WO2019020328A1 - Verfahren zur herstellung eines schall- und/oder wärmedämmelements sowie schall- und/oder wärmedämmelement - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines schall- und/oder wärmedämmelements sowie schall- und/oder wärmedämmelement Download PDF

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polymer foam
binder
polymer
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Martin Hitzler
Andreas Weier
Gerald Burgeth
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Sto Se & Co. Kgaa
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    • C08J2483/04—Polysiloxanes

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a sound and / or
  • the invention relates to a produced by this method sound and / or thermal insulation element.
  • Prior art insulating elements for sound and / or thermal insulation of buildings can be made of a variety of insulation materials. However, especially frequently, especially in the area of facades, insulating elements made of polystyrene particle foam are used. Because these not only have good insulation values, but are also relatively inexpensive to produce. The good insulation values are primarily attributable to the air-filled pores or cells that occur during the
  • Foaming of the polystyrene particles are formed.
  • other polymers are suitable for the formation of insulating materials, provided that their particles are foamable.
  • the total pore volume or total cell volume also includes a gob volume remaining between the particles, which may vary in size depending on the degree of welding and / or the degree of compaction of the starting materials.
  • a method for producing a hollow structure having a molded body for sound and / or thermal insulation is exemplified, in which prefoamed polystyrene particles are compacted under the action of pressure and / or heat.
  • the degree of compaction is chosen such that a coherent cavity volume is maintained in the molding. Due to the coherent cavity volume of the molded body is able to absorb water vapor and water and immediately return. Accordingly, the molded body produced by this process can be used in particular as an insulating and drainage plate.
  • a method for producing an insulating and drainage plate is also known in which foamable and / or prefoamed polystyrene particles are used which are coated with an organic binder, introduced into a mold and subjected to a final foaming process.
  • a powdered organic binder is used which is activated by the addition of moisture and / or heat to form a binder film at least partially enveloping the polystyrene particles, which reduces the expansion of the polystyrene particles during the final foaming process.
  • the present invention has the object, the production of a sound and / or
  • Thermal insulation elements with a defined gusset or cavity volume easier and more efficient.
  • Used polymer foam particles which are coated with an organic binder before a final foaming process.
  • the method comprises the following steps:
  • Lowering the binder level may, in particular, be desirable for reducing the water absorbency of the sonic and / or thermal barrier element produced by the process to ensure that water is passed therethrough rather than stored as moisture. Because stored in the sound and / or thermal insulation element moisture would
  • Binder content increases the flammability of the sound and / or thermal insulation element, which is also not desirable.
  • the heat conductivity increases with increasing binder content.
  • the endfoaming process in the process according to the invention is not immediately after the process step of Coating performed, but preferably only after the process steps drying and storage of the coated polymer foam particles.
  • the drying of the coated polymer foam particles has the advantage that the energy input during end foaming is lower. Because drying minimizes the water load, which bring the coated polymer foam particles with. Storage of the coated and dried polymer foam particles reduces the blowing agent content, so that the expansion of the coated polymer foam particles during final expansion is further reduced by this measure. The longer the coated and dried polymer foam particles are stored, the less propellant is contained. Accordingly, the later void volume of the sound and / or sound produced by the method over the storage period
  • Heat insulation elements are set.
  • the coated and dried polymer foam particles are stored for a period of 0.5 to 5 days.
  • Polymer foam particles also provides a relatively inexpensive and energy-efficient measure for reducing the expansion of the
  • the corset which forms the polymer foam particles enveloping binder film in the final foaming, although thinner or more patchy and thus less effective, a balance is created by the lower propellant content. That is, the method further allows the production of sound and / or thermal insulation elements having a contiguous cavity volume. In particular, sound and / or thermal insulation elements that are not only manufactured
  • the drying process which precedes the final foaming process, removes moisture from the aqueous polymer dispersion. This thus hardens, binds and / or filmed so that it loses its adhesive effect. Nevertheless, in order to achieve a foam film at least partially enveloping the polymer foam particles during the end foaming, the expansion of the
  • Reactivation of the binder can be effected in this way by the addition of heat.
  • thermosetting and / or reactive binders are unsuitable because they are not reactive.
  • an aqueous polymer dispersion based on a polymer binder is used, the water-soluble or dissolvable stabilizers, in particular polyvinyl alcohols and / or metal fatty acid salts such as sodium stearate.
  • Metal fatty acid salts have the advantage over the polyvinyl alcohols in that they also act as water repellents, so that they are preferred as water-soluble or dissolvable stabilizers. If the aqueous polymer dispersion or the polymer binder contained does not already contain water-soluble or dissolvable stabilizers, these can be added to the aqueous polymer dispersion before coating in step a). In this case, it again has the advantage that an aqueous polymer dispersion and no powdered polymer binder is used for coating, as this uniform distribution and sufficient adhesion of the added substances to the
  • Non-hydrophilic refers to a polymer binder which has the following properties:
  • Polymer foam particles causes, but also reduces the hydrophilicity of the sound and / or heat-insulating element produced by the method in such a way that the sound and / or thermal insulation element actively absorbs water. Because the lower the hydrophilicity, the worse it is
  • produced sound and / or thermal insulation element is thus particularly suitable for use in outdoor areas and / or in particularly moisture-contaminated areas. Furthermore, it is suitable for use as a drainage element or plate.
  • the hydrophilicity of a polymer binder is largely determined by the following factors: the polarity of the monomers
  • additives are added to the binder to form the coating, for example, to improve the processability of the binder, the type and amount of the additives also play a role.
  • the hydrophilicity of the binder must be determined experimentally and / or determined by other factors or parameters.
  • the contact angle (KW) of water and diiodomethane on the binder surface can be determined experimentally.
  • OFE surface energy
  • PA additive additive
  • DA non-polar disperse fraction
  • the pure binder in a wet thickness of 250 ⁇ aufgerakelt on a Lenetta film for experimental determination or determination of the relevant parameters.
  • the contact angle of a water droplet after a minute of equilibration time on the surface of the binder layer is measured, for example, using a Kruss Mobile Drop GH11 (Advance Software Version 1.2.1). In the same way, the contact angle of diiodomethane on the surface of the binder layer is determined.
  • the surface energy in accordance with DIN 55660-2 (December 2011), the method according to Owens, Wendt, Rabel and Kaeble (OWRK) and the polar component and the disperse component are determined. If the binder is a dispersion powder, this is pre-redis with water redisp, so that the polymer solids content is 50 wt .-%.
  • a coating be used for coating the foamable and / or prefoamed polymer foam particles aqueous polymer dispersion based on a polymer binder is used which has the following properties - in each case alone or in combination:
  • a static initial contact angle of water after 1 minute of equilibration > 40 °, preferably> 50 °, and / or
  • prefoamed polymer foam particles used an aqueous polymer dispersion based on acrylate, (meth) acrylate, styrene acrylate, vinyl acetate, vinyl acetate-ethylene, vinyl esters, vinyl chloride, polyurethane, polysiloxanes and / or silicone resins. Thanks to a high binding power of such a binder on the one hand, the adhesion of the binder to the polymer foam particles, on the other hand, the composite of the polymer foam particles can be improved with each other due to the bonding caused by the binder.
  • an aqueous polymer dispersion is used for coating the foamable and / or prefoamed polymer foam particles which contains at least one additive, wherein the additive is preferably a flame retardant.
  • the additive is preferably a flame retardant.
  • intumescent flame retardant such as expanded graphite used.
  • Expanded graphite has the advantage that unlike most of the intumescent flame retardant, such as expanded graphite used. Expanded graphite has the advantage that unlike most of the intumescent flame retardant, such as expanded graphite used. Expanded graphite has the advantage that unlike most of the intumescent flame retardant, such as expanded graphite used. Expanded graphite has the advantage that unlike most
  • ablative hydrate-containing flame retardants such as, for example, aluminum hydroxide, can be used.
