DE1769475A1 - Feinteilige expandierbare Styrolpolymerisate - Google Patents

Feinteilige expandierbare Styrolpolymerisate

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DE1769475A1
DE1769475A1 DE19681769475 DE1769475A DE1769475A1 DE 1769475 A1 DE1769475 A1 DE 1769475A1 DE 19681769475 DE19681769475 DE 19681769475 DE 1769475 A DE1769475 A DE 1769475A DE 1769475 A1 DE1769475 A1 DE 1769475A1
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styrene polymers
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expandable styrene
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DE19681769475
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Heinz Dr Burger
Johannes Dr Grohmann
Erhard Dr Stahnecker
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BASF SE
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BASF SE
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/22After-treatment of expandable particles; Forming foamed products
    • C08J9/224Surface treatment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2325/00Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring; Derivatives of such polymers
    • C08J2325/02Homopolymers or copolymers of hydrocarbons
    • C08J2325/04Homopolymers or copolymers of styrene

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Description

  • Feinteilige expandierbare Styrolpolymerisate Die vorliegende Erfindung betrifft feinteilige expandierbare Styrolpolymerisate, die mit einem Polytrifluorchloräthylen mittleren Molekulargewichts und gegebenenfalls mit einem Puderungsmittel überzogen sind.
  • Es ist bekannt, daß man Formkörper aus schäumfähigen Styrolpolymerisaten erhält, wenn man feinteilige Styrolpolymerisate, die ein gasförmiges oder flüssiges Treibmittel enthalten, in nicht gasdicht schließenden Formen auf Temperaturen oberhalb des Siedepunktes des Treibmittels und des Erweichungspunktes des Polymerisates erhitzt.
  • In der Technik hat sich vor allem eine Arbeitsweise eingeführt; bei der die schäumbaren Teilchen aus einem Vorratsbehälter je nach Bedarf einer mit Rührwerk versehenen Apparatur zugeführt werden, in welcher sie unter RUhren mit Wasserdampf von etwa 1000C zum Aufschäumen gebracht werden, wobei gegebenenfalls zur Feineinstellung des Schüttgewichts noch Luft zugeführt werden kann. Diesen Vorgang nennt man"Vorschäumen". Die vorgeschäumten Teilchen werden nach einer Lagerungszeit von wenigen Mlnuten bis zu mehreren Tagen vorzugsweise durch pneumatische Förderung oder freien Zulauf in eine nicht gasdicht schließende Form gebracht und darin weiter erhitzt, wobei sie zu einem Formkörper verschweißen.
  • Bei diesem in der Technik gebräuchlichen Verfahren treten jedoch häufig Störungen auf. Beispielsweise verkleben die feinteiligen Styrolpolymerisate beim Vorschäumen oft zu Aglomeraten, welche den Weitertransport des Schäumgutes, der wie gesagt im allgemeinen auf pneumatischem Weg oder durch freies Fließen der Teilchen erfolgt, empfindlich stören oder gar unmöglich machen können. Außerdem besteht die Gefahr, daß die Agglomerate das Rührwerk der Vorschäumapparatur blockieren.
  • Selbst bei Unterbindung der Agglomeratbildung während des Vorschäurnens erschwert die oft mangelhafte Rieselfähigkeit der expandierten Teilchen ihre Weiterverarbeitung, da zum Beispiel bei der Herstellung von Formkörpern die Füllung der Formen verhältnismäGig lange dauert und zum Teil -unvollständig bleibt. Als Folge dieses Mangels ergeben sich längere Zykluszeiten und damit verminderte Produktionsleistung der Anlage sowie höhere Ausschußzahlen.
  • Aus der US-Patentschrift 3 082 885 sind feinteilige expandierbare Styrolpolymerisate bekannt, die mit 0,0005 bis 0,05 ffi an Polysiloxanen bestimmter Konstituion beschichtet sind. Diese bekannten Styrolpolymerisate haben jedoch Nachteile: Erstens schäumen sie merklich schlechter als die unbeschichteten Polymerisate. Weiterhin hat sich herausgestellt, daß sie erheblich schlechter zu Formkörpern verschweißen, was z.B. höhere Bruchanfälligkeit und geringere Dichtheit der so erhaltenen Formkörper gegen, FlüssLgkeiten zur Folge hat. Schließlich haben die Polysiloxane die störende Eigenschaft, im Kontakt mit selbstverlöschenden StyrolpolYmerisaten diese wieder brennbar zu machen.
