DE1520184C3 - Verfahren zur Herstellung von verschäumbaren Polystyrol-Teilchen - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von verschäumbaren Polystyrol-TeilchenInfo
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Description
3 4
Wurden Teilchen mit einem Schäumungsgrad unter- diejenigen Lösungsmittel, die ein großes Lösungs-;
halb von 60 ccm/10 g verwendet, waren die Durch- vermögen oder die Fähigkeit, Polystyrol rasch aufmesser
der Gaszellen im Endprodukt sehr klein, und zulösen, aufweisen, den Vorteil besitzen, daß bei ihrer
die Gaszellen waren infolge des schlechten Schäum- Verwendung ein rasches Eindringen des Treibmittels
Vermögens ungleichmäßig verteilt. 5 in das Innere der verschäumbaren Polystyrolteilchen
Wenn andererseits der Schäumungsgrad 400 ecm/ und eine rasche Absorption der Treibmittel eintritt;
10 g überstieg, geriet die Herstellung der Endprodukte doch besitzen diese Lösungsmittel auch bestimmte
bei dem Auspreßverfahren außer Kontrolle, mit dem Nachteile, insofern als sie die Erweichungstemperatur
Ergebnis, daß bei der Produktion unerwünschte des Polystyrolharzes erniedrigen, die Bildung unregel-
Abweichungen auftraten und daß das Endprodukt io mäßiger Gaszellen hervorrufen, ein Zerreißen der
voll von übermäßig großen Gaszellen war, die ungleich- Wandungen der Gaszellen bewirken, so daß eine große
mäßig verteilt waren. Zahl der Gaszellen untereinander in Verbindung steht,
Die Verwendung eines Treibmittels mit bestimmten und die Neigung besitzen, ein Schrumpfen des End-
Schäumungseigenschaften ist im Hinblick auf die produktes beim Abkühlen hervorzurufen. Infolge-
Herstellung eines Endproduktes mit optimaler Quali- 15 dessen erfordert die Verwendung solcher Lösungs-
tät von entscheidender Bedeutung. Erfindungsgemäß mittel mit hohem Auflösevermögen gegenüber PoIy-
werden als Verschäumungsmittel aliphatische Kohlen- styrol große Sorgfalt, da schon ein geringer Überschuß
Wasserstoffe mit 3 bis 4 Kohlenstoffatomen eingesetzt. an diesen Lösungsmitteln ausreicht, ein Zerreißen,
Kohlenwasserstoffe mit 5 oder mehr Kohlenstoff- eine Deformation und ein Schrumpfen der Gaszellen
atomen sind als Verschäumungsmittel ungünstig, sie so hervorzurufen.
sind bekanntlich unter Normaltemperatur und Nor- Ferner wird bei der Verwendung bestimmter
maldruck flüssig. Zwar gehen diese höheren Kohlen- Lösungsmittel, wie z. B. von Tetrachloräthylen, wenn
Wasserstoffe beim Verschäumungsvorgang, beispiels- sie zu Beginn oder während der Polymerisation
weise durch Erhitzen auf etwa 1200C, in den gasför- zugegeben werden, der Polymerisationsgrad des gebilmigen
Zustand über, wenn sich aber dann das End- as deten Polystyrols herabgesetzt, so daß das Produkt als
produkt auf Normaltemperatur abkühlt, kehrt dieses verschäumbares Grundmaterial ungeeignet wird.
