WO2015070985A1 - Verwendung einer polymerzusammensetzung für ein geschäumtes wärmedämmelement zur zumindest partiellen ausfüllung des hohlraums eines rollladenkastens, dadurch erhaltenes geschäumtes wärmedämmelement sowie verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Verwendung einer polymerzusammensetzung für ein geschäumtes wärmedämmelement zur zumindest partiellen ausfüllung des hohlraums eines rollladenkastens, dadurch erhaltenes geschäumtes wärmedämmelement sowie verfahren zu seiner herstellung Download PDF

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Steven Schmidt
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Andreas ROSENZWEIG
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Definitions

  • the present invention is in the field of use of polymer compositions for a foamed thermal insulation element for at least partially filling the cavity of a roller shutter box, on such a foamed thermal insulation element and on a method for its production.
  • foamed thermal insulation element To improve the thermal insulation of roller shutter boxes in the open state of the shutter not occupied by the winding shaft and the roller shutter itself cavity in the interior of the roller shutter box is filled to a large extent by a foamed thermal insulation element.
  • foamed thermal insulation elements are described in the prior art. Examples which may be mentioned are DE 298 06 310 U1 and DE 10 2004 056 703 A1.
  • foamed thermal insulation elements are produced in particular from graphite-containing polystyrene, with generally foams on thermoplastic as well as thermoset-based foams being used.
  • a very well insulating polyurethane foam insulation is described in WO 201/032193 A2.
  • the roller shutter box facing side of the foamed dresseddämmelements is often covered by a metal foil.
  • Such foamed thermal insulation elements are produced, for example, by introducing the polymer composition to be foamed into a suitable mold and heating it to form foam. Due to the foaming, the mold is completely filled by the foam material, whereby the foamed thermal insulation element is formed. Then it can be removed from the mold.
  • the present invention seeks to provide the use of a polymer composition for a foamed thermal insulation element for at least partially filling the cavity of a roller shutter box, which overcomes the disadvantages of the prior art.
  • the resulting foamed thermal insulation element should have a high and stable over a longer period of insulating effect.
  • the foamed thermal insulation element according to the invention should be available with a reduced use of material.
  • the present invention is also in the provision of such a foamed thermal insulation element and a method for its preparation.
  • a foamed heat-insulating member made of a polymer foam having a low thermal conductivity, which is advantageously retained over a long period of time, is obtained when the polymer foam is heated by heating a polymer composition of 20 parts by weight to 80 parts by weight Total weight of components (A) and (B), of a polymer material as component (A), 20 parts by weight to 80 parts by weight, based on the total weight of components (A) and (B), polymeric micro hollow body as component (B) and possibly conventional Additives, wherein the polymeric microballoons comprise a shell of a polymer and a liquid propellant incorporated therein, the boiling point of which is below the glass transition temperature of the polymer of the shell, and the polymeric microspheres are substantially impermeable to the propellant in the liquid or gaseous state.
  • the polymer foam obtained is comparatively soft compared to conventional polyurethane foams.
  • the present invention is the use of a polymer composition which
  • the present invention resides in a foamed thermal insulation element for at least partial filling of the cavity of a roller shutter box, which has been obtained by a foaming process using a polymer composition according to the invention.
  • the present invention is also in a process for producing a foamed heat-insulating element according to the invention for at least partially filling the cavity of a roller shutter box, the method comprising the step of curing or heating a polymer composition
  • the parts by weight described herein are in parts by weight or by weight, and each refer to the total weight of components (A) and (B) as 100 parts by weight and 100% by weight, respectively.
  • solid liquid
  • gaseous refer to the state of matter of the subject material at room temperature and normal pressure, unless otherwise specified.
  • substantially means” to the liquid blowing agent impermeable ", that after a period of 10 years at least 70% by weight, preferably at least 80% by weight of the liquid propellant initially incorporated in the polymeric micro-hollow bodies is present in the polymeric micro-hollow bodies.
  • polymeric micro-hollow bodies used according to the invention are described, for example, in US Pat. No. 3,615,972. With regard to the materials and the composition, structure, properties and preparation of the polymeric micro-hollow bodies used in the invention, including the liquid propellant contained therein, reference is expressly made to US 3,615,972.
  • the polymeric micro-hollow bodies described therein are used in the prior art in small proportions by weight of usually 1 wt .-% to 5 wt .-% for the formation of foamed polymeric moldings.
  • thermoplastic polymers such as polyethylene (especially high density polyethylene HDPE) and polypropylene (especially polypropylene random polypropylene PP-R), polystyrene, and polymers based on
  • Ethylene-vinyl acetate monomers EVA
  • thermosetting polymers such as epoxy resins, phenol-formaldehyde resins, urea-formaldehyde resins and melamine-formaldehyde resins are also preferred as materials for the polymer material as component (A).
  • polymeric urethane-alkyd resins, polymeric acrylic resins, polymeric alkyd resins and polymeric epoxy resins are also used as preferred materials for the polymer material as component (A) in the polymer composition used in the present invention.
  • the polymeric hollow bodies used according to the invention very particularly preferably are expandable hollow microspheres, which can be converted by expansion into expanded hollow microspheres.
  • Such hollow microspheres are constructed essentially of a gas-tight, polymeric outer layer and a liquid or gaseous propellant enclosed therein.
  • the outer layer of these polymeric hollow microspheres usually behaves like a thermoplastic both in the unexpanded and in the expanded state, so that softening and thereby expansion of the expandable hollow microspheres is made possible when the expanded blowing agent included in the polymeric micro hollow body due to an increase in temperature.
