verkregen onder toepassing van een zogenaamde seed polymerisatie waarbij polyetheenkorrels van een via polymerisatie gevormde polystyreencoating zijn voorzien, werd als een ter vergelijking dienend schuimmateriaal toegepast. De gewichtshoeveelheid butadieen bedroeg 0 %. Dit materiaal is in de handel bekend vanwege de goede eigen-25 schappen op het gebied van bestandheid tegen scheurvorming, hetgeen tot uiting komt in de resultaten van de valtest.

Voorbeeld 9

Een standaard type EPS-korrel, verkregen via polymerisatie, werd toegepast ter vervaardiging van een geschuimd vormdeel. Het gewichtspercentage 30 butadieen in het geschuimde vormdeel bedroeg 0 %. De valtest toonde aan dat het geschuimde vormdeel zeer gevoelig is en dat scheurvorming reeds na één valbeweging optrad.

Uit de tabel volgt dat bij de via extrusie verkregen, geschuimde vormdelen (voorbeelden 1 t/m 6) een gehalte butadieen van ten minste 5 6 1,5 gewichtsprocent tot verbetering leidt op het gebied van bestandheid tegen scheurvorming. De voorbeelden 7 t/m 9 zijn voorbeelden die slechts als referentie gelden, welke materialen niet via de onderhavige extrusiemethode zijn verkregen.

7

TO

ra ε co

To α> 1 ra + + ;

> I I » I + + · + I

c* Φ 35 0) k_ ® υ

To TO ^ + + ^+, 0) .0 + + + + o+ .

To Φ TO -. C C C c > £ φ Φ Ο) Φ :=. _ _ £ O <D 0) c « e -° ® ω = σ> o> en <u ^ <u

Si 5 = ® tf tf -c Sc" = w Ο) φ u o c Oc Φ c α> a> c φ to χτ,παφφφφφφ ·£ φ Φ ·£

Ü OUinCk-CwC·- O C O

3 (/oio-SfcaE^É3 w ωω^ο^ο^ο^ a> £ ® «> 2: a)TOCO}oa>ua>u φ φ ο φ > > Φ Ό <Λ Ό </) Ό 10 > ό v) > >9 >P s9 >9 sP sP sP vP v® C ~ 0s o' o'* 0s 0s w*

TO 2- o O O O O O CO O O

vo ra 5 ο ooo o o_ o co _ ° £ jc in in in m" m" in <n m <D a. £ X> (V---------- I— c in r- CO <N Γ-. o o Z "35 ο’ T- t-‘ of of in" o’ φ a> ^ S "a ^ Ό E 3 o 3 >

JO

•n 0CJ)t-0 Ο Ο) Οτ- O) ·=**—·* CN r- CM OJ CM ▼“ CM CM ▼“ Φ </> £ Φ Ξ .tl, σ>

.0 5 iS

Ό oooo ο ο φφ a>

r CM CO ^ r- CM ^ ^ .S

C C C

so φ Φ Φ o' W k- fc- φ φ Φ «+— H— Φ φ Φ l_ l_ k.

CM CM CM CM

T- t- i- T- φ TO B t) U ΰ ΐ Ϊ 9; i saaais s s tilt & « & I “ « s s s s 1*1* 5 .g O) (D <o id id 2 O 2 o £ Tj

£ 00 CO CD OO ~ D. *- CL c- S

2. x o x o "r iï 2* U.U.U.L·. ω ο ω o o_ w '5 co CO co co φ co ra (Λ =8 ^

< < < C 8 m 8 m 3 y CL

CD CD CO CO < CO < CO CO < UJ

5 Φ Φ J3 ^ CM CO Tf If) CD Γ*» OO D)

O

o > 1033014

Claims

1. Werkwijze voor het vervaardigen van een uitgangsmateriaal voor een geschuimd vormdeel, op basis van deeltjesvormig expandeerbaar polystyreen 5 (EPS), met het kenmerk, dat de werkwijze de volgende stappen omvat: i) het aan een extruder toevoeren van deeltjesvormig EPS, blaasmiddel en een poly(styreen-butadieen-stryreen) (SBS) bevattend uitgangsmateriaal, ii) het extruderen van het in i) toegevoerde mengsel, en 10 iii) het materiaal verkregen volgens stap ii) verkleinen tot deeltjes.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat stap i) wordt uitgevoerd in een dubbele schroef extruder.

3. Werkwijze volgens een of meer van de conclusies 1-2, met het kenmerk, dat de hoeveelheid SBS bevattend uitgangsmateriaal zodanig wordt 15 gekozen dat het gewichtspercentage butadieen, berekend op basis van het gewicht van een geschuimd vormdeel, samengesteld uit deeltjes verkregen na stap iii), ten minste 1,5 gew.% bedraagt.

4. Werkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de hoeveelheid SBS bevattend uitgangsmateriaal zodanig wordt gekozen dat het 20 gewichtspercentage butadieen, berekend op basis van het gewicht van een geschuimd vormdeel, samengesteld uit deeltjes verkregen na stap iii), ten minste 2,0 gew.% bedraagt.

5. Werkwijze volgens een of meer van de voorafgaande conclusies, met het kenmerk, dat de werkwijze verder de volgende stappen omvat: 25 iv) het voorschuimen van de deeltjes verkregen na stap iii), v) het besterven van de voorgeschuimde deeltjes verkregen na stap iv), en vi) het omzetten in geschuimde vormdelen van het materiaal verkregen na stap v).

6. Werkwijze volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat stap iv) wordt uitgevoerd met behulp van stoom.

7. Werkwijze volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat stap v) bij kamertemperatuur wordt uitgevoerd.

8. Geschuimd vormdeel op basis van deeltjesvormig expandeerbaar 1033014 polystyreen (EPS), met het kenmerk, dat het gewichtspercentage butadieen, berekend op basis van het gewicht van het geschuimde vormdeel, ten minste 1,5 gew.% bedraagt.

9. Geschuimd vormdeel volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat het 5 gewichtspercentage butadieen, berekend op basis van het gewicht van het geschuimde vormdeel, ten minste 2,0 gew.% bedraagt.

10 1 03 3 0 1 4