Gas wieder in den normalen flüssigen Zustand zurück, Es wurde gefunden, daß optimale Ergebnisse erzielt wodurch sich der Innendruck in den einzelnen Gas- werden können, wenn Styrol als Lösungsmittel wirken zellen verringert, was wiederum ein Schrumpfen der kann. Um das zu erreichen, wird zu Anfang eine Gaszellen und damit gewöhnlich eine Verformung 30 genügende Menge Styrol in das Polymerisationssystem des Endproduktes zur Folge hat. Weiterhin ist das eingeführt, wie als Monomeres zur Bildung der verspezifische Gewicht eines Endproduktes, in dem das schäumbaren Polystyrolteilchen erforderlich ist und Treibmittel ein Kohlenwasserstoff mit 5 oder mehr dafür Sorge getragen, daß eine Restmenge des ein-Kohlenstoffatomen ist, äußerst hoch. geführten Styrols jedoch unpolymerisiert zurückbleibt,
Gas wieder in den normalen flüssigen Zustand zurück, Es wurde gefunden, daß optimale Ergebnisse erzielt wodurch sich der Innendruck in den einzelnen Gas- werden können, wenn Styrol als Lösungsmittel wirken zellen verringert, was wiederum ein Schrumpfen der kann. Um das zu erreichen, wird zu Anfang eine Gaszellen und damit gewöhnlich eine Verformung 30 genügende Menge Styrol in das Polymerisationssystem des Endproduktes zur Folge hat. Weiterhin ist das eingeführt, wie als Monomeres zur Bildung der verspezifische Gewicht eines Endproduktes, in dem das schäumbaren Polystyrolteilchen erforderlich ist und Treibmittel ein Kohlenwasserstoff mit 5 oder mehr dafür Sorge getragen, daß eine Restmenge des ein-Kohlenstoffatomen ist, äußerst hoch. geführten Styrols jedoch unpolymerisiert zurückbleibt,
Auch die Verwendung von Kohlenwasserstoffen 35 und diese Restmenge Styrol ist der Menge an Lösungs-
mit weniger als 2 Kohlenstoffatomen als Verschäu- mittel gleich, die bei üblichen Herstellungsverfahren
mungsmittel ist ungünstig, weil der Siedepunkt äußerst normalerweise in das System eingeführt wird. Die
niedrig liegt; diese äußerst flüchtigen Substanzen gewünschte Restmenge Styrol im Polymeren wird
werden nicht genügend lange in den verschäumbaren erzielt, indem man die Polymerisation in Gegenwart
Polystyrolteilchen zurückgehalten. Beim Lagern der- 40 eines wasserlöslichen Nitrits in einer Menge von
artiger Produkte tritt eine rasche Verschlechterung der 0,0003 bis 0,05 Gewichtsprozent, bezogen auf das
Verschäumungseigenschaften ein. gesamte Styrol, ausführt, wobei das Nitrit zugegeben
Beispiele für erfindungsgemäß brauchbare Kohlen- wird, bevor der Polymerisationsumsatz 98% erreicht
Wasserstoffe mit 3 bis 4 Kohlenstoffatomen sind hat. Es ist von Vorteil, daß das Nitrit in Wasser lös-
Propan und Butan. 45 lieh, in dem Monomeren jedoch unlöslich ist. Beim
Nach den bisher bekannten Verfahren hat man in Spülen der verschäumbaren Polystyrolteilchen kann
das Polymerisationssystem, während der Herstellung daher sämtliches Nitrit leicht entfernt werden, so daß
der verschäumbaren Polystyrolteilchen, eine bestimmte es nicht als schädlicher Bestandteil zurückbleibt.
Menge eines Lösungsmittels zugefügt, das die Teilchen Weiterhin ist das Vermögen der Nitrite, in der wäßrigen
dazu befähigt, das Treibmittel zu absorbieren und 50 Phase die Polymerisation zu hemmen, ausgezeichnet,
festzuhalten. Bei den üblichen Verfahren sind für so daß eine Verunreinigung der gebildeten verschäum-
diesen Zweck Toluol, Äthylbenzol, Tetrachloräthylen, baren Polystyrolteilchen durch als Nebenprodukt ge-
Äthylacetat und Benzol verwendet worden. bildeten Latex oder ein Zusammenkleben der Teilchen
Bei einer experimentellen Überprüfung der bei der nur sehr selten eintritt. In dieser Beziehung sind die
Verwendung solcher üblichen Lösungsmittel erhal- 55 unter Verwendung von Nitriten erhaltenen Ergebnisse
tenen Ergebnisse wurde festgestellt, daß diejenigen weit besser als die Ergebnisse, die bei der Verwendung
Lösungsmittel, die einen Siedepunkt von 1000C oder von Hemmitteln wie Kupfersalzen, Rhodaniden oder
darunter, jedoch oberhalb Normaltemperatur, auf- Hydrochinon erzielt werden.
weisen, während des Erhitzens, das eine Vorbedingung Die Anwesenheit von Styrol als Lösungsmittel in
bei der Bildung des Endproduktes ist, in den gasförmi- 60 den Polystyrolteilchen liefert insofern optimale Ergebgen
Zustand übergehen und dadurch ihre Funktion nisse, als Styrol dem Polystyrol in bezug auf Siedepunkt
als Lösungsmittel verlieren. Dieser Verlust der und Auflöse- bzw. Plastifiziervermögen angemessen
Lösungsmittelfunktion führt zu einer ungenügenden ist und weil bei Verwendung von Styrol als Lösungs-Plastifizierung
des Polystyrolharzes, einem Schrumpfen mittel das Treibmittel leicht in die Teilchen absorbiert
der erhaltenen geformten Produkte, einer vorzeitigen 65 und in beständiger Weise von ihnen zurückgehalten
Aufblähung oder einer Verringerung im Schau- wird. Weiterhin führt die Anwesenheit einer angemesmungsgrad.