  • Preferred materials for the polymeric hollow microspheres or hollow microspheres are homopolymers and / or copolymers of monomers, such as acrylic acid, acrylic acid esters, methacrylic acid, methacrylic acid esters, styrene, acrylonitrile, methacrylonitrile and similar monomers, and mixtures of said monomers.
  • the liquid blowing agent be incorporated in the polymeric microcavities at room temperature in a volume fraction, based on the total volume of the polymeric microbubbles, of at least 20 volume percent, preferably 50 volume percent to 95 volume percent.
  • Preferred liquid propellants according to the present invention are lower hydrocarbons such as propane, n-butane, isobutane, isopentane, n-pentane, neopentane, cyclopentane, hexane, cyclohexane, heptane and butyl ether, and halogenated hydrocarbons such as methyl chloride, methylene chloride, trichloromethane, trichlorofluoromethane and dichlorodifluoromethane used.
  • the polymeric micro hollow body can be prepared by known methods, as are known for example from US 3,615,972. By the expansion process, the average diameter of the polymeric hollow microspheres is usually extended to about three to six times.
  • Suitable hollow microspheres are commercially available, both in expanded and unexpanded form, for example under the trade name "Expancel®” from Akzo Nobel Expanded hollow microbodies are preferred in combination with thermosetting polymer materials as component (A) and expandable hollow microbodies are preferred with thermoplastic Polymer materials used as component (A).
  • the polymeric microballoons, especially the polymeric hollow microspheres have an average particle diameter of 0.01 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ to 50, particularly preferably from 5 to 30 ⁇ ⁇ have in the unexpanded state.
  • the mean particle diameter of the polymeric micro hollow body in the expanded state is preferably 0.03 ⁇ to 300 ⁇ , more preferably 15 ⁇ to 180 ⁇ .
  • the mean particle diameter of the polymeric micro hollow bodies is usually and herein referred to as the D 50 value. This can be determined for example by means of light scattering. A method of determining the D50 value, for example, is described in Akzo Nobel Technical Bulletin No. 3B.
  • the proportion of the polymeric microballoons as the component (B) is preferably 30 parts by weight to 75 parts by weight based on the total weight of the components (A) and (B) in the polymer composition. If the proportion by weight of the polymeric microbubbles as component (B) is within these limits, a polymer foam is obtained which has a particularly low density and low thermal conductivity.
  • the amount of the polymer material as the component (A) is preferably 20 parts by weight to 45 parts by weight based on the total weight of the components (A) and (B) in the polymer composition. Accordingly, the proportion of the polymeric micro hollow bodies as the component (B) is preferably 55 parts by weight to 80 parts by weight based on the total weight of the components (A) and (B) in the polymer composition.
  • Component (C) describes customary additives which may be present in effective amounts in the polymer composition used according to the invention.
  • additives for example, stabilizers (in an amount of 0.6 parts by weight to 5 parts by weight, preferably about 2.5 parts by weight, preferably calcium-zinc stabilizers, tin stabilizers, calcium organic stabilizers, lead stabilizers and the like), stabilizers phenol- or phosphite-based lubricant, (preferably in an amount of 0.01 parts by weight to 3 parts by weight, more preferably about 0.3 parts by weight, for example, polyethylene or polypropylene waxes, ester waxes of glycols, glycerol, penta and dipentaerythritol or other polyols with suitable Carboxylic acids, montan waxes, paraffin waxes, metal soaps and the like), pigments (preferably in an amount of 0.01 parts by weight to 6 parts by weight, for example titanium dioxide, calcium sulfate, ultramarine blue, carbon black
  • Methyl methacrylate polymers and copolymers and fluorine-containing polymers include structuring agents (in any desired amounts, for example glass beads, epoxy resins, acrylate resins and the like), impact modifiers (in an amount of 0 parts by weight to 8 parts by weight, preferably about 4 parts by weight, for example, acrylate modifiers, chlorinated polyethylene, olefin copolymers or rubbers and the like), inorganic fillers or reinforcing agents (in an amount of 2 parts by weight to 40 parts by weight , preferably about 15 parts by weight, for example, chalk, limestone, marble, talc, precipitated calcium carbonate and the like), antistatic agents, UV absorbers, effect pigments and the like.
  • the effective amounts of the possible additives of component (C) are known in the art. The above proportions by weight in turn relate in each case to the sum of the components (A) and (B) in the polymer composition used according to the invention as 100 parts by weight.
  • the polymer composition used in the present invention can be obtained by mixing components (A), (B) and optionally (C). This is conveniently done immediately prior to processing by mixing the preferably solid, powdery components (A), (B) and (C) of the polymer composition in conventional, conventional mixing devices.
  • the foamed heat-insulating elements when using a polymer composition with thermoplastic component (A) and expandable microcavities as component (B) and optionally a component (C), the polymer compositions used according to the invention are known per se in a person skilled in the art filled into appropriate molds and depending on the nature of the polymer composition and the size of the desired foamed thermal insulation element over a period of 30 seconds to 4 hours, preferably 3 minutes to
  • the heating can be done by a conventional oven or an infrared radiator.
  • component (B) and optionally a component (C) the components are mixed in conventional mixing apparatus familiar to the person skilled in the art.
  • the polymer compositions are filled into appropriate molds and cured at room temperature for preferably 6 to 48 hours, in particular for 30 minutes to 2 hours at a temperature of 40 ° C to 120 ° C, preferably 60 ° C to 100 ° C.
  • the heating can in turn be done by a conventional oven or an infrared radiator.
  • one side of the foamed heat-insulating element is to be laminated with a metal foil, the metal foil is inserted into the corresponding position of the mold before the polymer composition is filled.