  • foamable and / or prefoamed polymer foam particles of polystyrene, polypropylene, polyethylene and / or polyethylene terephthalate are monomers which are non-polar and therefore absorb very little water or are water-repellent. This applies correspondingly to polymer particle foams produced therefrom. If, in addition, a non-hydrophilic binder for coating the polymer foam particles in step a) of
  • the low water absorbency of such a polymer particle foam can be obtained or even further reduced.
  • Polymer foam particles are used from a biopolymer.
  • the biopolymer is preferably polylactide or polylactic acid and / or a biopolymer based on starch or cellulose, for example cellulose acetate, cellulose propionate or cellulose butyrate.
  • Biopolymers consist in contrast to the aforementioned polymers of polar monomers. Accordingly, polymer-particle foams produced therefrom have a comparatively high level
  • coated, dried and depleted polymer foam particles are subjected to a final foaming process which has a blowing agent content of ⁇ 4.0% by weight, preferably ⁇ 3.0% by weight, more preferably ⁇ 2.0% by weight. and particularly preferably ⁇ 1.8% by weight, based on the total weight of the coated, dried and depleted
  • the coating of the foamable and / or prefoamed polymer foam particles in step a) is carried out by mixing and / or in a mixer. During mixing, the polymer foam particles are moved, so that a particularly uniform distribution of the aqueous
  • Polymer dispersion is achieved. The same applies to any additives contained in the polymer dispersion.
  • the coated polymer foam particles are dried in step b), preferably by means of hot or warm air and / or in a
  • Polymer foam particles reach such high strengths only after several days or after one week.
  • step c) which is optional, the coated and dried
  • Polymer foam particles stored preferably at a temperature between 10 ° C and 70 ° C.
  • the depletion of the blowing agent content can be accelerated in this way.
  • the depletion of pentane has the particular advantage that stress cracks are avoided, which can lead to the fact that the molded parts break during molding.
  • the coated, dried and preferably after several days of storage depleted polymer foam particles are then finally foamed.
  • Heat-insulating elements are preferably 50 to 99 wt .-%, preferably 60 to 98 wt .-%, more preferably 70 to 95 wt .-% and particularly preferably 80 to 90 wt .-% of foamable and / or prefoamed polymer foam particles and 1 to 50 wt .-%, preferably 2 to 40 wt .-%, more preferably 5 to 30 wt .-% and particularly preferably 10 to 20 wt .-% of organic binder in each case based on the total solids of the starting materials, and limited to the polymer foam particles and the binder can be used.
  • PSP polymer foam particles
  • BM binder
  • the starting materials for producing a sound and / or thermal insulation element conventional additives may be added, preferably the additives of the aqueous polymer dispersion are added, with which the
  • Polymer foam particles are coated in step a) of the process.
  • the proportion of additives may be 0 to 40 wt .-% based on the total solids of the starting materials, limited to the polymer foam particles and the binder amount. It is preferably from 0 to 30% by weight, more preferably from 0 to 25% by weight, based in each case on the total weight of the starting substances, and limited to the polymer foam particles and the binder.
  • a sound and / or thermal insulation element is proposed which has been produced by the method according to the invention and at least
  • permeable to water vapor preferably permeable to water vapor and permeable to water.
  • the sound and / or thermal insulation element produced in this way is suitable for use both indoors and outdoors. Furthermore, the use can be carried out in particularly moisture-contaminated areas, since the water absorbency is reduced.
  • the inventive method has the advantage that the structure and thus the.
  • Polymer foam particles used with relatively low expansion capacity one arrives at a molding that is highly drainable and open to diffusion. Due to its large "cavity mesh", the molded part is well permeable to both liquid water and air and water vapor.
  • Binder 1 an aqueous copolymer dispersion of vinyl acetate, ethylene and methacrylic acid esters, stabilized with polyvinyl alcohol, solids content approx.
  • Binder 2 an aqueous polymer dispersion of acrylic and
  • Methacrylic acid esters solids content about 48 wt .-%.
  • Binder 3 an aqueous copolymer dispersion of vinyl acetate and ethylene, stabilized with polyvinyl alcohol, solids content about 50% by weight.
  • lifts of the aqueous polymer dispersions or the dispersion powder previously redispersed with the same amount of water were respectively knife-coated onto Lenetta film in a wet film thickness of 250 ⁇ m and held for three days Dried at 23 ° C and 50% relative humidity.
  • the contact angles of the water or Diiodmethan drops were measured after 1 min Aquilibr michszeit on the respective surface, the surface energies and the polar and disperse fractions of the respective surface energy determined.
  • the contact angles were measured with a Krüss Mobile Drop GH1 1 (Advance Software Version 1.3.1) at the three-phase contact line between solid, liquid and gas. There were each made five measurements at different points of the respective surfaces. For this purpose, five drops of water or diiodomethane were added to the surfaces. The measurement results were then averaged. The measurement results are listed in the table below:
  • binders 2 and 3 are to be regarded as such.
  • the binder 1 does not fall under this.
  • Polymer dispersion (aqueous copolymer dispersion of vinyl acetate-ethylene, solids content about 50 wt .-%, binder 3) coated by the polystyrene particles and the polymer dispersion were intimately mixed. To the mixture was added 150 g of expanded graphite before drying the polymer dispersion.
  • the molding produced in this way had a thermal conductivity ⁇ according to DIN EN 12667 ⁇ 35 W / (mK) and a density p according to DIN EN 1602 of 27.4 kg / m 3 .
  • Water absorption according to DIN EN 1609 was 166 g / m 2 .
  • Example 1 a mixture consisting of polystyrene particles, polymer dispersion and expandable graphite was prepared. Notwithstanding Example 1, the still moist mixture (without drying and storage) was blocked in the same form to form a molded part.
  • Methacryl Acidestern solids content about 48 wt .-%, binder 2
  • the still 150 g of expandable graphite were added, coated by intimately mixing the polystyrene particles and the polymer dispersion. The drying of the mixture was carried out in a fluidized bed under hot air.
  • the dry, coated polymer particles were stored at 70 ° C for a period of three days. From this mixture, 9 L were filled into a mold having dimensions of 30 cm x 30 cm x 10 cm and under pressure and heat (100 ° C), using steam as a heating medium, which flowed through the entire surface, to a plate with the dimensions 30 cm x 30 cm x 10 cm blocked (end-foamed). After depressurization, the molded article was removed from the mold and dried at room temperature for a period of one week.
  • the molded part produced in this way had a thermal conductivity ⁇ according to DIN EN 12667 ⁇ 35 W / (mK) and a density p according to DIN EN 1602 of 27.0 kg / m 3 .
  • Polymer dispersion were intimately mixed. The drying of the mixture was carried out in a fluidized bed under hot air. To further deplete the propellant, the dry, coated polystyrene particles were stored at 70 ° C. for a period of three days. Of this mixture, 9L were in a mold with given a base area of dimensions 30 cm x 30 cm and pressed under pressure and heat (100 ° C), using steam as the heating medium, which flowed through the entire surface, to a plate with the dimensions 30 cm x 30 cm x 7 cm. After depressurization, the molded article was removed from the mold and dried at room temperature for a period of one week.
  • the molding produced in this way had a thermal conductivity ⁇ according to DIN EN 12667 ⁇ 33 W / (mK) and a density p according to DIN EN 1602 of 37.9 kg / m 3 .
  • Water absorption according to DIN EN 1609 was 462 g / m 2 .