senen Menge restlichen Styrols als Lösungsmittel zu
An Hand von Versuchen wurde festgestellt, daß verschäumbaren Polystyrolteilchen, die an der Förder-
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schnecke nicht kleben oder während des Auspreß- .. Das dem Polymerisationssystem zuzusetzende Treibverfahrens
ein Gleiten bewirken und somit die Verar- mittel kann sich entweder im flüssigen oder im gasbeitbarkeit
erleichtern. Bei der Verschäumung ist das förmigen Zustand befinden, und es können auch
als Lösungsmittel anwesende Styrol für die Bildung der Gemische mehrerer Treibmittel sowie Gemische aus
Gaszellen von Bedeutung. Es tritt nämlich dann kein 5 flüssiger und gasförmiger Phase verwendet werden.
Reißen der Zellwandungen, keine Bildung grober Das Polymerisationssystem muß unter Überdruck Gaszellen und kein Schrumpfen der Gaszellen ein. gehalten werden. Nach den erfindungsgemäß durch-Darüber hinaus ist das Fertigprodukt chemisch bestän- geführten Versuchen liefern Drücke von 7 bis 20 kg/cma dig, und das restliche Styrol übt auf die Zellwan- optimale Ergebnisse. Welcher Druck innerhalb dieses düngen keine nachteilige Wirkung aus; dies dürfte io Bereiches bei der tatsächlichen Durchführung des auf die Nachpolymerisation des restlichen Styrols Verfahrens im Einzelfall gewählt wird, hängt von der während des Form- bzw. Auspreßverfahrens zurück- Art des verwendeten Treibmittels und dem Zustand zuführen sein. der Polymerisation bzw. den Polymerisationsbedin-
Reißen der Zellwandungen, keine Bildung grober Das Polymerisationssystem muß unter Überdruck Gaszellen und kein Schrumpfen der Gaszellen ein. gehalten werden. Nach den erfindungsgemäß durch-Darüber hinaus ist das Fertigprodukt chemisch bestän- geführten Versuchen liefern Drücke von 7 bis 20 kg/cma dig, und das restliche Styrol übt auf die Zellwan- optimale Ergebnisse. Welcher Druck innerhalb dieses düngen keine nachteilige Wirkung aus; dies dürfte io Bereiches bei der tatsächlichen Durchführung des auf die Nachpolymerisation des restlichen Styrols Verfahrens im Einzelfall gewählt wird, hängt von der während des Form- bzw. Auspreßverfahrens zurück- Art des verwendeten Treibmittels und dem Zustand zuführen sein. der Polymerisation bzw. den Polymerisationsbedin-
Im folgenden wird eine allgemeine Beschreibung gungen ab und läßt sich nach wohlbekannten und
des Herstellungsverfahrens gegeben: 15 üblichen Verfahren bestimmen.
Styrol wird in Gegenwart eines geeigneten üblichen Die Einführung des Treibmittels in das System
Katalysators in ein wäßriges Medium eingeführt. erfolgt dann, wenn die Umwandlung des Monomeren
Es wird vorzugsweise nach dem Suspensionspolymeri- in das Polymerisat 80 bis 98 % erreicht hat. Liegt die
sationsverfahren gearbeitet, da dieses Verfahren im Umwandlung noch unterhalb von etwa 80 %, wird die
Vergleich zu anderen Verfahren, nach denen sich 20 Polymerisationsgeschwindigkeit durch die Zugabe des
Polymerisatkörnchen erzielen lassen, zur Herstellung Treibmittels verringert, begleitet von einer Verfor-
von Teilchen mit der gewünschten Teilchengröße von mung der gebildeten Teilchen, einem Aneinander-
0,40 bis 1,00 mm und einer annähernd idealen Run- kleben der Teilchen oder sogar einer Koagulation
dung am besten geeignet ist; dieses Verfahren ermög- der Teilchen. Hat die Umwandlung andererseits
licht eine gleichmäßige Verteilung des Treibmittels 25 bereits etwa 98 % überschritten, wird das Eindringen
im Inneren der Teilchen und ist am geeignetsten, die des Treibmittels in das Innere der Teilchen und die
als Lösungsmittel dienende Styrol-Restmenge in Verteilung innerhalb der Teilchen erschwert, so daß
gleichmäßiger Weise und mit hoher Wirksamkeit die Teilchen zur Absorption der gewählten bzw.
im Inneren der Teilchen festzuhalten. gewünschten Menge an Treibmittel eine längere Zeit
Um Polystyrolteilchen der gewünschten Größe und 30 benötigen.