  • the foamed thermal insulation elements obtained by such a procedure have a very low density, so that a foamed thermal insulation element can be obtained using a very small amount of material.
  • the resulting foamed thermal insulation elements have a low thermal conductivity, which is advantageously maintained over a long period of time.
  • the thus obtained foamed heat-insulating elements had a density of 70 to 90 kg / m 3 and a thermal conductivity 0.031 to 0.033 W / mK.
  • foamed thermal insulation elements of a roller shutter box were obtained, which completely filled the respective steel molds and could be removed without residue from the respective mold after cooling.
  • the thermal conductivities of the polymer foams of the foamed thermal insulation elements ranged from 0.031 W / mK to 0.037 W / mK, the density of the polymer foams being 8 kg / m 3 to 12 kg / m 3 .
  • the lowest thermal conductivity was achieved using 65 parts by weight of micro hollow bodies and 35 parts by weight of ethylene vinyl acetate monomer based polymer material.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Verwendung einer PolymerZusammensetzung, umfassend • (D) 20 Gewichtsteile bis 80 Gewichtsteile, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten (A) und (B), eines Polymermaterials; • (E) 20 Gewichtsteile bis 80 Gewichtsteile, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten (A) und (B), polymerer Mikrohohlkorper; und ggf. • (F) übliche Zusatzstoffe für ein geschäumtes Wärmedämmelement zur zumindest partiellen Ausfüllung des Hohlraums eines Rollladenkastens, wobei die polymeren Mikrohohlkorper eine Hülle aus einem Polymer und ein darin aufgenommenes flüssiges Treibmittel umfassen, dessen Siedepunkt unterhalb der Glasübergangstemperatur des Polymers der polymeren Mikrohohlkorper liegt, und die polymeren Mikrohohlkorper gegenüber dem Treibmittel im flüssigen oder gasförmigen Zustand im Wesentlichen undurchlässig sind. Darüber hinaus bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Wärmedämmelement zur zumindest partiellen Ausfüllung des Hohlraums eines Rollladenkastens, das unter erfindungsgemäßer Verwendung einer Polymer-Zusammensetzung erhalten worden ist. Letztlich bezieht sich die vorliegende Erfindung auch auf ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen geschäumten Wärmedämmelements zur zumindest partiellen Ausfüllung des Hohlraums eines Rollladenkastens, wobei das Verfahren die Stufe des Aushärtens oder Erwärmens einer PolymerZusammensetzung, umfassend • (D) 20 Gewichtsteile bis 80 Gewichtsteile, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten (A) und (B), eines Polymermaterials; • (E) 20 Gewichtsteile bis 80 Gewichtsteile, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten (A) und (B), polymerer Mikrohohlkorper; und ggf. • (F) übliche Zusatzstoffe in einer geeigneten Form umfasst.

Description

Verwendung einer Polymerzusammensetzung für ein geschäumtes Wärmedämmelement zur zumindest partiellen Ausfüllung des Hohlraums eines Rollladenkastens, dadurch erhaltenes geschäumtes Wärmedämmelement sowie Verfahren zu seiner
Herstellung
Die vorliegende Erfindung liegt auf dem Gebiet der Verwendung von Polymer-Zusammensetzungen für ein geschäumtes Wärmedämmelement zur zumindest partiellen Ausfüllung des Hohlraums eines Rollladenkastens, auf ein derartiges geschäumtes Wärmedämmelement sowie auf ein Verfahren zu seiner Herstellung.
Zur Verbesserung der thermischen Isolierung von Rollladenkästen wird der im geöffneten Zustand des Rollladens nicht von der Wickelwelle und dem Rollladen selbst eingenommene Hohlraum im Inneren des Rollladenkastens zu einem großen Teil von einem geschäumten Wärmedämmelement ausgefüllt. Derartige geschäumte Wärmedämmelemente sind im Stand der Technik beschrieben. Als Beispiele dafür seien die DE 298 06 310 U1 und die DE 10 2004 056 703 A1 genannt. Gegenwärtig werden solche geschäumten Wärme- dämmelemente insbesondere aus graphithaltigem Polystyrol hergestellt, wobei allgemein sowohl Schäume auf thermoplastischer als auch Schäume auf duroplastischer Basis zum Einsatz kommen. Ein sehr gut dämmender Polyurethan-Dämmschaum ist in der WO 201 /032193 A2 beschrieben. Die dem Rollladenkasten zugewandte Seite des geschäumten Wärmedämmelements ist häufig durch eine Metallfolie kaschiert. Hergestellt werden derartige geschäumte Wärmedämmelemente beispielsweise dadurch, dass die zu schäumende Polymerzusammensetzung in eine geeignete Form eingebracht wird und zur Schaumbildung erhitzt wird. Durch die Schaumbildung wird die Form vollständig durch das Schaummaterial ausgefüllt, wodurch das geschäumte Wärmedämmelement gebildet wird. Danach kann es aus der Form entnommen werden.
Nachteilig an derartigen Polyurethan-Dämmschäumen wird gesehen, dass mit diesen eine alterungsbedingte Zunahme der Wärmeleitfähigkeit einhergeht, d.h. die Dämmwirkung von Polyurethan-Schäumen nimmt mit der Zeit ab. Damit liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Verwendung einer Polymer-Zusammensetzung für ein geschäumtes Wärmedämmelement zur zumindest partiellen Ausfüllung des Hohlraums eines Rollladenkastens zur Verfügung zu stellen, die die Nachteile des Stands der Technik überwindet. Insbesondere soll das so erhaltene geschäumte Wärmedämmelement eine hohe und über einen längeren Zeitraum stabile Dämmwirkung aufweisen. Darüber hinaus soll das erfindungsgemäße geschäumte Wärmedämmelement mit verringertem Materialeinsatz erhältlich sein. Letztlich liegt die vorliegende Erfindung auch in der Bereitstellung eines derartigen geschäumte Wärmedämmelement sowie eines Verfahrens zu seiner Herstellung.