  • Es sind weiterhin aus der französischen Patentschrift 1 314 090 feinteilige expandierbare Styrolpolymerisate bekannt, die fluorhaltige aliphatische Verbindungen mit wenigstens einer wasserlöslich machenden Gruppe, wie insbesondere Perfluoroctansäure, enthalten. Die Herstellung dieser Produkte erfordert besondere Vorsichtsmaßnahmen, da die Perfluoroctansäure giftig und sehr aggressiv ist. Außerdem hat sich gezeigt, daß Perfluoroctansäure zwar die Verklebungsneigung der Polymerisatteilchen verringert, daß sie aber außerdem ihre Rieselfähigkeit verschlechtert.
  • Es wurden nun feinteilige expandierbare Styrolpolymerisate, die ein Treibmittel enthalten und mit einer fluorhaltigen aliphatischen Verbindung beschichtet sind, gefunden, die keinen der genannten Nachteile haben. Die erfindungsgemäßen Styrolpolymerisate sind dadurch gekennzeichnet, daß ihre Beschichtung 0,005 bis 0,5 % (bezogen auf das Gewicht der Styrolpolymerisate) eines Polytrifluorchloräthylens enthält, kasein Molekulargewicht zwischen 500 und 2000 und eine Viskosität bis zu 800 Centistokes bei 720C hat.
  • Polytrifluorchloräthylen mit den obengenannten physikalischen Kennzahlen hat gegenüber bekannten Uberzugsmitteln eine Reihe unerwarteter Vorteile. So beeinträchtigt es kaum die Schäumbarkeit der mit ihm beschichteten Styrolpolymerisate. Weiterhin beeinflußt es die Brennbarkeit selbstverlöschender Styrolpolymerisate so gut wie nicht im Gegensatz zu den Polysiloxanen. Außerdem sind die Rieselfähigkeit und Verarbeitbarkeit der erfindungsgemäßen feinteiligen expandierbaren Styrolpolymerisate bemerkenswert gut.
  • Sie sind nocht weiter verbessert, wenn die Beschichtung außer Polytrifluorchloräthylen 0,005 bis 0,5 Gew.-% (bezogen auf das Gewicht der Styrolpolymerisate) eines Puderungsmittels, z.B. einer Verbindung der Formel R1-NH-(CH2)n-NH-R2 enthält, in der n gleich 2, 3 oder 4 ist und R1 und R2 Fettsäurereste mit 12 DiS 18 Kohlenstoffatomen bedeuten. Die an sich als Puderungsmittel für feinteilige expandierbare Styrolpolymerisate bekannten Stoffe verbessern zusätzlich die Rieselfähigkeit der erfindungsgemäßen Styrolpolymerisate im ungeschäumten Zustand und vermindern die Klumpenbildung beim Vorschäumen. Die Stoffe der allgemeinen Formel, wie N, N'-Distearoyl-äthylendiamin, beeinträchtigen außerdem die VErschweißung der vorgeschäumten Teilchen beim Ausschäumen zu rorrkörpern weniger als andere übliche Puderungsmittel, wie Zinkstear@t, und verbessern zusätzlich die Rieselfähigkeit r frisch vorgeschäumten Teilchen.
  • Styrolpolymerisate im Sinne der Erfindung sind Polystyrol und Mischpolymerisate des Styrols, die mindestens 50 Gew.-% Styrol einpolymerisiert enthalten. Als Mischpolymerisationskomponenten kommen z. B. in Frage: t-Methylstyrol, kernhalogenierte Styrole, Acrylnitril, Ester der Acryl- oder Methacrylsäure, N-Vinylverbindungen, wie Vinylcarbazol oder auch geringe Mengen an Verbindungen, die zwei polymerisierbare Doppelbindungen enthalten, wie Butadien, Divinylbenzol oder Butandioldiacrylat.
  • In den expandierbaren Styrolpolymerisaten sind Treibmittel ento halten, d.h. unter Normalbedingungen gasförmige oder flüssige Kohlenwasserstoffe oder Halogenkohlenwasserstoffe, die das Styrolpolymerisat nicht lösen und deren Siedepunkteunter dem Erweichungspunkt des Polymerisatesliegen. Geeignete Treibmittel sind z.B.
  • Propan, Butan, Hexan, Pentan, Cyclohexan, Dichlordifluormethan.
  • Die Treibmittel können in den verschäumbaren Massen z.B. in Mengen zwischen 2 und 10 Gew.-%, bezogen auf das Polymerisat, enthalten sein.
  • Die expandierbaren Styrolpolymerisate können noch weitere Komponenten enthalten, z.B. Flammschutzmittel, wie Tris-(dibrompropyl)-phosphat oder Hexabromcyclododecan, oder organische oder anorganlsche FUllstoffe, Farbstoffe, Antistatika oder Weichmacher.
  • Die verschäumbaren feinteiligen Styrolpolymerisate können in Form von Perlen oder als Granulat vorliegen.
  • Beispiel 1 Je 1000 Gewtchtsteile expandierbarer Polystyroltellchen mit Durchmessern zwischen 0,4 und 0,8 mm wurden mit 2 und 5 Gewichtstelchen PolytrifluoYchloräthylen (Viskosität 85 cSt bei 720C) oder Polydtmethylsiloxan beschichtet und anschließend 16 Stunden bei ungefähr 500C in dünner Schicht an der Luft ausgelegt. Hierauf wurde Je eine Probe in strömendemDampf 6 Minuten lang aufgeschäumt. Das dabei erhaltene SchUttgewicht ist ein Maß fUr die Beeinflussung der Schäumfähigkeit durch die Beschichtung: Tabelle 1 Beschichtungsmittel Schüttgewicht 2 Gewichtsteile 5 Gewichtsteile Pqlytrifluorchloräthylen 16,7 g/l 16,1 g/l Polydimethylsiloxan 18,0 g/l 26,4 g/l ohne Beschichtung 15,4 g/l nicht ausgelegtes Ausgangs- 14,3 g/l material Der Vergleich zeigt, daß Polytrifluorchloräthylen im Gegensatz zu Polydimethylsiloxan selbst in einer Menge von 0,5 % der expandierbaren Polystyrolteilchen deren Schäumfähigkeit nicht nennenswert beeinflußt.