Gestalt zu erzielen, muß ein geeignetes Dispergiermittel Die erfindungsgemäß erreichbaren Vorteile sind
zu dem Polymerisationssystem gegeben werden; als folgende: Das Verfahren ist ausgezeichnet geeignet,
solche kommen z. B. Polyvinylpyrrolidon, Polyvinyl- Teilchen der gewünschten Teilchengröße von 0,40 bis
alkohol und Calciumphosphat in Frage. Es liegt jedoch 1,00 mm sowie Teilchen von annähernd idealer Runauf
der Hand, daß auch andere Dispergiermittel 35 dung zu erhalten. Es gestattet, das monomere Styrol
gewählt werden können. Weiterhin müssen die innerhalb jedes Teilchens gleichmäßig und äußerst
Rührbedingungen in dem Polymerisationssystem gere- wirksam festzuhalten. Die durch das Verfahren hergelt
werden. Zum Beispiel sollten die Form und gestellten Produkte eignen sich sehr gut für die
die Umdrehungszahl des Rührers so gewählt werden, Herstellung von expandierten Blattmaterialien durch
daß in der flüssigen Phase keine Wirbelbildungen 40 Extrusionsverfahren mit calziniertem Perlit als Expanauftreten,
damit Zusammenstöße zwischen den gebil- sionszusatz, wobei die erhaltenen expandierten Blattdeten
Teilchen vermieden und Fehlstellen in der materialien ausgezeichnete Eigenschaften aufweisen.
Teilchenoberfläche verhindert werden. Die Produkte besitzen eine hohe Biegefestigkeit auf
Um den gewünschten Schäumungsgrad, nämlich Grund des calzinierten Perlits und der gleichmäßigen
60 bis 400 ccm/10 g, zu erzielen, muß das Treibmittel 45 Verteilung der Gaszellen, eine ausgezeichnete thervon
den aufblähbaren Polystyrolteilchen in einer mische Verformbarkeit und unterliegen beim Tempe-Menge
von 1,4 bis 6,0 Gewichtsprozent zurückgehal- raturabfall infolge Wärmeabgabe keinen Schrumpten
werden. Um diese Menge der angegebenen, fungen und Kontraktionen, wodurch eine ausgezeichbevorzugten
Treibmittel und das als bevorzugt ange- nete Abmessungsbeständigkeit gewährleistet ist.
gebene Lösungsmittel zurückzuhalten, sollte restliches 50 Die verschäumbaren Polystyrolteilchen können mit Styrol in einer Menge von 0,8 bis 2,0 Gewichtsprozent kalziniertem Perlit behandelt werden. Bei einer solchen der aufblähbaren Polystyrolteilchen von den Teilchen Behandlung muß sorgfältig darauf geachtet werden, zurückgehalten werden. Damit diese Restmenge daß der kalzinierte Perlit nahezu gleichmäßig an den Styrol zurückbleibt, ist die Gegenwart eines wasser- verschäumbaren Polystyrolteilchen haftet. Wenn der löslichen Nitrits in einer Menge von 0,0003 bis 55 kalzinierte Perlit nämlich ungleichmäßig an den Teil-0,0500 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamt- chen haftet, wird eine unregelmäßige Verteilung der menge des in das System eingeführten Styrols, im Ver- Gaszellen hervorgerufen oder die Gaszellen erhalten lauf der Polymerisation erforderlich. Die Zugabe des unregelmäßige Durchmesser. Ferner können in dem Nitrits zu dem System kann zu irgendeinem Zeitpunkt Endprodukt enge und tiefe Löcher auftreten, und die erfolgen, ehe das Ausmaß der Polymerisation (der 60 Dicke der Zellwandungen kann ungleichmäßig sein. Umsetzungsgrad) 98% überschritten hat; eine früh- Es wurde weiter gefunden, daß kalzinierter Perlit zeitige oder späte Zugabe des Nitrits hat dabei keinen mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser nachteiligen Einfluß auf die Polymerisationsgeschwin- von weniger als 30 μ am geeignetsten ist. Optimale digkeit. Die gewählte Menge an Nitrit kann auf Ergebnisse werden erzielt, wenn die Teilchengröße einmal oder anteilweise während des Polymerisations- 65 des kalzinierten Perlits zwischen 2 und 10 μ liegt.