Diese und andere Aufgaben werden durch die Verwendung einer Polymer-Zusammensetzung mit den Merkmalen des Anspruches 1 , durch ein geschäumtes Wärmedämmelement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 bzw. durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den davon abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wurde erkannt, dass ein geschäumtes Wärmedämmelement aus einem Polymerschaum mit geringer Wärmeleitfähigkeit, die vorteilhafterweise über einen langen Zeitraum erhalten bleibt, erhalten wird, wenn der Polymerschaum durch Erwärmen einer Polymer-Zusammensetzung, die 20 Gewichtsteile bis 80 Gewichtsteile, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten (A) und (B), eines Polymermaterials als Komponente (A), 20 Gewichtsteile bis 80 Gewichtsteile, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten (A) und (B), polymerer Mikrohohlkörper als Komponente (B) und ggf. übliche Zusatzstoffe umfasst, wobei die polymeren Mikrohohlkörper eine Hülle aus einem Polymer und ein darin aufgenommenes flüssiges Treibmittel umfassen, dessen Siedepunkt unterhalb der Glasübergangstemperatur des Polymers der Hülle liegt und die polymeren Mikrohohlkörper gegenüber dem Treibmittel im flüssigen oder gasförmigen Zustand im Wesentlichen undurchlässig sind. Der erhaltene Polymerschaum ist gegenüber üblichen Polyurethan-Schäumen vergleichsweise weich.
Dementsprechend liegt die vorliegende Erfindung in der Verwendung einer Polymer- Zusammensetzung, die
(A) 20 Gewichtsteile bis 80 Gewichtsteile, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten (A) und (B), eines Polymermaterials; (B) 20 Gewichtsteile bis 80 Gewichtsteile, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten (A) und (B), polymerer Mikrohohlkörper; und ggf.
(C) übliche Zusatzstoffe
umfasst, für ein geschäumtes Wärmedämmelement zur zumindest partiellen Ausfüllung des Hohlraums eines Rollladenkastens, wobei die polymeren Mikrohohlkörper eine Hülle aus einem Polymer und ein darin aufgenommenes flüssiges Treibmittel umfassen, dessen Siedepunkt unterhalb der Glasübergangstemperatur des Polymers der polymeren Mikrohohlkörper liegt und die polymeren Mikrohohlkörper gegenüber dem Treibmittel im flüssigen oder gasförmigen Zustand im Wesentlichen undurchlässig sind. Weiter liegt die vorliegende Erfindung in einem geschäumten Wärmedämmelement zur zumindest partiellen Ausfüllung des Hohlraums eines Rollladenkastens, das durch einen Aufschäumprozess unter erfindungsgemäßer Verwendung einer Polymer-Zusammensetzung erhalten worden ist. Letztlich liegt die vorliegende Erfindung auch in einem Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen geschäumten Wärmedämmelements zur zumindest partiellen Ausfüllung des Hohlraums eines Rollladenkastens, wobei das Verfahren die Stufe des Aushärtens oder Erwärmens einer Polymer-Zusammensetzung, umfassend
(A) 20 Gewichtsteile bis 80 Gewichtsteile, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten (A) und (B), eines Polymermaterials;
(B) 20 Gewichtsteile bis 80 Gewichtsteile, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten (A) und (B), polymerer Mikrohohlkörper; und ggf.
(C) übliche Zusatzstoffe
in einer geeigneten Form umfasst.
Die hierin beschriebenen Gewichtsanteile sind in Gewichtsteilen oder Gew.-% angegeben und beziehen sich jeweils auf das Gesamtgewicht der Komponenten (A) und (B) als 100 Gewichtsteile bzw. 100 Gew.-%. Wie hierhin verwendet, beziehen sich die Ausdrücke „fest",„flüssig" und„gasförmig" auf den Aggregatszustand des betreffenden Materials bei Raumtemperatur und Normaldruck, sofern nichts anderes angegeben ist. Wie hierhin verwendet, bedeutet der Begriff„gegenüber dem flüssigen Treibmittel im Wesentlichen undurchlässig", dass nach einem Zeitraum von 10 Jahren noch mindestens 70 Gew-%, bevorzugt mindestens 80 Gew-% des ursprünglich in den polymeren Mikrohohlkörpern aufgenommenen flüssigen Treibmittels in den polymeren Mikrohohlkörpern vorhanden ist. Diese Undurchlässigkeit der polymeren Mikrohohlkörper gegenüber dem Treibmittel im flüssigen und gasförmigen Zustand trägt dazu bei, dass die niedrige Wärmeleitfähigkeit des erfindungsgemäß eingesetzten Schaummaterials über einen langen Zeitraum erhalten bleibt. Erfindungsgemäß verwendete polymere Mikrohohlkörper sind beispielsweise in der US 3,615,972 beschrieben. Hinsichtlich der Materialien und der Zusammensetzung, des Aufbaus, der Eigenschaften und Herstellung der erfindungsgemäß verwendeten polymeren Mikrohohlkörper einschließlich des darin enthaltenen flüssigen Treibmittels wird ausdrücklich auf die US 3,615,972 Bezug genommen. Die darin beschriebenen polymeren Mikrohohlkörper werden im Stand der Technik in geringen Gewichtsanteilen von üblicherweise 1 Gew.-% bis 5 Gew.-% zur Bildung von geschäumten polymeren Formteilen eingesetzt.