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Schall- und/oder Wärmedämmelements, bei dem schäumbare und/oder vorgeschäumte Polymerschaumpartikel verwendet werden, die vor einem Endschäumprozess mit einem organischen Bindemittel beschichtet werden. Die Erfindung ist durch folgende Schritte gekennzeichnet: a) Beschichten zumindest eines Teils der Polymerschaumpartikel mit einer wässrigen Polymerdispersion, b) Trocknen der beschichteten Polymerschaumpartikel, c) optional: Lagern der beschichteten und getrockneten Polymerschaumpartikel über einen Zeitraum von mindestens 12 Stunden zur Treibmittel-Abreicherung bzw. zur Beschleunigung der Treibmittel-Abreicherung, d) Endschäumen der beschichteten, getrockneten und vorzugsweise abgereicherten Polymerschaumpartikel unter Zugabe von Feuchtigkeit und/oder Wärme, wobei das zum Beschichten der Polymerschaumpartikel eingesetzte Bindemittel reaktiviert wird, so dass ein die Polymerschaumpartikel zumindest teilweise umhüllender Bindemittelfilm ausgebildet wird, der die Expansion der Polymerschaumpartikel während des Endschäumprozesses verringert. Ferner betrifft die Erfindung ein Schall- und/oder Wärmedämmelement, das nach einem solchen Verfahren hergestellt worden ist.

Description

Verfahren zur Herstellung eines Schall- und/oder Wärmedämmelements sowie Schall- und/oder Wärmedämmelement
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Schall- und/oder
Wärmedämmelements mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein nach diesem Verfahren hergestelltes Schall- und/oder Wärmedämmelement.
Stand der Technik Dämmelemente zur Schall- und/oder Wärmedämmung von Gebäuden können aus den unterschiedlichsten Dämmstoffen hergestellt sein. Besonders häufig jedoch, insbesondere im Fassadenbereich, finden Dämmelemente aus Polystyrol- Partikelschaum Einsatz. Denn diese weisen nicht nur gute Dämmwerte auf, sondern sind zudem vergleichsweise kostengünstig herzustellen. Die guten Dämmwerte sind vorrangig auf die luftgefüllten Poren bzw. Zellen zurückzuführen, die beim
Schäumen der Polystyrol-Partikel ausgebildet werden. Analog eignen sich auch andere Polymere zur Ausbildung von Dämmstoffen, sofern deren Partikel schäumbar sind. Je größer das luftgefüllte Gesamtporenvolumen bzw. Gesamtzellvolumen ist, desto besser sind in der Regel die Dämmeigenschaften, insbesondere die
Wärmedämmeigenschaften, des jeweiligen Dämmstoffs.
Das Gesamtporenvolumen bzw. Gesamtzellvolumen umfasst auch ein zwischen den Partikeln verbleibendes Zwickelvolumen, das je nach Verschweißungs- und/oder Verdichtungsgrad der Ausgangsstoffe unterschiedlich groß ausfallen kann. Aus der EP 2 527 124 AI geht beispielhaft ein Verfahren zur Herstellung eines eine Hohlraumstruktur aufweisenden Formkörpers zur Schall- und/oder Wärmedämmung hervor, bei dem vorgeschäumte Polystyrol-Partikel unter Einwirkung von Druck und/oder Wärme verdichtet werden. Der Verdichtungsgrad ist dabei derart gewählt, dass ein zusammenhängendes Hohlraumvolumen im Formkörper erhalten bleibt. Aufgrund des zusammenhängenden Hohlraumvolumens ist der Formkörper in der Lage, Wasserdampf und Wasser aufzunehmen und sofort wieder abzugeben. Der nach diesem Verfahren hergestellte Formkörper ist demnach insbesondere als Dämm- und Drainageplatte einsetzbar. Zur Erhöhung der mechanischen Stabilität des Formköpers wird in dieser Druckschrift des Weiteren vorgeschlagen, die vorgeschäumten Polystyrol-Partikel vor dem Verdichten mit einem Bindemittel zu beschichten, wobei das Verdichten erfolgt, bevor das Bindemittel vollständig ausgehärtet ist. Über das Bindemittel wird somit eine Verklebung der Polystyrol- Partikel erzielt.
Aus der EP 2 873 695 AI ist ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Dämm- und Drainageplatte bekannt, bei dem schäumbare und/oder vorgeschäumte Polystyrol- Partikel verwendet werden, die mit einem organischen Bindemittel beschichtet, in eine Form eingegeben und einem Endschäumprozess unterzogen werden. Zum Beschichten wird ein pulverförmiges organisches Bindemittel verwendet, das durch Zugabe von Feuchtigkeit und/oder Wärme aktiviert wird, so dass ein die Polystyrol- Partikel zumindest teilweise umhüllender Bindemittelfilm ausgebildet wird, der die Expansion der Polystyrol-Partikel während des Endschäumprozesses verringert. Durch die verringerte Expansion der Polystyrol-Partikel bleibt ein Zwickelvolumen zwischen den Partikeln erhalten, das ein zusammenhängendes Hohlraumvolumen ausbildet, so dass die nach diesem Verfahren hergestellte Platte wasserdurchlässig ist. Zugleich wird ein stabiler Verbund der Polystyrol-Partikel über die zusätzliche Verklebung im Bereich des die Polystyrol-Partikel umhüllenden Bindemittelfilms erreicht. Ausgehend von dem vorstehend genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Herstellung eines Schall- und/oder
Wärmedämmelements mit einem definierten Zwickel- bzw. Hohlraumvolumen einfacher und effizienter zu gestalten.
Zur Lösung der Aufgabe wird das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den
Unteransprüchen zu entnehmen. Ferner wird ein Schall- und/oder
Wärmedämmelement angegeben, das nach einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt worden ist.
Offenbarung der Erfindung
Bei dem zur Herstellung eines Schall- und/oder Wärmedämmelements
vorgeschlagenen Verfahren werden schäumbare und/oder vorgeschäumte
Polymerschaumpartikel verwendet, die vor einem Endschäumprozess mit einem organischen Bindemittel beschichtet werden. Erfindungsgemäß umfasst das Verfahren folgende Schritte:
a) Beschichten zumindest eines Teils der Polymerschaumpartikel mit einer wässrigen Polymerdispersion,
b) Trocknen der beschichteten Polymerschaumpartikel,
c) optional: Lagern der beschichteten und getrockneten Polymerschaumpartikel über einen Zeitraum von mindestens 12 Stunden zur Treibmittel- Abreicherung bzw. zur Beschleunigung der Treibmittel-Abreicherung
d) Endschäumen der beschichteten, getrockneten und vorzugsweise
ab gereicherten Polymerschaumpartikel unter Zugabe von Feuchtigkeit und/oder Wärme, wobei das zum Beschichten der Polymerschaumpartikel eingesetzte Bindemittel reaktiviert wird, so dass ein die Polymerschaumpartikel zumindest teilweise umhüllender Bindemittelfilm ausgebildet wird, der die Expansion der Polymerschaumpartikel während des Endschäumprozesses verringert. Durch die verringerte Expansion der Polymerschaumpartikel beim Endschäumen bleibt ein Zwickelvolumen zwischen den endgeschäumten Polymerschaumpartikeln erhalten, das - wie bei der aus dem Stand der Technik bekannten Dämm- und Drainageplatte - ein zusammenhängendes Hohlraumvolumen ausbildet. Ferner wird über das reaktivierte Bindemittel eine Verklebung der Polymerschaumpartikel erreicht, die in Kombination mit einer zumindest teilweisen Verschweißung der Polymerschaumpartikel dazu führt, dass das nach dem Verfahren hergestellte Schall- und/oder Wärmedämmelement eine hohe mechanische Stabilität besitzt.
Im Unterschied zum Stand der Technik wird jedoch kein pulverförmiges organisches Bindemittel zum Beschichten der Polymerschaumpartikel eingesetzt, sondern eine wässrige Polymerdispersion. Auf diese Weise wird eine bessere Verteilung des Bindemittels beim Beschichten erzielt. Ferner wird die Haftung des Bindemittels auf den Polymerschaumpartikeln verbessert. Dies wiederum hat zur Folge, dass der Bindemittelanteil gesenkt werden kann.