Verfahrens zugesetzt werden, wobei der Zusatz beendet Der kalzinierte Perlit kann natürlich, anstatt eine sein muß, ehe das Ausmaß der Polymerisation 98% gesonderte Behandlung der aufblähbaren Polystyrolerreicht hat. teilchen nach Beendigung des Polymerisationsverfah-
gebene Lösungsmittel zurückzuhalten, sollte restliches 50 Die verschäumbaren Polystyrolteilchen können mit Styrol in einer Menge von 0,8 bis 2,0 Gewichtsprozent kalziniertem Perlit behandelt werden. Bei einer solchen der aufblähbaren Polystyrolteilchen von den Teilchen Behandlung muß sorgfältig darauf geachtet werden, zurückgehalten werden. Damit diese Restmenge daß der kalzinierte Perlit nahezu gleichmäßig an den Styrol zurückbleibt, ist die Gegenwart eines wasser- verschäumbaren Polystyrolteilchen haftet. Wenn der löslichen Nitrits in einer Menge von 0,0003 bis 55 kalzinierte Perlit nämlich ungleichmäßig an den Teil-0,0500 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamt- chen haftet, wird eine unregelmäßige Verteilung der menge des in das System eingeführten Styrols, im Ver- Gaszellen hervorgerufen oder die Gaszellen erhalten lauf der Polymerisation erforderlich. Die Zugabe des unregelmäßige Durchmesser. Ferner können in dem Nitrits zu dem System kann zu irgendeinem Zeitpunkt Endprodukt enge und tiefe Löcher auftreten, und die erfolgen, ehe das Ausmaß der Polymerisation (der 60 Dicke der Zellwandungen kann ungleichmäßig sein. Umsetzungsgrad) 98% überschritten hat; eine früh- Es wurde weiter gefunden, daß kalzinierter Perlit zeitige oder späte Zugabe des Nitrits hat dabei keinen mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser nachteiligen Einfluß auf die Polymerisationsgeschwin- von weniger als 30 μ am geeignetsten ist. Optimale digkeit. Die gewählte Menge an Nitrit kann auf Ergebnisse werden erzielt, wenn die Teilchengröße einmal oder anteilweise während des Polymerisations- 65 des kalzinierten Perlits zwischen 2 und 10 μ liegt.
Verfahrens zugesetzt werden, wobei der Zusatz beendet Der kalzinierte Perlit kann natürlich, anstatt eine sein muß, ehe das Ausmaß der Polymerisation 98% gesonderte Behandlung der aufblähbaren Polystyrolerreicht hat. teilchen nach Beendigung des Polymerisationsverfah-
rens durchzuführen, auch während des Polymerisationsveriahrens
zu dem System gegeben werden, wie es in der Schaumpolystyroltechnik wohlbekannt ist.
Es wurde gefunden, daß die Ausbeute an Endprodukt abnimmt, wenn die Menge an kalziniertem
Perlit 10 Teile überschreitet. Ferner nimmt dann der Durchmesser der Gaszellen zu und das spezifische
Gewicht ab, was zu einem schlechten Gefüge und Aussehen des Fertigproduktes führt. Liegt die Menge
an kalziniertem Perlit andererseits unterhalb von 0,5 Teilen, werden die kernbildenden Eigenschaften
des Perlits vermindert, wodurch die Qualität des Endproduktes unzufriedenstellend wird.
Das erhaltene Gemisch aus verschäumbaren Polystyrolteilchen und kalziniertem Perlit kann zur Herstellung
beliebiger üblicher zellförmiger Polystyrolprodukte verwendet werden. Zum Beispiel kann es
durch Auspressen unter Verwendung einer üblichen Strangpreßmaschine unter hoher Temperatur zu dem
gewünschten Formprodukt weiterverarbeitet werden.
100 Teile Styrol, 0,3 Teile Benzoylperoxyd (gelöst in dem Styrol), 0,007 Teile Natriumnitrit und 0,3 Teile
Polyvinylpyrrolidon (als Dispergiermittel) wurden in 300 Teilen Wasser gelöst bzw. dispergiert, und das
Gemisch wurde in einen Autoklav gegeben, der mit einem Turbinenmischer mit Prallplatten zum schwachen
Dispergieren ausgerüstet war. Die im Autoklav verbleibende Luft wurde durch Stickstoff ersetzt,
und die Suspensionspolymerisation wurde durchgeführt, während mit 270 Umdrehungen pro Minute
gerührt und die Temperatur auf 900C gesteigert
wurde. Nach Ablauf von 6 Stunden, als 90% des
eingesetzten Monomeren polymerisiert waren, wurden 6 Teile Butangas in das System eingeführt, so daß
sich der Druck im Autoklav auf etwa 11 kg/cm2 erhöhte. Sodann wurde weiter bei 90° C gerührt.
2 Stunden später wurde der Autoklav nach dem Abkühlen auf Normaltemperatur entleert, worauf
filtriert, gewaschen und getrocknet wurde.