Als geeignete Materialien für das Polymermaterial als Komponente (A) in der erfindungsgemäß verwendeten Polymer-Zusammensetzung haben sich sämtliche Polymere erwiesen, die einen Schmelzpunkt oder Glasübergangspunkt unter der Expansionsstarttemperatur der polymeren Mikrohohlkörper liegt. Die Expansionsstarttemperatur der polymeren Mikrohohlkörper liegt üblicherweise zwischen 90°C und 150°C, insbesondere bei etwa 120°C. Als bevorzugte Materialien für das Polymermaterial als Komponente (A) in der erfindungsgemäß verwendeten Polymer-Zusammensetzung haben sich thermoplastische Polymere wie Polyethylen (insbesondere Polyethylen hoher Dichte HDPE) und Polypropylen (insbesondere statistisches Polypropylen PP-R), Polystyrol, sowie Polymere auf Basis von
Ethylen-Vinylacetat-Monomeren (EVA) sowie Gemische, Copolymere und Blends der genannten Polymere erwiesen. Darüber hinaus sind auch duroplastische Polymere wie Epoxidharze, Phenol-Formaldehydharze, Harnstoff-Formaldehydharze und Melaminformalde- hydharze als Materialien für das Polymermaterial als Komponente (A) bevorzugt. Letztlich werden auch polymere Urethan-Alkyd-Harze, polymere Acrylharze, polymere Alkydharze sowie polymere Epoxidharze als bevorzugte Materialien für das Polymermaterial als Komponente (A) in der erfindungsgemäß verwendeten Polymer-Zusammensetzung eingesetzt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei den erfindungsgemäß verwendeten polymeren Hohlkörpern ganz besonders bevorzugt um expandierbare Mikrohohlkugeln, die durch Expansion in expandierte Mikrohohlkugeln überführt werden können. Derartige Mikrohohlkugeln sind im Wesentlichen aus einer gasdichten, polymeren Außenschicht und einem darin eingeschlossenen, flüssigen oder gasförmigen Treibmittel aufgebaut. Die Außenschicht dieser polymeren Mikrohohlkugeln verhält sich sowohl im nicht expandierten als auch im expandierten Zustand üblicherweise wie ein Thermoplast, damit ein Erweichen und dadurch die Expansion der expandierbaren Mikrohohlkugeln ermöglicht wird, wenn sich das in die polymere Mikrohohlkörper eingeschlossene Treibmittel aufgrund einer Temperaturerhöhung ausdehnt.
Bevorzugte Materialien für die polymeren Mikrohohlkörper bzw. Mikrohohlkugeln sind Ho- mopolymere und/oder Copolymere von Monomeren, wie Acrylsäure, Acrylsäureester, Methacrylsäure, Methacrylsäureester, Styrol, Acrylnitril, Methacrylnitril und ähnliche Monomere sowie Mischungen der genannten Monomere.
Um eine effiziente Schaumbildung zu gewährleisten, ist es bevorzugt, dass das flüssige Treibmittel bei Raumtemperatur in einem Volumenanteil, bezogen auf das Gesamtvolumen der polymeren Mikrohohlkörper von mindestens 20 Volumenprozent, vorzugsweise 50 Volumenprozent bis 95 Volumenprozent in den polymeren Mikrohohlkörpern aufgenommen ist. Als flüssiges Treibmittel werden gemäß der vorliegenden Erfindung bevorzugt niedrige Kohlenwasserstoffe wie Propan, n-Butan, Isobutan, Isopentan, n-Pentan, Neopentan, Cyclopentan, Hexan, Cyclohexan, Heptan und Butylether sowie halogenierte Kohlenwasserstoffe wie Methylchlorid, Methylenchlorid, Trichlormethan, Trichlorfluormethan und Dichlordifluormethan eingesetzt.
Die polymeren Mikrohohlkörper können nach bekannten Verfahren hergestellt werden, wie sie beispielsweise aus der US 3,615,972 bekannt sind. Durch den Expansionsprozess wird der mittlere Durchmesser der polymeren Mikrohohlkugeln üblicherweise auf etwa das drei- bis sechsfache ausgedehnt.
Geeignete Mikrohohlkugeln sind sowohl in expandierter als auch in nicht expandierter Form kommerziell beispielweise unter dem Handelsnamen„Expancel®" von der Fa. Akzo Nobel erhältlich. Expandierte Mikrohohlkörper werden bevorzugt in Kombination mit duroplastischen Polymermaterialien als Komponente (A) und expandierbare Mikrohohlkörper werden bevorzugt mit thermoplastischen Polymermaterialien als Komponente (A) verwendet.
Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, wenn die polymeren Mikrohohlkörper, insbesondere die polymeren Mikrohohlkugeln, einen mittleren Partikeldurchmesser von 0,01 μητι bis 50 μπι, besonders bevorzugt von 5 μιη bis 30 μιη im nicht expandierten Zustand aufweisen. Dementsprechend beträgt der mittlere Partikeldurchmesser der polymeren Mikrohohlkörper im expandierten Zustand vorzugsweise 0,03 μιη bis 300 μηι, besonders bevorzugt 15 μηι bis 180 μητι. Der mittlere Partikeldurchmesser der polymeren Mikrohohlkörper wird üblicherwei- se und hierin als D50-Wert angegeben. Dieser kann beispielsweise mittels Lichtstreuung ermittelt werden. Ein Verfahren, wie die Bestimmung des D50-Wert.es beispielsweise durchgeführt werden kann, ist im Technical Bulletin Nr. 3B der Firma Akzo Nobel beschrieben.