Eine Absenkung des Bindemittelanteils kann insbesondere aus dem Grund erwünscht sein, die Wasseraufnahmefähigkeit des nach dem Verfahren hergestellten Schall- und/oder Wärmedämmelements herabzusetzen, um sicherzustellen, dass Wasser hindurch geleitet und nicht als Feuchtigkeit gespeichert wird. Denn in dem Schall- und/oder Wärmedämmelement gespeicherte Feuchtigkeit würde die
Dämmeigenschaften beeinträchtigen. Ferner wird durch einen hohen
Bindemittelanteil die Brennbarkeit des Schall- und/oder Wärmedämmelements erhöht, was ebenfalls nicht erwünscht ist. Darüber hinaus erhöht sich mit steigendem Bindemittelanteil die Wärmeleifähigkeit.
Im Unterschied zum Stand der Technik wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der Endschäumprozess zudem nicht unmittelbar nach dem Verfahrensschritt des Beschichtens durchgeführt, sondern vorzugsweise erst nach den Verfahrensschritten Trocknen und Lagern der beschichteten Polymerschaumpartikel.
Das Trocknen der beschichteten Polymerschaumpartikel besitzt den Vorteil, dass der Energieeinsatz beim Endschäumen geringer ist. Denn das Trocknen minimiert die Wasserlast, welche die beschichteten Polymerschaumpartikel mit einbringen. Durch das Lagern der beschichteten und getrockneten Polymerschaumpartikel sinkt der Treibmittelgehalt, so dass durch diese Maßnahme die Expansion der beschichteten Polymerschaumpartikel beim Endschäumen weiter herabgesetzt wird. Je länger die beschichteten und getrockneten Polymerschaumpartikel gelagert werden, desto weniger Treibmittel ist enthalten. Über den Lagerzeitraum kann demnach das spätere Hohlraumvolumen des nach dem Verfahren hergestellten Schall- und/oder
Wärmedämmelements eingestellt werden. Vorzugsweise werden die beschichteten und getrockneten Polymerschaumpartikel über einen Zeitraum von 0,5 bis 5 Tagen gelagert.
Das vorzugsweise mehrtägige Lagern der beschichteten und getrockneten
Polymerschaumpartikel stellt zudem eine vergleichsweise kostengünstige und energieeffiziente Maßnahme zur Verringerung der Expansion der
Polymerschaumpartikel beim Endschäumen dar. Denn mit zunehmender Treibmittel- Abreicherung kann der Bindemittelanteil weiter gesenkt werden, was zu den vorstehend bereits genannten Vorteilen im Hinblick auf Wasseraufnahmefähigkeit und Brennbarkeit des nach dem Verfahren hergestellten Schall- und/oder
Wärmedämmelements führt. Das Korsett, das der die Polymerschaumpartikel umhüllende Bindemittelfilm beim Endschäumen bildet, ist zwar dünner oder lückenhafter und damit weniger wirkungsvoll, ein Ausgleich wird jedoch durch den geringeren Treibmittelgehalt geschaffen. Das heißt, dass das Verfahren weiterhin die Herstellung von Schall- und/oder Wärmedämmelementen ermöglicht, die ein zusammenhängendes Hohlraumvolumen aufweisen. Insbesondere können Schall- und/oder Wärmedämmelemente hergestellt werden, die nicht nur
wasserdampfdiffusionsoffen, sondern auch wasserdurchlässig sind.
Durch den Verfahrensschritt Trocknen, der dem Endschäumprozess vorausgeht, wird der wässrigen Polymerdispersion Feuchtigkeit entzogen. Diese härtet somit aus, bindet ab und/oder verfilmt, so dass sie ihre Klebewirkung verliert. Um dennoch beim Endschäumen einen die Polymerschaumpartikel zumindest teilweise umhüllenden Bindemittelfilm zu erzielen, der die Expansion der
Polymerschaumpartikel einschränkt und später eine zusätzliche Verklebung der Polymerschaumpartikel bewirkt, muss das Bindemittel beim Endschäumen reaktiviert werden. Die Reaktivierung wird beim Endschäumen durch die Zugabe von Feuchtigkeit und/oder Wärme erreicht, so dass das Bindemittel erweicht und die gewünschte Verklebung der Polymerschaumpartikel bewirkt. Die Reaktivierung des zum Beschichten der Polymerschaumpartikel verwendeten Bindemittels setzt voraus, dass dieses reaktivierbar ist. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird daher zum Beschichten der schäumbaren und/oder vorgeschäumten Polymerschaumpartikel eine wässrige Polymerdispersion auf Basis eines Polymerbindemittels verwendet, das thermoplastisch ist und/oder eine Glasübergangstemperatur Tg zwischen -50°C und 30°C, vorzugsweise zwischen -40°C und 20°C, weiterhin vorzugsweise zwischen -35°C und 10°C aufweist. Die in Schritt d) des erfindungsgemäßen Verfahrens erforderliche
Reaktivierung des Bindemittels kann auf diese Weise durch Zugabe von Wärme bewirkt werden. Im Gegensatz dazu sind duroplastische und/oder Reaktivbindemittel ungeeignet, da sie nicht reaktivierbar sind.
Alternativ oder ergänzend wird vorgeschlagen, dass zum Beschichten der schäumbaren und/oder vorgeschäumten Polymerschaumpartikel eine wässrige Polymerdispersion auf Basis eines Polymerbindemittels verwendet wird, das wasserlösliche oder anlösbare Stabilisatoren, insbesondere Polyvinylalkohole und/oder Metall-Fettsäuresalze, wie beispielsweise Natrium- Stearat, enthält. Metall- Fettsäuresalze weisen gegenüber den Polyvinylalkoholen den Vorteil auf, dass sie zugleich als Hydrophobierungsmittel fungieren, so dass diese als wasserlösliche oder anlösbare Stabilisatoren bevorzugt werden. Sofern die wässrige Polymerdispersion bzw. das enthaltene Polymerbindemittel nicht bereits wasserlösliche oder anlösbare Stabilisatoren enthält, können diese der wässrigen Polymerdispersion vor dem Beschichten in Schritt a) zugegeben werden. In diesem Fall wirkt es sich wiederum als Vorteil aus, dass eine wässrige Polymerdispersion und kein pulverförmiges Polymerbindemittel zum Beschichten verwendet wird, da hierüber eine gleichmäßige Verteilung und eine ausreichende Haftung der zugegebenen Stoffe an den
Polymerschaumpartikeln sichergestellt ist.
Im Hinblick auf die gewünschte geringe Wasseraufnahmefähigkeit des nach dem Verfahren hergestellten Schall- und/oder Wärmedämmelements wird des Weiteren vorgeschlagen, dass zum Beschichten der schäumbaren und/oder vorgeschäumten Polymerschaumpartikel eine wässrige Polymerdispersion auf Basis eines
Polymerbindemittels verwendet wird, das nicht-hydrophil ist. Als„nicht hydrophil" wird vorliegend ein Polymerbindemittel bezeichnet, das folgende Eigenschaften aufweist:
- einen statischen Anfangskontaktwinkel von Wasser nach 1 min Äquilibrieren
> 35°,
eine Oberflächenenergie nach DIN 55660-2 < 70 mN/m,
einen polaren Anteil der Oberflächenenergie nach DIN 55660-2 < 35 mN/m sowie
- einen dispersen Anteil der Oberflächenenergie nach DIN 55660-2
> 10 mN/m.
