NL1037008C2

NL1037008C2 - Deeltjesvormig, expandeerbaar polystyreen alsmede een werkwijze ter bereiding daarvan.

Info

Publication number: NL1037008C2
Application number: NL1037008A
Authority: NL
Inventors: Jan Noordegraaf; Franciscus Petrus Antonius Kuijstermans; Leendert Edelman; Henricus Johanna Swart
Original assignee: Synbra Tech Bv
Priority date: 2009-06-02
Filing date: 2009-06-02
Publication date: 2010-12-07
Also published as: WO2010140882A1; KR20120034638A; CN102459435A; EP2438110A1

Description

f t

Korte aanduiding: Deeltjesvormig, expandeerbaar polystyreen alsmede een werkwijze ter bereiding daarvan.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een deeltjesvormig, 5 expandeerbaar polystyreen (EPS) dat tot een schuim met fijne celstructuur en geringe dichtheid verwerkbaar is en ter verbetering van de brandwerendheid hiervan een brandvertragend materiaal bevat. Verder heeft de onderhavige uitvinding betrekking op een werkwijze ter bereiding van deeltjesvormig, expandeerbaar polystyreen (EPS) waarbij styreenmonomeer in aanwezigheid van een of meer 10 toeslagstoffen onder verhoogde temperatuur wordt onderworpen aan een polymerisatiereactie.

Uit de Europese octrooipublicatie EP 1 514 895 ten name van de onderhavige aanvrager is het in de aanhef vermelde polystyreen bekend, waarbij als brandvertragend materiaal grafiet, in het bijzonder grafiet van het type 15 expandeerbaar grafiet, in een hoeveelheid van 40-80 gew.% is toegepast.

Het Amerikaanse octrooi 3.063.954 heeft betrekking op een methode ter bereiding van vlamvertragende, expandeerbare polystyreendeelfjes waarbij een waterige suspensie van een oplossing van styreenmonomeer en gebromeerd polystyreen wordt gevormd, waarbij vernoemde oplossing wordt 20 gepolymeriseerd door temperatuurverhoging en het vervolgens toevoegen van een vluchtige koolwaterstofverbinding, in het bijzonder een mengsel van isopentaan en n-pentaan, om de koolwaterstofverbinding in vernoemde deeltjes in te bouwen waardoor de deeltjes expandeerbaar worden.

De Amerikaanse octrooiaanvrage US 2007/0238794 heeft 25 betrekking op een methode ter bereiding van vlamvertragende, expandeerbare styreenpolymeren, waarbij een organische broomverbinding als vlamvertrager en een peroxide als synergist worden toegepast. De vlamvertrager wordt vooraf gemengd in de styreenpolymeersmelt en toegevoegd aan een blaasmiddel bevattende styreenpolymeersmelt, waarna in een extruder extrusie geschiedt.

30 Het Amerikaanse octrooi US 5,112,898 heeft betrekking op een vlamvertraagde, hoge impact polystyreenverbinding, omvattende een combinatie van hoge impact polystyreen, een op antimoon gebaseerde synergist en gebromeerde polystyreen van laag molecuulgewicht, te weten oligomeren met een polymerisatiegraad liggend tussen 3 en 20. De effectieve hoeveelheid gebromeerd 1037008 ( 2 polystyreenoligomeer ligt in het gebied 3 - 20 gew.%, op basis van het totaal gewicht oligomeer en polystyreenverbinding.

Deeltjesvormig, expandeerbaar polystyreen (EPS) wordt naast de toepassing als verpakkingsmateriaal veelal voor constructiedoeleinden toegepast, 5 bijvoorbeeld als panelen in de woningbouw. Aan dergelijke panelen worden bijzondere eisen gesteld ten aanzien van onder meer warmte-isolatie, geluidsisolatie en brandvertragendheid. De onderhavige uitvinding ziet met name toe op het ontwikkelen van een deeltjesvormig, expandeerbaar polystyreen (EPS) waarin de brandvertragendheid van materialen, waarin EPS is verwerkt, is geoptimaliseerd, 10 hetgeen betekent dat dergelijke toepassingen moeten voldoen aan de thans geldende strenge brandeisen, in het bijzonder de DIN 1402-B2 test.

Een ander aspect van de toepassing van brandvertragende middelen in op EPS gebaseerde materialen is de milieubelasting. Na de technische, dan wel economische levensduur van de materialen waarin EPS is verwerkt zullen 15 dergelijke materialen als afvalstroom worden beschouwd, waarbij het wenselijk is dat de milieubelasting tot een minimum is beperkt. Dit betekent dat de hoeveelheid en type brandvertragende materialen zodanig moeten worden gekozen dat de belasting van het milieu tot een minimum is beperkt.

Het doel van de onderhavige uitvinding is aldus het verschaffen van 20 een deeltjesvormig, expandeerbaar polystyreen (EPS), waarin een brandvertragend materiaal is opgenomen, waarbij het aldus verkregen polystyreen aan de strenge eisen op het gebied van brandvertragendheid voldoet.