  • Beispiel 2 Je 1000 Gewlchtsteile expandierbarer Polystyroltellchen mit Durchmessern zwischen 0.4 und 0,8 mm, die 30 Gewichtsteile Hexabromcyclododecan enth@elten, wurden mit den in Tabelle 2 angegebenen Mengen Polytrifluorohloräthylen (Viskosität 85 cSt bei 720C) oder Polydimethylsiloxan beschichtet. Dann wurden die Teilchen in strömendem Dampf auf ein Schüttgewicht von etwa 2C g/l expandiert, 16 Stunden zwischengelagert und anschließend auf übliche Weise zu einem Schaumstoffblock mit den Maßen 25 cm x 25 cm x 50 cm verarbeitet. Dieser wurde mit einem elektrisch beheizten Draht in 2 cm dicke Platten aufgeteilt. Die Platten wurden von ihren Randzonen befreit und dann im Vakuum (50 mm Hg) 16 Stunden bei 800C gelagert. Hierauf wurden sie in zugfreiem Raum zur Ermittlung der Nachbrennzeit mit einer 4 cm hohen leuchtenden Gasflamme entzündet.
  • Tabelle 2 Beschichtung Brennzeit (Mittelwerte aus 10 Messungen) 1 Gew.-Teil Folytrifluorchloräthylen 2 2 Sekunden 1 Gew.-Teil Polydimethylsiloxan brennt ganz ab 0,4 Gew.-Pedle Polydimethylsiloxan brennt ganz ab ohne Beschichtung 1 Sende Beispiel 3 1000 Gewichtsteile expandierbare Polystyrolteilchen mit Durchmessern zwischen 0,4 und 0,8 mm wurden mit den in der Tabelle 3 angegebenen Substanzen und Substanzkombinationen beschichtet. Dann wurden die Teilchen mittels eines mit einem Dampf-Luft-Gemisch betriebenen Injektors in den unteren Teil eines senkrecht stehenden, mit Rührwerk versehenen Behälters eingeblasen. Die zugeführten Dampf- und Luftmengen wurden so eingestellt, daß die am oberen Ende des Behälters kontinuierlich austretenden geschäumten Teilchen ein Schüttgewicht von 40 g/l besaßen. Sie wurden durch ein Sieb mit 5 mm Maschenweite in einen Blechzylinder mit einem Durchmesser von 0 cm und einer Höhe von 50 cm gefüllt. Dann wurde der Zylinder mit einer Geschwindigkeit von etwa 20 cm/sec hochgezogen. Die Basisbreiten der dabei entstandenen Schüttkegel sind ein Maß fUr das Rieselvermögen und die auf dem Sieb verbliebenen Agglomerate ein Maß für die Verklebungstendenz der Schaumstoffteilchen.
  • Zur Ermittlung des Einflusses der Beschichtung auf die bei de Herstellung von Formkörpern wichtigen Verschweißungsgrade wurden die geschäumten Teilchen nach 16 Stunden in einer nicht gasdicht schließenden Form durch kurzzeitiges Aufpressen von Dampf bis auf 0,8 atü zu Prüfplatten (19 x 19 x 4 cm) verschwei#t, die nach ein tägiger Ablagerung zur Abschätzung des Verschwei#ungsgrades d-z Schaumstoffteilchen zerbrochen wurden. Als Ma# für die Verschmeillung wurde der Anteil der durchgerissenen Teilchen an der Gesamtzahl an der Bruchstelle befindlichen Teilchen verwendet.
  • Tabelle 3 Beschichtung (Gew.-Teile) Basisbrefte Agglo- Verschwes lung des SchUtt- merat Beschichtungamittel Puderungsmittel kegels (cm) 1 Polytrifluorchlor- - 107 keine 90 äthylen +) 1 " 1,5 N,N'-Distearoyläthylendiamin 109 keine 80 0,4 " 102 einzelne 90 0,4 " " 0,6 N,N'-Distearoyläthylendiamin 107 keine 90 0,4 " 0,6 Zinkstearat 106 keine 70 0,3 " 0,45 N,N'-Distearoyläthylendiamin 100 einzelne 90 - 1 N,N'-Distearoyläthylendiamin 94 keine 80 ohne Beschichtung und Puderung unter 85 ++) 90 0,4 Polydimethylsiloxan 0,6 N,N'-Distearoyläthylendiamin 98 einzelne unter 10 0,4 Eico safluorundecanol- " 90 zahlreiche 90 (1) 109838/1642 0,03 Perfluorcaprylsäure - 85 zahlreiche 90 +) Viskosität 85 Centistokes bei 72 0C ++) Sehr unterschiedlich, 10 bis 100 %.
  • Wahrend Polytrifluorchloräthylen die Verschweißung der Teilchen beim Ausschäumen praktisch nicht und der Puderungszusatz N,N'-Distearoyläthylendiamiri nur wenig beeinflußt, ist dies bei dem Puderungsmittel Zinkstearat durchaus merklich und bei Dimethylpolysiloxan in hohem Maße der Fall. Das Rieselvermögen der vorgeschäumten Teilchen wird durch die Kombination von Polytrifluorchloräthylen und N,N' -Distearoyläthylendiamin am günstigsten beeinflußt.