Die Verwendung einer wässrigen Polymerdispersion auf Basis eines nichthydrophilen Polymerbindemittels führt in Schritt d) des erfindungsgemäßen
Verfahrens zur Ausbildung eines die Polymerschaumpartikel umhüllenden Bindemittelfilms, der nicht nur die Expansion der Polymerschaumpartikel beim Endschäumen verringert und eine zusätzliche Verklebung der
Polymerschaumpartikel bewirkt, sondern darüber hinaus die Hydrophilie des nach dem Verfahren hergestellten Schall- und/oder Wärmedämmelements in der Weise herabsetzt, dass das Schall- und/oder Wärmedämmelement aktiv kein Wasser aufnimmt. Denn je geringer die Hydrophilie ist, desto schlechter ist das
Benetzungsverhalten. Das heißt, dass Wassertropfen weniger zum Spreiten neigen und idealerweise kugelförmig abperlen. Ferner wird auf diese Weise einer aktiven Wasseraufnahme durch Kapillareffekte entgegengewirkt. Ein nach dem
erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Schall- und/oder Wärmedämmelement ist somit insbesondere für den Einsatz im Außenbereich und/oder in besonders feuchtigkeitsbelasteten Bereichen geeignet. Ferner eignet es sich zur Verwendung als Drainageelement bzw. -platte. Die Hydrophilie eines Polymerbindemittels wird maßgeblich durch folgende Faktoren bestimmt: die Polarität der Monomere
die Anordnung der Monomerer untereinander sowie
- die Länge und den Vernetzungsgrad der Polymerketten.
Sofern dem Bindemittel zur Ausbildung der Beschichtung Additive zugegeben werden, beispielsweise, um die Verarbeitungsfähigkeit des Bindemittels zu verbessern, spielen ferner die Art und die Menge der Additive eine Rolle.
Da Hersteller von Bindemitteln hinsichtlich der vorstehend genannten Faktoren in der Regel keine Angaben machen, muss die Hydrophilie des Bindemittels versuchsweise ermittelt und/oder anhand anderer Faktoren bzw. Parametern bestimmt werden. Beispielsweise kann versuchsweise der Kontaktwinkel (KW) von Wasser und von Diiodmethan auf der Bindemitteloberfläche bestimmt werden. Aus den
Kontaktwinkeln wird dann die Oberflächenenergie (OFE) berechnet, die sich additiv aus einem polaren Anteil (PA) und einem (unpolaren) dispersen Anteil (DA) zusammensetzt. Der polare Anteil (PA) ist ein Maß für die Wechselwirkung zwischen der Oberfläche und einem polaren Stoff, wie beispielsweise Wasser. Der disperse Anteil (DA) ist ein Maß für die Wechselwirkung zwischen der Oberfläche und einem unpolaren Stoff, wie beispielsweise Öl. Sämtliche vorstehend genannten Parameter können versuchsweise ermittelt werden, so dass vorab festgestellt werden kann, ob ein Bindemittel„nicht-hydrophil" im Sinne der vorliegenden Anmeldung ist.
Bevorzugt wird zur versuchsweisen Ermittlung bzw. Bestimmung der relevanten Parameter das reine Bindemittel in einer Nassschichtstärke von 250 μιη auf eine Lenetta-Folie aufgerakelt. Nach drei Tagen Trocknung bei 23°C und 50% relativer Luftfeuchte wird der Kontaktwinkel eines Wassertropfens nach einer Minute Aquilibrierungszeit auf der Oberfläche der Bindemittelschicht beispielsweise mit einem Krüss Mobile Drop GH11 (Advance Software Version 1.2.1) gemessen. In gleicher Weise wird der Kontaktwinkel von Diiodmethan auf der Oberfläche der Bindemittelschicht bestimmt. Anschließend werden die Oberflächenenergie gemäß DIN 55660-2 (Dezember 2011), Verfahren nach Owens, Wendt, Rabel und Kaeble (OWRK) sowie der polare Anteil und der disperse Anteil ermittelt. Sofern das Bindemittel ein Dispersionspulver ist, wird dieses vorab mit Wasser redisp ergiert, so dass der Polymer-Feststoffanteil 50 Gew.-% beträgt.
Um die Wasseraufnahmefähigkeit eines nach dem Verfahren hergestellten Schall- und/oder Wärmedämmelements weiter zu verringern, wird vorgeschlagen, dass zum Beschichten der schäumbaren und/oder vorgeschäumten Polymerschaumpartikel eine wässrige Polymerdispersion auf Basis eines Polymerbindemittels verwendet wird, das folgende Eigenschaften - jeweils allein oder in Kombination - aufweist:
einen statischen Anfangskontaktwinkel von Wasser nach 1 min Äquilibrieren > 40°, vorzugsweise > 50°, und/oder
- eine Oberflächenenergie nach DIN 55660-2 < 65°mN/m, vorzugsweise
< 60 mN/m, und/oder
einen polaren Anteil der Oberflächenenergie nach DIN 5660-2 < 30 mN/m, vorzugsweise < 25 mN/m, und/oder
einen dispersen Anteil der Oberflächenenergie nach DIN 55660-2
> 20 mN/m, vorzugsweise > 30 mN/m.
Vorteilhafterweise wird zum Beschichten der schäumbaren und/oder
vorgeschäumten Polymerschaumpartikel eine wässrige Polymerdispersion auf Basis von Acrylat, (Meth)acrylat, Styrolacrylat, Vinylacetat, Vinylacetat-Ethylen, Vinylestern, Vinylchlorid, Polyurethan, Polysiloxane und/oder Silikonharze verwendet. Dank einer hohen Bindekraft eines solchen Bindemittels kann einerseits die Haftung des Bindemittels an den Polymerschaumpartikeln, andererseits der Verbund der Polymerschaumpartikel untereinander aufgrund der mittels des Bindemittels bewirkten Verklebung verbessert werden.
In Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahren wird vorgeschlagen, dass eine wässrige Polymerdispersion zum Beschichten der schäumbaren und/oder vorgeschäumten Polymerschaumpartikel verwendet wird, die mindestens ein Additiv enthält, wobei das Additiv vorzugsweise ein Flammschutzmittel ist. Durch Zugabe eines Flammschutzmittels kann die Brennbarkeit bzw. Entflammbarkeit des nach dem Verfahren hergestellten Schall- und/oder Wärmedämmelements weiter herabgesetzt werden. Als Flammschutzmittel wird vorzugsweise ein
intumeszierendes Flammschutzmittel, wie beispielsweise Blähgraphit, eingesetzt. Blähgraphit besitzt den Vorteil, dass es im Unterschied zu den meisten
herkömmlichen Flammschutzmitteln toxikologisch völlig unbedenklich ist. Alternativ oder ergänzend können ablative hydrathaltige Flammschutzmittel, wie beispielsweise Aluminiumhydroxid, eingesetzt werden.
Bevorzugt werden schäumbare und/oder vorgeschäumte Polymerschaumpartikel aus Polystyrol, Polypropylen, Polyethylen und/oder Polyethylenterephthalat verwendet. Diese Polymere weisen Monomere auf, die unpolar sind und daher sehr wenig Wasser aufnehmen bzw. wasserabweisend sind. Das gilt entsprechend für hieraus hergestellte Polymer-Partikelschäume. Wird zusätzlich ein nicht-hydrophiles Bindemittel zum Beschichten der Polymerschaumpartikel in Schritt a) des
Verfahrens eingesetzt, kann die geringe Wasseraufnahmefähigkeit eines solchen Polymer-Partikelschaums erhalten werden oder sogar weiter herabgesetzt werden.
Darüber hinaus können auch schäumbare und/oder vorgeschäumte
Polymerschaumpartikel aus einem Biopolymer verwendet werden. Bevorzugt handelt es sich bei dem Biopolymer um Polylactid bzw. Polymilchsäure und/oder um ein Biopolymer auf Basis von Stärke oder Cellulose, beispielsweise Celluloseacetat, Cellulosepropionat oder Cellulosebutyrat. Biopolymere bestehen im Unterschied zu den zuvor genannten Polymeren aus polaren Monomeren. Hieraus hergestellte Polymer-Partikelschäume weisen demzufolge eine vergleichsweise hohe
Wasseraufnahmefähigkeit auf. Durch Beschichten der Polymerschaumpartikel mit einem nicht-hydrophilen Bindemittel kann diese jedoch herabgesetzt werden.