Die erhaltenen aufblähbaren Polystyrolteilchen hatten einen durchschnittlichen Durchmesser von 0,5 mm
und wiesen eine annähernd ideale Rundung auf. Auf der Oberfläche der erhaltenen Teilchen ließen sich
keine Einbuchtungen bzw. Fehlstellen feststellen. Der Schäumungsgrad wurde zu 120 ccm/10 g ermittelt,
und der Harzgehalt hatte einen solchen Wert, daß in 0,3%iger Lösung in Toluol eine spezifische
Viskosität von 0,270 gemessen wurde.
Zu 100 Teilen dieser aufblähbaren Polystyrolteilchen
wurden 3 Teile kalzinierter Perlit mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 4 μ gegeben. Nach
ίο 15minütigem Verrühren in einem Bandmischer wurde
unter Verwendung einer Strangpreßmaschine bei 1300C in die Atmosphäre ausgepreßt. Der Durchmesser
der Schnecke betrug 66 mm, der Durchmesser der Auspreßdüse 80 mm.
Das gebildete zellförmige Polystyrolprodukt hatte eine gleichmäßige Dicke von 0,4 mm und ein spezifisches
Gewicht von 0,10. Der durchschnittliche Durchmesser der Gaszellen betrug 0,2 mm und ihre
Verteilung war gleichmäßig. Sie hatten etwa die Form eines Pentagondodekaeders. Die Zellwandungen
waren dünn, jedoch in ihrer Dicke gleichmäßig. Das Fertigprodukt wies eine glatte, glänzende Oberfläche
auf. Es ließen sich keine tiefen, engen Löcher feststellen. Die physikalischen Eigenschaften des Produktes
waren wie folgt:
Zugfestigkeit (kg/mm2) |
Längsrichtung Querrichtung |
0,35 0,37 |
30 Reißfestigkeit (kg/mm2) |
Längsrichtung Querrichtung |
0,33 0,32 |
Ausmaß der Abwei chungen in der 35 Dicke der Zell wandungen (%) |
Längsrichtung Querrichtung |
±0,5 ±0,5 |
Wärmeleitfähigkeit (Kcal/m · h · °C) | 0,024 | |
40 Feuchtigkeitsdurchlässigkeit (g/24h-m2) |
110 | |
Rückprallelastizität bzw. Rückstell vermögen (°/0) |
85 (sofort) |
309532/508
Claims (1)
1 ■■·■■ - a-:· 2
ungenügende Qualität besitzen, weil sie ein Verhältnis-Patentanspruch:
mäßig hohes spezifisches Gewicht aufweisen und die
Gaszellen einen großen Durchmesser haben und in
Verfahren zur Herstellung von verschäumbaren ungleichmäßiger und unregelmäßiger Weise verteilt
Polystyrol-Teilchen mit einem mittleren Durch- 5 sind. Darüber hinaus weisen diese bekannten zeitmesser
von 0,4 bis 1,0 mm durch Polymerisation förmigen Polystyrole Abschnitte mit ungleichmäßiger
von Styrol in einem wäßrigen Medium in Gegen- oder niedrigerer bzw. höherer Schaumdichte, ungewart
eines Katalysators und von Dispergierhilfs- nügend geschäumte Abschnitte und eine Vielzahl von
mitteln bei höherer Temperatur unter Rühren und tiefen Löchern auf, von denen viele äußerst groß waren.
Zugabe eines niedrigsiedenden Kohlenwasserstoffs io Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur
als Verschäumungsmittel unter Anwendung von Herstellung von verschäumbaren Polystyrol-Teilchen
Druck, dadurch gekennzeichnet, daß mit einem mittleren Durchmesser von 0,4 bis 1,0mm
man die Polymerisation in Gegenwart eines durch Polymerisation von Styrol in einem wäßrigen
wasserlöslichen Nitrits in einer Menge von 0,003 Medium in Gegenwart eines Katalysators und von
bis 0,05 Gewichtsprozent, bezogen auf das gesamte 15 Dispergierhilfsmitteln bei höherer Temperatur unter
Styrol, ausführt, wobei das Nitrit zugegeben wird, Rühren und Zugabe eines niedrigsiedenden Kohlenbevor
der Polymerisationsumsatz 98 % erreicht Wasserstoffs als Verschäumungsmittel unter Anwenhat,
und man zu dem Polymerisationssystem 1,4 dung von Druck, welches dadurch gekennzeichnet ist,
bis 6% eines aliphatischen Kohlenwasserstoffs daß man die Polymerisation in Gegenwart eines
mit 3 bis 4 Kohlenstoffatomen als Verschäumungs- 20 wasserlöslichen Nitrits in einer Menge von 0,0003 bis
mittel zugibt, wenn die Umwandlung des mono- 0,05 Gewichtsprozent, bezogen auf das gesamte Styrol,
meren Styrols 80% bis 98°/0 der Theorie erreicht ausführt, wobei das Nitrit zugegeben wird, bevor der
hat. Polymerisationsumsatz 98 % erreicht hat, und man zu
dem Polymerisationssystem 1,4 bis 6,0 % eines alipha-
25 tischen Kohlenwasserstoffs mit 3 bis 4 Kohlenstoffatomen
als Verschäumungsmittel zugibt, wenn die Umwandlung des monomeren Styrols 80% bis 98%
Verschäumbares Polystyrol ist bereits bekannt und der Theorie erreicht hat.