Claims (3)

  1. Patentansprüche 1. Feinteilige expandierbare Styrolpolymerisate, die ein Treibmittel enthalten und mit einer fluorhaltigen allphatischen Verbindung beschichtet sind, dadurch gekennzeichnet, daß ihre Beschichtung 0,005 bis 0,5 Gew.-% (bezogen auf das Gewicht der Styrolpolymerisate) eLnes Polytrifluorchloräthylens enthält, das ein Molekulargewicht zwischen 500 und 2000 und eine Viskosität bis zu 800 Centistokes bei 720C hat.
  2. 2. Feinteilige expandierbare Styrolpolymerisate gemäß Anspruch 1, deren Beschichtung außerdem 0,005 bis 0,5 Gew.-% (bezogen auf das Gewicht der Styrolpolymerisate) eines Puderungsmittels enthält,
  3. 3. Feinteilige expandierbare Styrolpolymerisate gemäß Anspruch 2, deren Beschichtung als Puderungsmittel eine Verbindung der Formel R1-NH-(CH2)n-NH-R2 enthält, in der n gleich 2, 3 oder 4 ist und R1 und R2 Fettsäurereste mit 12 bis 18 Kohlenstoffatomen bedeuten.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2310361A1 (fr) * 1975-05-09 1976-12-03 Basf Ag Polymerisats de styrene finement divises, expansibles, de bonne ouvrabilite
DE3208485A1 (de) * 1981-03-09 1982-09-16 Yoshio Tokyo Tanaka Verfahren zum verschaeumen von expandierbaren harzgranulaten
US5286756A (en) * 1991-07-13 1994-02-15 Basf Aktiengesellschaft Expandable styrene polymers having a first coating containing bisamides

Cited By (4)

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