Hinsichtlich der Menge des Polymermaterials als Komponente (A) ist eine Menge von 25 Gewichtsteilen bis 70 Gewichtsteilen, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten (A) und (B), in der Polymer-Zusammensetzung bevorzugt. Dementsprechend beträgt der Anteil der polymeren Mikrohohlkörper als Komponente (B) vorzugsweise 30 Gewichtsteile bis 75 Gewichtsteile, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten (A) und (B), in der Polymer-Zusammensetzung. Liegt der Gewichtsanteil der polymeren Mikrohohlkörper als Komponente (B) innerhalb dieser Grenzen, wird ein Polymerschaum erhalten, der eine besonders niedrige Dichte und niedrige Wärmeleitfähigkeit besitzt. Unter dem Gesichtspunkt der Wärmeleitfähigkeit beträgt die Menge des Polymermaterials als Komponente (A) bevorzugt 20 Gewichtsteile bis 45 Gewichtsteile, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten (A) und (B), in der Polymer-Zusammensetzung. Dementsprechend beträgt der Anteil der polymeren Mikrohohlkörper als Komponente (B) vorzugsweise 55 Gewichtsteile bis 80 Gewichtsteile, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten (A) und (B), in der Polymer-Zusammensetzung.
Komponente (C) beschreibt übliche Zusatzstoffe, die in der erfindungsgemäß verwendeten Polymer-Zusammensetzung in wirksamen Mengen vorhanden sein können. Als übliche Zusatzstoffe können beispielsweise Verarbeitungsstabilisatoren (in einer Menge von 0,6 Gewichtsteilen bis 5 Gewichtsteilen, vorzugsweise etwa 2,5 Gewichtsteile; vorzugsweise Calcium-Zink-Stabilisatoren, Zinn-Stabilisatoren, Calcium-organische Stabilisatoren, Blei- Stabilisatoren und dergleichen), Stabilisatoren auf Phenol- oder Phosphitbasis, Gleitmittel (vorzugsweise in einer Menge von 0,01 Gewichtsteilen bis 3 Gewichtsteilen, insbesondere bevorzugt etwa 0,3 Gewichtsteile; beispielsweise Polyethylen- oder Polypropylenwachse, Esterwachse von Glykolen, Glycerin, Penta- und Dipentaerythrit oder andere Polyole mit geeigneten Carbonsäuren, Montanwachse, Paraffinwachse, Metallseifen und dergleichen), Pigmente (vorzugsweise in einer Menge von 0,01 Gewichtsteilen bis 6 Gewichtsteilen; beispielsweise Titandioxid, Calciumsulfat, Ultramarinblau, Ruße, Graphite und dergleichen), polymere Verarbeitungshilfsstoffe (vorzugsweise in einer Menge von 0, 1 Gewichtsteilen bis 2,5 Gewichtsteilen, besonders bevorzugt etwa 1 ,2 Gewichtsteile; beispielsweise
Methylmethacrylat-Polymere und Copolymere sowie fluorhaltige Polymere), Strukturie- rungsmittel (in beliebigen Mengen; beispielsweise Glaskugeln, Epoxidharze, Acrylatharze und dergleichen), Schlagzähmodifier (in einer Menge von 0 Gewichtsteilen bis 8 Gewichtsteilen; vorzugsweise etwa 4 Gewichtsteile; beispielsweise Acrylat-Modifier, chloriertes Polyethylen, Olefincopolymere oder Kautschuke und dergleichen), anorganische Füllstoffe oder Verstärkungsmittel (in einer Menge von 2 Gewichtsteilen bis 40 Gewichtsteilen, vorzugsweise etwa 15 Gewichtsteile; beispielsweise Kreide, Kalkstein, Marmor, Talkum, gefälltes Calciumcarbonat und dergleichen), Antistatika, UV-Absorber, Effektpigmente und dergleichen genannt werden. Darüber hinaus sind die wirksamen Mengen der möglichen Zusatzstoffe der Komponente (C) dem Fachmann bekannt. Die voranstehenden Gewichtsanteile beziehen sich wiederum jeweils auf die Summe der Komponenten (A) und (B) in der erfindungsgemäß verwendeten Polymer-Zusammensetzung als 100 Gewichtsteile.
Die vorstehenden Ausführungen hinsichtlich der Materialen für die Komponente (A) und (B), der Gewichtsanteile der Komponenten (A) und (B), des mittleren Partikeldurchmessers der Mikrohohlkörper gemäß Komponente (B) sowie der Materialien und Gewichtsanteile der üblichen Zusatzstoffe der Komponente (C) beziehen sich sowohl auf die erfindungsgemäße Verwendung der Polymer-Zusammensetzung als auch auf das erfindungsgemäße geschäumte Wärmedämmelement.
Die erfindungsgemäß verwendete Polymer-Zusammensetzung kann durch Mischen der Komponenten (A), (B) und ggf. (C) erhalten werden. Dies geschieht zweckmäßigerweise unmittelbar vor der Verarbeitung durch Vermischen der bevorzugt festen, pulverförmigen Komponenten (A), (B) und (C) der Polymer-Zusammensetzung in dem Fachmann geläufigen, marktüblichen Mischvorrichtungen.