Een ander doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van deeltjesvormig, expandeerbaar polystyhreen (EPS), waarbij de hoeveelheid 25 brandvertragend materiaal tot een minimum is beperkt en waarbij tevens de milieubelasting van het eindproduct gering is.

De onderhavige uitvinding zoals vermeld in de aanhef wordt gekenmerkt doordat zich in de polystyreendeeltjes als brandvertragend materiaal gebromeerd polystyreen in een hoeveelheid van 0,5-5 gew.% bevindt, op basis van 30 de hoeveelheid styreenpolymeer.

Een of meer van de hiervoor genoemde doelstellingen worden onder toepassing van het voornoemde gebromeerde polystyreen bereikt. Het verdient met name de voorkeur dat de hoeveelheid gebromeerd polystyreen als brandvertragend materiaal 1-3 gew.% bedraagt, op basis van de hoeveelheid 3 styreenpolymeer, waarbij de onderhavige uitvinders hebben geconstateerd dat het molecuulgewicht van gebromeerd polystyreen bij voorkeur in het gebied 10.000-400.000, met name 120.000-280.000 ligt.

Een bijzonder goede brandvertragende werking is verkregen indien 5 het gehalte broom in gebromeerd polystyreen ten hoogste 50 gew.% bedraagt, met name wanneer het gehalte broom in gebromeerd polystryreen in het gebied 20-40 gew.% ligt.

De brandvertragende werking van het onderhavige gebromeerde polystyreen in EPS wordt met name waargenomen indien aan het brandvertragende 10 materiaal een synergist van het type peroxide is toegepast. Als geschikte synergist wordt dicumylperoxide genoemd, in het bijzonder in een hoeveelheid van 0,1-3 gew.%, met name 0,5-2 gew.%, op basis van de hoeveelheid styreenpolymeer. De onderhavige uitvinders hebben geconstateerd dat de combinatie van voornoemde synergist en gebromeerd polystyreen ertoe leidt dat de hoeveelheid 15 gebromeerd polystyreen voor het voldoen aan de thans geldende eis volgens DIN 1402-B2 aanzienlijk kan worden verlaagd ten opzichte van EPS waarin slechts gebromeerd polystyreen zonder voornoemde synergist is toegepast.

Het verdient met name de voorkeur dat slechts gebromeerd polystyreen als brandvertragend materiaal wordt toegepast, doch er zijn ook 20 toepassingen mogelijk waarin de aanwezigheid van grafiet, naast andere toeslagstoffen, zoals bijvoorbeeld metaaloxiden, metaalpigmenten, silicaten, glasvezels, blaasmiddelen, wenselijk is.

De onderhavige uitvinding heeft verder betrekking op een werkwijze ter bereiding van een deeltjesvormig, expandeerbaar polystyreen (EPS), zoals 25 vermeld in de aanhef, waarbij, voordat de polymerisatiereactie plaatsvindt, aan het styreenmonomeer gebromeerd polystyreen in een hoeveelheid van 0,5-5 gew.%, op basis van de hoeveelheid polystyreen, wordt toegevoegd, waarna in aanwezigheid van een of meer toeslagstoffen de polymerisatiereactie wordt uitgevoerd. Als een met name geschikte toeslagstof wordt een synergist van het type peroxide, in het 30 bijzonder dicumylperoxide, in een hoeveelheid van 0,1-3 gew.%, in het bijzonder 0,5-2 gew.%, op basis van de hoeveelheid styreenpolymeer, genoemd.

Na het polymeriseren en het aansluitend afkoelen van de reactorinhoud is het wenselijk dat de aldus gevormde EPS-deeltjes van een coating worden voorzien, waarbij als geschikte coating wordt verwezen naar een coating

* I

4 zoals geopenbaard in de Europese octrooiaanvrage EP 1 907 461 ten name van de onderhavige aanvrager, welke Europese aanvrage hier ten aanzien van de bijzondere coating volledig als ingelast kan worden beschouwd. Na het voorzien van de aldus gepolymeriseerde EPS-deeltjes van voornoemde coating vindt in het 5 bijzonder een voorschuiming tot een gewenste dichtheid in het gebied van 10-30 kg/m3 plaats, waarbij de aldus voorgeschuimde deeltjes verder in een pers tot een gewenst vormdeel worden verwerkt, bijvoorbeeld een isolatiepaneel.

Naast de hiervoor genoemde polymerisatiemethode is het ook mogelijk expandeerbaar polystyreen (EPS) via een extrusieproces, zoals bekend uit 10 de internationale aanvrage WO 00/43442, te bereiden, waarbij aan een extruder styreenpolymeer wordt toegevoerd in aanwezigheid van een of meer toeslagstoffen, waaronder als brandvertragend materiaal gebromeerd polystyreen, waarbij in de extruder een menging plaatsvindt, waarbij het geëxtrudeerde materiaal wordt afgekoeld en verder tot deeltjes verkleind. Het is echter ook mogelijk om in een 15 extruder styreenpolymeer samen met het gebromeerde polystyreen als brandvertragend materiaal te verwerken, waarna het aldus verkregen tussenmateriaal aan een impregnatiebehandeling met blaasmiddel wordt onderworpen ter verkrijging van een basismateriaal, welk basismateriaal verder wordt afgekoeld en tot deeltjes verwerkt.