Vorzugsweise werden in Schritt d) des Verfahrens beschichtete, getrocknete und abgereicherte Polymerschaumpartikel einem Endschäumprozess unterzogen, die einen Treibmittelgehalt < 4,0 Gew.-%, vorzugsweise < 3,0 Gew.-%, weiterhin vorzugsweise < 2,0 Gew.-% und besonders bevorzugt < 1,8 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der beschichteten, getrockneten und ab gereicherten
Polymerschaumpartikel aufweisen. Je geringer der Treibmittelgehalt ist, desto weniger Bindemittel ist erforderlich, um die Expansion der Polymerschaumpartikel beim Endschäumen zu beschränken. Weiterhin vorzugsweise wird das Beschichten der schäumbaren und/oder vorgeschäumten Polymerschaumpartikel in Schritt a) durch Mischen und/oder in einem Mischer durchgeführt. Beim Mischen werden die Polymerschaumpartikel bewegt, so dass eine besonders gleichmäßige Verteilung der wässrigen
Polymerdispersion erreicht wird. Gleiches gilt für etwaige in der Polymerdispersion enthaltenen Additive.
Anschließend werden die beschichteten Polymerschaumpartikel in Schritt b) getrocknet, vorzugsweise mittels Heiß- bzw. Warmluft und/oder in einem
Fließbetttrockner. Auf diese Weise kann ein unerwünschtes Zusammenkleben der beschichteten Partikel weitgehend verhindert werden. Die Verarbeitung getrockneter Polymerschaumpartikel besitzt zudem den Vorteil, dass hieraus hergestellte
Formteile bereits nach einer Trockenzeit von etwa 24 Stunden Querzugsfestigkeiten von > 80 kPa aufweisen. Bei Verwendung noch feuchter beschichteter
Polymerschaumpartikel werden derart hohe Festigkeiten erst nach mehreren Tagen bzw. nach einer Woche erreicht.
In Schritt c), der optional ist, werden die beschichteten und getrockneten
Polymerschaumpartikel gelagert, vorzugsweise bei einer Temperatur zwischen 10°C und 70°C. Die Abreicherung hinsichtlich des Treibmittelgehalts kann auf diese Weise beschleunigt werden. Die Abreicherung von Pentan besitzt insbesondere den Vorteil, dass Spannungsrisse vermieden werden, die dazu führen können, dass die Formteile beim Ausformen brechen.
Die beschichteten, getrockneten und vorzugsweise nach mehrtägigem Lagern abgereicherten Polymerschaumpartikel werden dann endgeschäumt. Beim
Endschäumen in Schritt d) kann ein Formteilautomat, eine Bandpresse oder ein Blockschäumverfahren eingesetzt werden. Bei dem vorgeschlagenen Verfahren zur Herstellung eines Schall- und/oder
Wärmedämmelements werden bevorzugt 50 bis 99 Gew.-%, vorzugsweise 60 bis 98 Gew.-%, weiterhin vorzugsweise 70 bis 95 Gew.-% und besonders bevorzugt 80 bis 90 Gew.-% schäumbare und/oder vorgeschäumte Polymerschaumpartikel sowie 1 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 2 bis 40 Gew.-%, weiterhin vorzugsweise 5 bis 30 Gew.- % und besonders bevorzugt 10 bis 20 Gew.-% organische Bindemittel jeweils bezogen auf das Feststoff-Gesamtgewicht der Ausgangsstoffe, und zwar beschränkt auf die Polymerschaumpartikel und das Bindemittel verwendet werden. Hieraus ergibt sich ein bevorzugtes Gewichtsverhältnis Polymerschaumpartikel (PSP) zu Bindemittel (BM), für das gilt PSP/BM <20, vorzugsweise PSP/BM <15, weiterhin vorzugsweise PSP/BM <10 und besonders bevorzugt PSP/BM < 8.
Weiterhin bevorzugt liegt das Gewichtsverhältnis Polymerschaumpartikel (PSP) zu Bindemittel (BM) bei PSP/BM > 2, vorzugsweise PSP/BM > 3, weiterhin
vorzugsweise PSP/BM > 4.
Darüber hinaus können den Ausgangsstoffen zur Herstellung eines Schall- und/oder Wärmedämmelements übliche Additive zugegeben werden, vorzugsweise werden die Additive der wässrigen Polymerdispersion zugegeben, mit welcher die
Polymerschaumpartikel in Schritt a) des Verfahrens beschichtet werden. Auf diese Weise wird eine gleichmäßige Verteilung der Additive erreicht. Der Anteil der Additive kann 0 bis 40 Gew.-% bezogen auf das Feststoff-Gesamtgewicht der Ausgangsstoffe, und zwar beschränkt auf die Polymerschaumpartikel und das Bindemittel betragen. Vorzugsweise beträgt er 0 bis 30 Gew.-%, weiterhin vorzugsweise 0 bis 25 Gew.-% jeweils bezogen auf das Feststoff-Gesamtgewicht der Ausgangsstoffe, und zwar beschränkt auf die Polymerschaumpartikel und das Bindemittel. Ferner wird ein Schall- und/oder Wärmedämmelement vorgeschlagen, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt worden ist und zumindest
wasserdampfdiffusionsoffen, vorzugsweise wasserdampfdiffusionsoffen und wasserdurchlässig, ist. Das derart hergestellte Schall- und/oder Wärmedämmelement eignet sich sowohl zur Anwendung im Innenbereich, als auch im Außenbereich. Ferner kann der Einsatz in besonders feuchtigkeitsbelasteten Bereichen erfolgen, da die Wasseraufnahmefähigkeit herabgesetzt ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist den Vorteil auf, dass durch eine gezielte Beeinflussung des Expansionsvermögens der Polymerschaumpartikel, die auf den zumindest teilweise umhüllenden Bindemittelfilm zurückzuführen ist, und durch die Abreicherung an Treibmittel sich die Struktur und damit die
Wasser(dampf)durchlässigkeit des Formteils steuern lassen. Werden beispielsweise ausschließlich beschichtete, abgereicherte
Polymerschaumpartikel mit relativ geringem Expansionsvermögen verwendet, gelangt man zu einem Formteil, das stark drainagefähig und diffusionsoffen ist. Aufgrund seines großen„Hohlraumgeflechts" ist das Formteil sowohl für flüssigen Wasser Als auch für Luft und Wasserdampf gut durchlässig.
Werden beschichtete, aber weniger abgereicherte Polymerschaumpartikel mit etwas höherem Expansionsvermögen verwendet, gelangt man zu Formteilen mit verringerter Drainagefähigkeit. Die Diffusionsoffenheit wird dadurch kaum beeinflusst.
Werden beschichtete und abgereicherte Polymerschaumpartikel zusammen mit bis zu 40 Gew.-% herkömmlichen unbeschichteten Polymerschaumpartikeln verwendet, gelangt man zu Formteilen, die nicht mehr drainagefähig sind, aber immer noch diffusionsoffen. Das Formteil ist nicht mehr oder nur noch kaum für flüssiges Wasser durchlässig, jedoch ist das„Hohlraumgeflecht" ausreichend groß, um Luft oder Dampf durchzulassen. Werden mehr als 40 Gew.-% herkömmliche unbeschichtete Polymerschaumpartikel verwendet, gelangt man zu undurchlässigen Formteilen.
Das erfindungsgemäße Verfahren und das erfindungsgemäße Schall- und/oder Wärmedämmelement werden nachfolgend anhand konkreter Beispiele näher erläutert.