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen geschäumten Wärmedämmelemente werden bei Verwendung einer Polymer-Zusammensetzung mit thermoplastischer Komponente (A) und expandierbaren Mikrohohlkörpern als Komponente (B) und ggf. einer Komponente (C) die erfindungsgemäß verwendeten Polymer-Zusammensetzungen in dem Fachmann an sich bekannter Art und Weise in entsprechende Formen eingefüllt und je nach Art der Polymer- Zusammensetzung und der Größe des gewünschten geschäumten Wärmedämmelement über einen Zeitraum von 30 Sekunden bis 4 Stunden, vorzugsweise 3 Minuten bis
30 Minuten auf Temperaturen von 80°C bis 250°C, vorzugsweise von 100°C bis 200°C erwärmt. Das Erwärmen kann durch einen konventionellen Ofen oder einen Infrarot-Strahler erfolgen. Alternativ dazu ist es ebenso möglich, das Erwärmen durch heißen Wasserdampf bei Temperaturen von 60°C bis 160°C, vorzugsweise von 90°C bis 130°C über einen Zeit- räum von 30 Sekunden bis 4 Stunden, vorzugsweise 3 Minuten bis 30 Minuten vorzunehmen. Bei der Verwendung einer Polymer-Zusammensetzung mit duroplastischer Komponente (A) und expandierten Mikrohohlkörpern als Komponente (B) und ggf. einer Komponente (C) werden die Komponenten in dem Fachmann geläufigen, marktüblichen Mischvorrichtungen vermischt. Anschließend werden die Polymer-Zusammensetzungen in entsprechende Formen eingefüllt und bei mindestens Raumtemperatur für bevorzugt 6 bis 48 Stunden, insbesondere für 30 Minuten bis 2 Stunden bei einer Temperatur von 40°C bis 120°C, vorzugsweise 60°C bis 100°C ausgehärtet. Das Erwärmen kann wiederum durch einen konventionellen Ofen oder einen Infrarot-Strahler erfolgen. Wenn bei beiden Varianten eine Seite des geschäumten Wärmedämmelements mit einer Metallfolie kaschiert werden soll, so wird die Metallfolie vor dem Einfüllen der Polymer-Zusammensetzung in die entsprechende Position der Form eingelegt. Die durch ein derartiges Vorgehen erhaltenen geschäumten Wärmedämmelemente weisen eine sehr geringe Dichte auf, so dass ein geschäumtes Wärmedämmelement unter Einsatz einer sehr geringen Materialmenge erhalten werden kann. Außerdem weisen die erhaltenen geschäumten Wärmedämmelemente eine geringe Wärmeleitfähigkeit auf, die vorteilhafterweise über einen langen Zeitraum erhalten bleibt.
Hinsichtlich des Aufbaus und der Anordnung der erfindungsgemäßen geschäumten Wärmedämmelemente in einem Rollladenkasten soll auf die EP 1 953 332 A2 hingewiesen werden, auf deren diesbezüglichen Offenbarungsgehalt hiermit explizit Bezug genommen wird.
Nachstehend soll die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf exemplarisch verwendete Polymer-Zusammensetzungen beschrieben werden. Es versteht sich, dass diese Beispiele nicht als die Erfindung in irgendeiner Weise einschränkend zu betrachten sind. Sofern nichts anderes angegeben ist, sind in der vorliegenden Anmeldung einschließlich der Ansprüche sämtliche Prozentangaben und Anteilsangaben auf das Gewicht bezogen.
Beispiele
Beispiel 1
Polymer-Zusammensetzungen, die 20 Gewichtsteile, 30 Gewichtsteile, 40 Gewichtsteile, 50 Gewichtsteile, 60 Gewichtsteile, 70 Gewichtsteile und 80 Gewichtsteile Expancel 461 DET 80 (vorexpandierte Mikrohohlkugeln mit einem mittleren Partikeldurchmesser von 80 μητι) und respektive 80 Gewichtsteile, 70 Gewichtsteile, 60 Gewichtsteile, 50 Gewichtsteile, 40 Gewichtsteile, 30 Gewichtsteile bzw. 20 Gewichtsteile BECTRON PL4122-40E BLF FLZ 0,4 (dünnflüssiger Harzlack auf polymerer Urethan-Alkyd-Harzbasis, bezogen von der Firma Elantas Beck GmbH) enthielten, wurden unter Zugabe von Toluol als Lösungsmittel in einer Menge von 20 Gewichtsteilen jeweils in eine Stahlform zur Herstellung geschäumter Wärmedämmelemente eines Rollladenkastens eingefüllt. Daraufhin ließ man das Gemisch bei 23°C aushärten, was für jedes Formteil nach 12 bis 18 Stunden der Fall war.
Die auf diese Weise erhaltenen geschäumten Wärmedämmelemente wiesen eine Dichte von 70 bis 90 kg/m3 und eine Wärmeleitfähigkeit von 0,031 bis 0,033 W/mK auf.
Beispiel 2
Zur Herstellung von geschäumten Wärmedämmelementen wurden Polymer-Zusammensetzungen, die Expancel 951 DU 120 mit einem Gewichtsanteil von 30 Gewichtsteilen, 40 Gewichtsteilen, 50 Gewichtsteilen, 60 Gewichtsteilen, 65 Gewichtsteilen und 70 Gewichtsteilen in einer Matrix mit einem Gewichtsanteil von respektive 70 Gewichtsteilen, 60 Gewichtsteilen, 50 Gewichtsteilen, 40 Ge$ichtsteilen, 35 Gewichtsteilen bzw. 30 Gewichtsteilen aus einem Polymermaterial auf Ethylen-Vinylacetat-Monomer-Basis jeweils in eine Stahlform zur Herstellung geschäumter Wärmedämmelemente eines Rollladenkastens eingefüllt und in einem vorgeheizten Ofen für 5 Minuten auf 200°C erwärmt. Dabei wurden jeweils geschäumte Wärmedämmelemente eines Rollladenkastens erhalten, die die jeweiligen Stahlformen vollständig ausfüllten und nach dem Abkühlen rückstandsfrei aus der jeweiligen Form entnommen werden konnten.