hat viele wohlbekannte Anwendungsgebiete. Es wird Es wurde gefunden, daß der optimale mittlere
nach den üblichen Form- und Auspreßverfahren zu 30 Durchmesser für verschäumbar Polystyrolteilchen
zellförmigen Polystyrolformkörpern verarbeitet. Die im Bereich von 0,40 bis 1,0 mm liegt. Es ist ersichtlich,
nach bekannten Verfahren erhältlichen verschäum- daß dieser Bereich unterhalb der unteren Grenze des
baren Polystyrolteilchen weisen einen mittleren Durch- mittleren Teilchendurchmessers liegt, der bisher angemesser
von etwa 1,2 bis 2,0 mm auf. Es wurde ermittelt, wendet wurde. Die Verwendung von verschäumbaren
daß die Gleichmäßigkeit des verschäumten Polystyrols 35 Polystyrolteilchen mit einem mittleren Durchmesser
und die Verteilung der Gaszellen darin in direkter von 0,40 bis 1,0 mm führt, in Verbindung mit den
Beziehung zur Größe der verschäumbaren Polystyrol- weiter unten beschriebenen Treibmitteln, zu einem
teilchen stehen, die zur Herstellung des Produktes Endprodukt mit optimaler Qualität,
verwendet worden sind. Die Verwendung von ver- Es wurde ferner gefunden, daß eine direkte Bezieschäumbaren Polystyrolteilchen mit großem Durch- 40 hung zwischen der Gestalt der verschäumbaren messer führt zu einem Endprodukt, das ungleichmäßig Polystyrolteilchen und dem aus ihnen hergestellten ist und eine ungleichmäßige Verteilung der Gaszellen Endprodukt besteht. Endprodukte mit optimaler aufweist. Ein solches Produkt besitzt eine unansehn- Qualität werden dann erhalten, wenn die verschäumliche grobe Oberfläche. Werden andererseits ver- baren Polystyrolteilchen eine annähernd ideale Runschäumbare Polystyrolteilchen. mit sehr geringem 45 dung aufweisen. Es wurde festgestellt, daß die bisher Durchmesser verwendet, lassen sie sich nur unbequem bekannten verschäumbaren Polystyrolteilchen eine handhaben und verschlechtern sich unter normalen unregelmäßige und ungleichmäßige Gestalt und Ober-Lagerungsbedingungen. In beiden Fällen also, sowohl fläche mit einer Vielzahl von Ausbuchtungen bzw. Einwenn die verschäumbaren Polystyrolteilchen zu groß schnitten aufweisen. Die unter Verwendung solcher sind als auch wenn sie zu klein sind, hat das aus 5° unregelmäßiger verschäumbarer Polystyrolteilchen erihnen hergestellte Endprodukt eine schlechte Qualität. haltenen Endprodukte enthielten Gaszellen mit unre-Um ein Fertigprodukt, d. h. einen verschäumten gelmäßigem und ungleichem Durchmesser, die zum Formkörper von überlegener Qualität zu liefern, sollte Teil gerissen und ungleichmäßig verteilt waren, und das zellförmige Polystyrol im allgemeinen ein geringes eine Vielzahl von engen und tiefen Löchern,
spezifisches Gewicht von 0,05 bis 0,20 g/cm3, Gas- 55 Es wurde ferner gefunden, daß eine enge Beziehung zellen mit einem Durchschnittsdurchmesser von weni- zwischen dem Schäumungsgrad der verschäumbaren ger als 0,6 mm, die eine gleichmäßige Größe aufweisen Polystyrolteilchen und der Qualität des aus ihnen erhal- und gleichmäßig verteilt sind, wobei Abschnitte mit tenen Endproduktes besteht. So wird ein zellförmiges ungleichmäßiger oder niedrigerer bzw. höherer Schaum- Polystyrolprodukt von überlegener Qualität dann dichte oder ungenügend geschäumte Abschnitte oder 60 erhalten, wenn der Schäumungsgrad der verschäumenge und tiefe Löcher vermieden werden, und eine baren Polystyrolteilchen 60 bis 400 ccm/10 g beträgt, gute Formbeständigkeit aufweisen, d. h. es soll nach Der Verschäumungsgrad wird nach dem Expansionsdem Schäumen durch Erhitzen beim Form- oder verfahren ermittelt, bei welchem man expandierbare Auspreßverfahren keine Kontraktion eintreten. Dar- Kügelchen 5 Minuten lang in Dampf von 100° C, der über hinaus sollte das Fertigprodukt gut aussehen und 65 aus siedendem Wasser entweicht, erhitzt, und durch eine verhältnismäßig glatte Oberfläche aufweisen. das Volumen, welches von den expandierten Kügel-Es wurde festgestellt, daß die Mehrzahl der im dien von 10 g eingenommen wird, also in cm3/10 g Handel befindlichen zellförmigen Polystyrole eine ausgedrückt.