Folgende Bindemittel wurden verwendet: Bindemittel 1 : eine wässrige Copolymerdispersion aus Vinylacetat, Ethylen und Methacrylsäureestern, stabilisiert mit Polyvinylalkohol, Festkörpergehalt ca.
50 Gew.-%.
Bindemittel 2: eine wässrige Polymerdispersion aus Acryl- und
Methacrylsäureestern, Festkörpergehalt ca. 48 Gew.-%.
Bindemittel 3 : eine wässrige Copolymerdispersion aus Vinylacetat und Ethylen, stabilisiert mit Polyvinylalkohol, Festkörpergehalt ca. 50 Gew.-%. Um die jeweiligen Kontaktwinkel, vorliegend von Wasser und von Diiodmethan, sowie die Oberflächenenergien zu ermitteln, wurden Aufzüge der wässrigen Polymerdispersionen bzw. der mit der gleichen Menge Wasser zuvor redispergierten Dispersionspulver jeweils in einer Nassschichtstärke von 250 μιη auf Lenetta-Folie aufgerakelt und drei Tage bei 23°C und 50% relativer Luftfeuchte getrocknet. Anschließend wurden die Kontaktwinkel der Wasser- bzw. Diiodmethan-Tropfen nach 1 min Aquilibrierungszeit auf der jeweiligen Oberfläche gemessen, die Oberflächenenergien sowie die polaren und dispersen Anteile der jeweiligen Oberflächenenergie ermittelt. Die Messung der Kontaktwinkel erfolgte mit einem Krüss Mobile Drop GH1 1 (Advance Software Version 1.3.1), und zwar an der Dreiphasen-Berührungslinie zwischen Festkörper, Flüssigkeit und Gas. Es wurden jeweils fünf Messungen an unterschiedlichen Stellen der jeweiligen Oberflächen vorgenommen. Hierzu wurden jeweils fünf Tropfen Wasser bzw. Diiodmethan auf die Oberflächen gegeben. Die Messergebnisse wurden anschließend gemittelt. Die Messergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle aufgeführt:
Figure imgf000017_0001
Entsprechend der in dieser Anmeldung angegebenen Definition eines nichthydrophilen Bindemittels, sind lediglich die Bindemittel 2 und 3 als solche anzusehen. Das Bindemittel 1 fällt nicht hierunter.
Beispiel 1
Es wurden 700 g vorgeschäumte Polystyrol-Partikel mit einer Partikelgröße von 4 bis 7 mm und einer Schüttdichte von etwa 16 kg/m3 mit 300 g einer wässrigen
Polymerdispersion (wässrige Copolymerdispersion aus Vinylacetat-Ethylen, Festkörpergehalt ca. 50 Gew.-%, Bindemittel 3) beschichtet, indem die Polystyrol- Partikel und die Polymerdispersion innig gemischt wurden. Der Mischung wurden vor dem Trocknen der Polymerdispersion 150 g Blähgraphit zugegeben. Die
Trocknung der Mischung erfolgte in einem Fließbett unter Heißluftzufuhr. Zur weiteren Abreicherung des Treibmittels wurden die trockenen, beschichteten
Polystyrol-Partikel über einen Zeitraum von drei Tagen bei 70°C gelagert. Von dieser Mischung wurden 9 L in eine Form mit den Abmessungen 30 cm x 30 cm x 10 cm gefüllt und unter Druck und Wärme (100°C), wobei Wasserdampf als Heizmedium diente, der die Form vollflächig durchströmte, zu einer Platte mit den Abmessungen 30 cm x 30 cm x 10 cm verblockt (endgeschäumt). Nach dem
Druckabbau wurde das Formteil aus der Form genommen und über einen Zeitraum von einer Woche bei Raumtemperatur getrocknet.
Das derart hergestellte Formteil wies eine Wärmeleitfähigkeit λ nach DIN EN 12667 < 35 W/(mK) und eine Dichte p nach DIN EN 1602 von 27,4 kg/m3. Die
Wasseraufnahme nach DIN EN 1609 betrug 166 g/m2.
Die Zugfestigkeit quer zur Plattenfläche (Querzugfestigkeit) nach DIN EN 607 betrug bereits 24 Stunden nach dem Entformen > 80 kPa. Vergleichsbeispiel (nicht erfindungsgemäß):
Entsprechend Beispiel 1 wurde eine Mischung bestehend aus Polystyrol-Partikeln, Polymerdispersion und Blähgraphit hergestellt. Abweichend vom Beispiel 1 wurde die noch feuchte Mischung (ohne Trocknung und Lagerung) in derselben Form zu einem Formteil verblockt.
Die Zugfestigkeit quer zur Plattenfläche (Querzugfestigkeit) nach DIN EN 1607 betrug erst nach einer Woche Trocknung bei Raumtemperatur > 80 kPa. Beispiel 2
Es wurden 700 g vorgeschäumte Polystyrol-Partikel mit einer Partikelgröße von 4 bis 7 mm und einer Schüttdichte von etwa 16 kg/m3 mit 300 g einer wässrigen
Polymerdispersion (wässrige Polymerdispersion aus Acryl- und
Methacrylsäureestern, Festkörpergehalt ca. 48 Gew.-%, Bindemittel 2), der noch 150 g Blähgraphit zugegeben worden waren, beschichtet, indem die Polystyrol- Partikel und die Polymerdispersion innig gemischt wurden. Die Trocknung der Mischung erfolgte in einem Fließbett unter Heißluftzufuhr. Zur weiteren
Abreicherung des Treibmittels wurden die trockenen, beschichteten Polymer-Partikel über einen Zeitraum von drei Tagen bei 70°C gelagert. Von dieser Mischung wurden 9 L in eine Form mit den Abmessungen 30 cm x 30 cm x 10 cm gefüllt und unter Druck und Wärme (100°C), wobei Wasserdampf als Heizmedium diente, der die Form vollflächig durchströmte, zu einer Platte mit den Abmessungen 30 cm x 30 cm x 10 cm verblockt (endgeschäumt). Nach dem Druckabbau wurde das Formteil aus der Form genommen und über einen Zeitraum von einer Woche bei Raumtemperatur getrocknet.
Das derart hergestellte Formteil wies eine Wärmeleitfähigkeit λ nach DIN EN 12667 < 35 W/(mK) und eine Dichte p nach DIN EN 1602 von 27,0 kg/m3. Die
Wasseraufnahme nach DIN EN 1609 betrug 136 g/m2.
Die Zugfestigkeit quer zur Plattenfläche (Querzugfestigkeit) nach DIN EN 1607 betrug bereits 24 Stunden nach dem Entformen > 80 kPa. Beispiel 3
Es wurden 700 g vorgeschäumte Polystyrol-Partikel mit einer Partikelgröße von 4 bis 7 mm und einer Schüttdichte von etwa 15 kg/m3 mit 200 g einer
Copolymerdispersion aus Vinylacetat, Ethylen und Methacrylsäureestern
(Festkörpergehalt ca. 50 Gew.-%, Bindemittel 1), dem noch 150 g Blähgraphit zugegeben worden waren, beschichtet, indem die Polystyrol-Partikel und die
Polymerdispersion innig gemischt wurden. Die Trocknung der Mischung erfolgte in einem Fließbett unter Heißluftzufuhr. Zur weiteren Abreicherung des Treibmittels wurden die trockenen, beschichteten Polystyrol-Partikel über einen Zeitraum von drei Tagen bei 70°C gelagert. Von dieser Mischung wurden 9L in eine Form mit einer Grundfläche der Abmessungen 30 cm x 30 cm gegeben und unter Druck und Wärme (100°C), wobei Wasserdampf als Heizmedium diente, der die Form vollflächig durchströmte, zu einer Platte mit den Abmessungen 30 cm x 30 cm x 7 cm verpresst. Nach dem Druckabbau wurde das Formteil aus der Form genommen und über einen Zeitraum von einer Woche bei Raumtemperatur getrocknet.