20 De onderhavige uitvinding zal hierna aan de hand van een voorbeeld worden toegelicht waarbij echter wordt opgemerkt dat de onderhavige uitvinding in geen geval tot een dergelijk bijzonder voorbeeld is beperkt.

Voorbeeld

Aan een doseervat wordt gebromeerd polystyreen (bromidegehalte: 25 41 gew.%) in een hoeveelheid van 1,1 gew.%, op basis van de hoeveelheid te verkrijgen styreenpolymeer, toegevoegd aan een hoeveelheid styreenmonomeer. Na oplossen wordt de aldus verkregen oplossing toegevoerd naar een polymerisatiereactor, waarbij tevens dicumylperoxide in een gewichtsverhouding van 0,3 gew.% in aanwezigheid van de voor polymerisatie gebruikelijke 30 toeslagstoffen, zoals initiatoren, toegevoegd. De inhoud van de polymerisatiereactor wordt naar 92 °C verwarmd, waarbij aansluitend als blaasmiddel pentaan wordt toegevoegd. De reactorinhoud wordt vervolgens naar 120 °C verder verwarmd waarna de polymerisatiereactie zich voltrekt. Nadat de reactorinhoud is afgekoeld wordt het geheel gedroogd en de aldus gevormde korrels worden uitgezeefd. De 5 aldus verkregen korrels worden van een coating, zoals geopenbaard in de Europese aanvrage EP 1 907 461, voorzien en voorgeschuimd tot een dichtheid van 20 kg/m3. Na een maturingtijd van ten minste 4 uren worden de aldus voorgeschuimde korrels tot een plaat verder verwerkt.

5 De aldus verkregen plaat wordt aan een brandtest volgens DIN 1402-B2 onderworpen en de onderzochte materialen voldeden allemaal aan de B2-test.

10 1037008

Claims

1. Deeltjesvormig, expandeerbaar polystyreen (EPS) dat tot een schuim met fijne celstructuur en geringe dichtheid verwerkbaar is en ter verbetering 5 van de brandwerendheid hiervan een brandvertragend materiaal bevat, met het kenmerk, dat zich in de polystyreendeeltjes als brandvertragend materiaal gebromeerd polystyreen in een hoeveelheid van 0,5-5 gew.% bevindt, op basis van de hoeveelheid styreenpolymeer.

2. Deeltjesvormig, expandeerbaar polystyreen (EPS) volgens 10 conclusie 1, met het kenmerk, dat de hoeveelheid gebromeerd polystyreen als brandvertragend materiaal 1-3 gew.% bedraagt, op basis van de hoeveelheid styreenpolymeer.

3. Deeltjesvormig, expandeerbaar polystyreen (EPS) volgens een of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het molecuulgewicht van 15 gebromeerd polystyreen in het gebied 10.000-400.000, met name 120.000-280.000 ligt.

4. Deeltjesvormig, expandeerbaar polystyreen (EPS) volgens een of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het gehalte broom in gebromeerd polystyreen ten hoogste 50 gew.% bedraagt.

5. Deeltjesvormig, expandeerbaar polystyreen (EPS) volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat het gehalte broom in gebromeerd polystryreen in het gebied 20-40 gew.% ligt.

6. Deeltjesvormig, expandeerbaar polystyreen (EPS) volgens een of meer van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het brandvertragende 25 materiaal in aanwezigheid van een synergist van het type peroxide is toegepast.

7. Deeltjesvormig, expandeerbaar polystyreen (EPS) volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat dicumylperoxide als synergist is toegepast in een hoeveelheid van 0,1-3 gew.%, in het bijzonder 0,5-2 gew.%, op basis van de hoeveelheid styreenpolymeer.

8. Werkwijze ter bereiding van deeltjesvormig, expandeerbaar polystyreen (EPS) waarbij styreenmonomeer in aanwezigheid van een of meer toeslagstoffen onder verhoogde temperatuur wordt onderworpen aan een polymerisatiereactie, met het kenmerk, dat, voordat de polymerisatiereactie plaatsvindt, aan het styreenmonomeer gebromeerd polystyreen wordt toegevoegd in 1 0 3 7 0 08 - een hoeveelheid van 0,5-5 gew.%, op basis van de hoeveelheid styreenpolymeer, waarna in aanwezigheid van een of meer toeslagstoffen de polymerisatiereactie wordt uitgevoerd.

9. Werkwijze volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat na 5 polymerisatie en afkoelen de aldus gevormde EPS-deeltjes van een coating worden voorzien en worden voorgeschuimd tot een dichtheid in het gebied van 10-30 kg/m3.

10. Werkwijze volgens een of meer van de conclusies 8-9, met het kenmerk, dat de voorgeschuimde deeltjes in een pers tot een vormdeel verder worden verwerkt. 10 1037008