Die Wärmeleitfähigkeiten der Polymerschäume der geschäumten Wärmedämmelemente lagen im Bereich von 0,031 W/mK bis 0,037 W/mK, wobei die Dichte der Polymerschäume 8 kg/m3 bis 12 kg/m3 betrug. Die geringste Wärmeleitfähigkeit wurde dabei unter Einsatz von 65 Gewichtsteilen Mikrohohlkörpern und 35 Gewichtsteilen Polymermaterial auf Ethylen-Vinylacetat-Monomer-Basis erzielt.
Voranstehend wurde die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf Beispiele und Vergleichsbeispiele beschrieben. Für den Fachmann ist es jedoch ersichtlich, dass die Erfin- dung nicht auf diese Beispiele eingeschränkt ist, sondern sich der Umfang der vorliegenden Erfindung aus den beiliegenden Ansprüchen ergibt.

Claims

Patentansprüche
Verwendung einer Polymer-Zusammensetzung, umfassend
(A) 20 Gewichtsteile bis 80 Gewichtsteile, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten (A) und (B), eines Polymermaterials;
(B) 20 Gewichtsteile bis 80 Gewichtsteile, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten (A) und (B), polymerer Mikrohohlkörper; und ggf.
(C) übliche Zusatzstoffe
für ein geschäumtes Wärmedämmelement zur zumindest partiellen Ausfüllung des Hohlraums eines Rollladenkastens, wobei die polymeren Mikrohohlkörper eine Hülle aus einem Polymer und ein darin aufgenommenes flüssiges Treibmittel umfassen, dessen Siedepunkt unterhalb der Glasübergangstemperatur des Polymers der polymeren Mikrohohlkörper liegt und die polymeren Mikrohohlkörper gegenüber dem Treibmittel im flüssigen oder gasförmigen Zustand im Wesentlichen undurchlässig sind.
Verwendung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das flüssige Treibmittel ausgewählt ist aus der Gruppe, umfassend Propan, n-Butan, Isobutan, Isopentan, n- Pentan, Neopentan, Cyclopentan, Hexan, Cyclohexan, Heptan und Butylether sowie halogenierte Kohlenwasserstoffe wie Methylchlorid, Methylenchlorid, Trichlormethan, Trichlorfluormethan und Dichlordifluormethan.
Verwendung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das flüssige Treibmittel bei Raumtemperatur in einem Volumenanteil, bezogen auf das Gesamtvolumen der polymeren Mikrohohlkörper mit dem darin aufgenommenen flüssigen Treibmittel, von mindestens 20 Vol-%, vorzugsweise 50 Vol.-% bis 95 Vol.-% in den polymeren Mikrohohlkörpern aufgenommen ist.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymermaterial der Komponente (A) ausgewählt ist aus der Gruppe, umfassend thermoplastische Polymere wie Polyethylen, Polypropylen, Polystyrol, Polymere auf Basis von Ethylen-Vinylacetat-Monomeren (EVA) sowie Gemische, Copolymere und Blends der genannten thermoplastischen Polymere; und duroplastische Polymere wie Epoxidharze, Phenol-Formaldehydharze, Harnstoff-Formaldehydharze und Melamin- Formaldehydharze sowie Gemische der genannten Harze; sowie polymere Urethan- Alkyd-Harze, polymere Acrylharze, polymere Alkydharze.
5
5. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die polymeren Mikrohohlkörper Homopolymere und/oder Copolymere auf Basis von Monomeren, ausgewählt aus der Gruppe, umfassend Acrylsäure, Acrylsäureester, Methacrylsäure, Methacrylsäureester, Styrol, Acrylnitril, Methacrylnitril und derartige
0 Monomere sowie Mischungen der genannten Monomere, umfassen.
6. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Polymer-Zusammensetzung 25 Gewichtsteile bis 70 Gewichtsteile, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten (A) und (B), Polymermaterial als Komponente (A)
5 und 30 Gewichtsteile bis 75 Gewichtsteile, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten (A) und (B), der polymeren Mikrohohlkörper als Komponente (B) umfasst, vorzugsweise 20 Gewichtsteile bis 45 Gewichtsteile, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten (A) und (B), Polymermaterial als Komponente (A) und 55 Gewichtsteile bis 80 Gewichtsteile, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten (A) und
0 (B), der polymeren Mikrohohlkörper als Komponente (B).
7. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die polymeren Mikrohohlkörper einen mittleren Partikeldurchmesser von 0,01 pm bis 50 pm im nicht expandierten Zustand aufweisen, vorzugsweise einen mittleren
!5 Partikeldurchmesser von 5 pm bis 30 pm im nicht expandierten Zustand.
8. Geschäumtes Wärmedämmelement zur zumindest partiellen Ausfüllung des Hohlraums eines Rollladenkastens, erhalten durch einen Aufschäumprozess unter Verwendung einer Polymer-Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7. i0
9. Verfahren zur Herstellung eines geschäumten Wärmedämmelements zur zumindest partiellen Ausfüllung des Hohlraums eines Rollladenkastens nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die Stufe des Aushärtens oder Erwärmens einer Polymer-Zusammensetzung, umfassend
$5 (A) 20 Gewichtsteile bis 80 Gewichtsteile, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten (A) und (B), eines Polymermaterials;
(B) 20 Gewichtsteile bis 80 Gewichtsteile, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten (A) und (B), polymerer Mikrohohlkörper; und ggf.
(C) übliche Zusatzstoffe,
einer geeigneten Form umfasst.
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