Das derart hergestellte Formteil wies eine Wärmeleitfähigkeit λ nach DIN EN 12667 < 33 W/(mK) und eine Dichte p nach DIN EN 1602 von 37,9 kg/m3. Die
Wasseraufnahme nach DIN EN 1609 betrug 462 g/m2.
Die Zugfestigkeit quer zur Plattenfläche (Querzugfestigkeit) nach DIN EN 1607 betrug bereits 24 Stunden nach dem Entformen > 80 kPa.
Die Beispiele zeigen, dass die Verwendung eines nicht-hydrophilen Bindemittels (vorliegend Bindemittel 2 und 3) entsprechend der Beispiele 1 und 2 zu einem Formkörper führt, bei dem die Wasseraufnahme deutlich geringer ist.
Die Formkörper aller Beispiele wurden ferner hinsichtlich ihrer
Wasserdurchlässigkeit getestet. Auf der Oberfläche der Formteile aufgebrachtes Wasser durchdrang diese schnell und vollständig.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zur Herstellung eines Schall- und/oder Wärmedämmelements, bei dem schäumbare und/oder vorgeschäumte Polymerschaumpartikel verwendet werden, die vor einem Endschäumprozess mit einem organischen Bindemittel beschichtet werden,
gekennzeichnet durch folgende Schritte:
a) Beschichten zumindest eines Teils der Polymerschaumpartikel mit einer wässrigen Polymerdispersion,
b) Trocknen der beschichteten Polymerschaumpartikel,
c) optional: Lagern der beschichteten und getrockneten
Polymerschaumpartikel über einen Zeitraum von mindestens 12 Stunden zur Treibmittel-Abreicherung bzw. zur Beschleunigung der Treibmittel- Abreicherung
d) Endschäumen der beschichteten, getrockneten und vorzugsweise abgereicherten Polymerschaumpartikel unter Zugabe von Feuchtigkeit und/oder Wärme, wobei das zum Beschichten der Polymerschaumpartikel eingesetzte Bindemittel reaktiviert wird, so dass ein die
Polymerschaumpartikel zumindest teilweise umhüllender Bindemittelfilm ausgebildet wird, der die Expansion der Polymerschaumpartikel während des Endschäumprozesses verringert.
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass zum Beschichten der schäumbaren und/oder vorgeschäumten Polymerschaumpartikel eine wässrige Polymerdispersion auf Basis eines Polymerbindemittels verwendet wird, das thermoplastisch ist und/oder eine Glasübergangstemperatur Tg zwischen -50°C und 30°C, vorzugsweise zwischen -40°C und 20°C, weiterhin vorzugsweise
zwischen -35°C und 10°C aufweist. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass zum Beschichten der schäumbaren und/oder vorgeschäumten Polymerschaumpartikel eine wässrige Polymerdispersion auf Basis eines Polymerbindemittels verwendet wird, das wasserlösliche oder anlösbare Stabilisatoren, insbesondere Polyvinylalkohole und/oder Metall- Fettsäuresalze, wie beispielsweise Natrium- Stearat, enthält.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass zum Beschichten der schäumbaren und/oder vorgeschäumten Polymerschaumpartikel eine wässrige Polymerdispersion auf Basis eines Polymerbindemittels verwendet wird, das nicht-hydrophil ist und einen statischen Anfangskontaktwinkel von Wasser nach 1 min Äquilibrieren > 35°, eine Oberflächenenergie nach DIN 55660-2 < 70 mN/m, einen polaren Anteil der Oberflächenenergie nach DIN 55660-2 < 35 mN/m sowie einen dispersen Anteil der Oberflächenenergie nach DIN 55660-2 > 10 mN/m aufweist.
Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass das Polymerbindemittel einen statischen Anfangskontaktwinkel von Wasser nach 1 min Äquilibrieren > 40°, vorzugsweise > 50°, aufweist.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, dass das Polymerbindemittel eine
Oberflächenenergie nach DIN 55660-2 < 65°mN/m, vorzugsweise
< 60 mN/m, aufweist. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass das Polymerbindemittel einen polaren Anteil der Oberflächenenergie nach DIN 5660-2 < 30 mN/m, vorzugsweise
< 25 mN/m, aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass das Polymerbindemittel einen dispersen Anteil der Oberflächenenergie nach DIN 55660-2 > 20 mN/m, vorzugsweise > 30 mN/m, aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass zum Beschichten der schäumbaren und/oder vorgeschäumten Polymerschaumpartikel eine wässrige Polymerdispersion auf Basis von Acrylat, (Meth)acrylat, Styrolacrylat, Vinylacetat, Vinylacetat- Ethylen, Vinylestern, Vinylchlorid, Polyurethan, Polysiloxane und/oder Silikonharze verwendet wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass zum Beschichten der schäumbaren und/oder vorgeschäumten Polymerschaumpartikel eine wässrige Polymerdispersion verwendet wird, die mindestens ein Additiv enthält, wobei das Additiv vorzugsweise ein Flammschutzmittel, weiterhin vorzugsweise ein
intumeszierendes Flammschutzmittel, wie beispielsweise Blähgraphit, und/oder ein ablatives hydrathaltiges Flammschutzmittel, wie beispielsweise Aluminiumhydroxid, ist.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass schäumbare und/oder vorgeschäumte
Polymerschaumpartikel aus Polystyrol, Polypropylen, Polyethylen und/oder Polyethylenterephthalat verwendet werden.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass schäumbare und/oder vorgeschäumte
Polymerschaumpartikel aus einem Biopolymer, insbesondere aus Polylactid und/oder aus einem Biopolymer auf Basis von Stärke oder Cellulose, beispielsweise Celluloseacetat, Cellulosepropionat und/oder Cellulosebutyrat, verwendet werden.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt d) beschichtete, getrocknete und abgereicherte Polymerschaumpartikel einem Endschäumprozess unterzogen werden, die einen Treibmittelgehalt < 4,0 Gew.-%, vorzugsweise < 3,0 Gew.- %, weiterhin vorzugsweise < 2,0 Gew.-% und besonders bevorzugt
< 1,8 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der beschichteten,
getrockneten und abgereicherten Polymerschaumpartikel aufweisen.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichten in Schritt a) durch Mischen und/oder in einem Mischer durchgeführt wird.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die beschichteten Polymerschaumpartikel Schritt b) mittels Heißluft bzw. Warmluft und/oder in einem
Fließbetttrockner getrocknet werden. 16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beschichteten und getrockneten
Polymerschaumpartikel in Schritt c) bei einer Temperatur zwischen 10°C und 70°C gelagert werden.
17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass beim Endschäumen in Schritt d) ein
Formteilautomat, eine Bandpresse oder ein Blockschäumverfahren eing wird. 18. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass 50 bis 99 Gew.-%, vorzugsweise 60 bis 98 Gew.-%, weiterhin vorzugsweise 70 bis 95 Gew.-% und besonders bevorzugt 80 bis 90 Gew,.% schäumbare und/oder vorgeschäumte
Polymerschaumpartikel sowie 1 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 2 bis 40 Gew.- %, weiterhin vorzugsweise 5 bis 30 Gew.-% und besonders bevorzugt 10 bis
20 Gew.-% organische Bindemittel jeweils bezogen auf das Feststoff- Gesamtgewicht der Ausgangsstoffe, und zwar beschränkt auf die
Polymerschaumpartikel und das Bindemittel verwendet werden.
19. Schall- und/oder Wärmedämmelement das nach einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt worden ist und zumindest wasserdampfdiffusionsoffen, vorzugsweise wasserdampfdiffusionsoffen und wasserdurchlässig, ist.
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