verwendet worden sind. Die Verwendung von ver- Es wurde ferner gefunden, daß eine direkte Bezieschäumbaren Polystyrolteilchen mit großem Durch- 40 hung zwischen der Gestalt der verschäumbaren messer führt zu einem Endprodukt, das ungleichmäßig Polystyrolteilchen und dem aus ihnen hergestellten ist und eine ungleichmäßige Verteilung der Gaszellen Endprodukt besteht. Endprodukte mit optimaler aufweist. Ein solches Produkt besitzt eine unansehn- Qualität werden dann erhalten, wenn die verschäumliche grobe Oberfläche. Werden andererseits ver- baren Polystyrolteilchen eine annähernd ideale Runschäumbare Polystyrolteilchen. mit sehr geringem 45 dung aufweisen. Es wurde festgestellt, daß die bisher Durchmesser verwendet, lassen sie sich nur unbequem bekannten verschäumbaren Polystyrolteilchen eine handhaben und verschlechtern sich unter normalen unregelmäßige und ungleichmäßige Gestalt und Ober-Lagerungsbedingungen. In beiden Fällen also, sowohl fläche mit einer Vielzahl von Ausbuchtungen bzw. Einwenn die verschäumbaren Polystyrolteilchen zu groß schnitten aufweisen. Die unter Verwendung solcher sind als auch wenn sie zu klein sind, hat das aus 5° unregelmäßiger verschäumbarer Polystyrolteilchen erihnen hergestellte Endprodukt eine schlechte Qualität. haltenen Endprodukte enthielten Gaszellen mit unre-Um ein Fertigprodukt, d. h. einen verschäumten gelmäßigem und ungleichem Durchmesser, die zum Formkörper von überlegener Qualität zu liefern, sollte Teil gerissen und ungleichmäßig verteilt waren, und das zellförmige Polystyrol im allgemeinen ein geringes eine Vielzahl von engen und tiefen Löchern,
spezifisches Gewicht von 0,05 bis 0,20 g/cm3, Gas- 55 Es wurde ferner gefunden, daß eine enge Beziehung zellen mit einem Durchschnittsdurchmesser von weni- zwischen dem Schäumungsgrad der verschäumbaren ger als 0,6 mm, die eine gleichmäßige Größe aufweisen Polystyrolteilchen und der Qualität des aus ihnen erhal- und gleichmäßig verteilt sind, wobei Abschnitte mit tenen Endproduktes besteht. So wird ein zellförmiges ungleichmäßiger oder niedrigerer bzw. höherer Schaum- Polystyrolprodukt von überlegener Qualität dann dichte oder ungenügend geschäumte Abschnitte oder 60 erhalten, wenn der Schäumungsgrad der verschäumenge und tiefe Löcher vermieden werden, und eine baren Polystyrolteilchen 60 bis 400 ccm/10 g beträgt, gute Formbeständigkeit aufweisen, d. h. es soll nach Der Verschäumungsgrad wird nach dem Expansionsdem Schäumen durch Erhitzen beim Form- oder verfahren ermittelt, bei welchem man expandierbare Auspreßverfahren keine Kontraktion eintreten. Dar- Kügelchen 5 Minuten lang in Dampf von 100° C, der über hinaus sollte das Fertigprodukt gut aussehen und 65 aus siedendem Wasser entweicht, erhitzt, und durch eine verhältnismäßig glatte Oberfläche aufweisen. das Volumen, welches von den expandierten Kügel-Es wurde festgestellt, daß die Mehrzahl der im dien von 10 g eingenommen wird, also in cm3/10 g Handel befindlichen zellförmigen Polystyrole eine ausgedrückt.
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