DE2063504A1

DE2063504A1 - Expandierbare feinteilige Styrolpolymerisate

Info

Publication number: DE2063504A1
Application number: DE19702063504
Authority: DE
Inventors: Rolf Dr. 6710 Frankenthal; Weber Heinz Dr. 6718 Grünstadt Spänig
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1970-12-23
Filing date: 1970-12-23
Publication date: 1972-07-06
Also published as: FR2119426A5; CA918350A

Description

Badische Anilin- & Soda-Fabrik AG

Unser Zeichen: O.Z. 27 251 ER/AR 6700 Ludwigshafen, 22.12.1970

Expandierbare feinteilige Styrolpolymerisate

Die Erfindung betrifft expandierbar.e, feinteilige Styrolpolymerisate, die mit einem Melamin-Formaldehyd-Kondensationsprodukt "beschichtet sind und dadurch beim Vorschäumen nicht verkleben und trotzdem beim Ausschäumen einwandfrei verschweißen.

Es ist bekannt, daß man Formkörper aus schaumförmigen 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 verschäumbaren treibmitte lha ltigen Teilchen in einer ersten Arbeitsstufe zunächst so lange erhitzt werden, bis sie zu einem Haufwerk vom gewünschten Schüttgewicht aufgeschäumt sind. Diesen Vorgang nennt man "Vorschäumen". Die vorgeschäumten Teilchen werden dann in einer nicht gasdicht schließenden Form weiter erhitzt, so daß sie vollständig aufschäumen und zu einem Formkörper versintern. Diese Arbeitsstufe wird als "Ausschäumen" bezeichnet.

Verschäumbare Styrolpolymerisate werden im allgemeinen in offenen oder geschlossenen Gefäßen mit Hilfe von Dampf vorgeschäumt. Dabei können die vorgeschäumten Teilchen, insbesondere falls sie auf zu hohe Temperaturen oder zu lange erhitzt werden, zu größeren Agglomeraten versintern, die man vor der weiteren Verarbeitung wieder zerkleinern muß, da beim Ausschäumen der Agglomerate zu Formkörpern erhebliche Schwierigkeiten entstehen; z.B. ist es nicht möglich, die Ausschäumformen gleichmäßig zu füllen und Formkörper mit homogener Struktur zu erhalten.

Es ist bereits bekannt, daß man das Versintern der Teilchen beim Vorschäumen verhindern kann, wenn man geringe Mengen Silikonöl

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oder auch Wachs oder Schwermetallseifen, wie Zinkstearat, auf die Oberfläche der Teilchen aufbringt. Bs ist auch schon vorgeschlagen worden, die Polymerteilchen mit feinpulvrigen thermoplastischen Kunststoffen generell oder auch speziell mit solchen, die hydrophile Gruppen enthalten, zu beschichten. Dadurch wurde zwar ein Verkleben der Polymerteilchen beim Vorschäumen zu größeren Klumpen verhindert, doch war damit das Problem noch nicht befriedigend gelöst, da man Je nach der angewandten Beschichtungsmittelmenge entweder doch noch Verklebungen in geringerem Umfang beim Vorschäumen oder aber unvollständiges Verschweißen beim Ausschäumen in Kauf nehmen mußte. Schaumstoffkörper, deren Teilchen nicht vollständig miteinander verschweißt sind, haben nur geringe mechanische Festigkeit und ungünstige Isoliereigenschaften.

Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, ein Beschichtungsmittel vorzuschlagen, das einerseits das Verkleben beim Vorschäumen vollständiger als die bisher bekannten Beschichtungsmittel verhindert und gleichzeitig die Verschweißung beim Ausschäumen nicht beeinflußt.

Ee wurde nun gefunden, daß beim Vorschäumen und Ausschäumen feinteiliger Styrolpolymerisate, die ein Treibmittel enthalten, die geschilderten Nachteile nicht eintreten und somit die gestellte Aufgabe gelöst wurden kann, wenn die Teilchen mit 0,005 bis 0,1 Gew.-?£, bezogen auf die Styrolpolymerisate, eines Kondensationsproduktes von Melamin und Formaldehyd beschichtet sind.

Styrolpolymerisate im Sinn der Erfindung sind Polystyrol und Mischpolymerisate des Styrole mit anderen c£, ß-unge satt igten polymerisierbaren Verbindungen, die mindestens 80, vorzugsweise mindestens 95 Gewichtsteile Styrol einpolyraerisiert enthalten. Als Mischpolymerisationskomponenten kommen z.B. infrage oC-Μβthy1-styrol, kernhalogenierte Styrole, Acrylnitril, Ester der Acryl- oder Methacrylsäure von Alkoholen mit 1 bis 12 C-Atomen, N-Viny!verbindungen, wie Vinylcarbazol, oder auch geringe Mengen an Verbindungen, die zwei polymerisierbar Doppelbindungen enthalten, wie Butadien, Divinylbenzol oder Butandioldiacrylat.

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Unter Treibmitteln, die in den Styro!polymerisaten enthalten sind, versteht man unter Normalbedingungen gasförmige oder flüssige Kohlenwasserstoffe oder Halogenkohlenwasserstoffe, die das Styrolpolymerisat nicht lösen und deren Siedepunkte unter dem Erweichungspunkt des Polymerisats liegen. Geeignete Treibmittel sind z.B. Propan, Butan, Pentan, Hexan, Cyclohexan, Dichlordifluormethan und Trifluorchlormethan. Die Treibmittel können in den verschäumbaren Massen in Mengen zwischen 2 und 10 Gew.-^, bezogen auf das Polymerisat, enthalten sein.

In den expandierbaren Styrolpolymerisaten können noch weitere Komponenten enthalten sein, z.B. Flammschutzmittel, wie Trisdibrompropylphosphat oder Hexabromcyclododecan, Chlorparaffine, synergistisch wirkende Stoffe, z.B. bei hoher Temperatur zerfallende Peroxide oder andere !Radikalbildner, oder organische oder anorganische Füllstoffe, Farbstoffe, Antistatica oder Weichmacher.

Die expandierbaren Styrolpolymerisate können in Form von Perlen, als Granulat oder in Form kleiner Brocken vorliegen, wie sie beim Mahlen von Substanzpolymerisaten erhalten werden. Die Teilchen haben vorteilhaft einen Durchmesser von 0,1 bis 6 mm, vorzugsweise von rund 0,4 bis 3 mm.-

Die expandierbaren Styrolpolymerisatteilchen sind mit einer dünnen, möglichst gleichmäßigen Schicht eines Kondensationsproduktes von Melamin und Formaldehyd überzogen, wobei eine Menge von 0,005 bis 0,1 vorzugsweise 0,01 bis 0,05» Gew.-^, bezogen auf die Styrolpolymerisate, zur Verhinderung des Verklebens ausreicht.

Die verwendeten Melamin-Formaldehyd-Kondensate sind zweckmäßig die üblichen. Man erhält sie z.B. durch Vorkondensation von Melamin und Formaldehyd in alkalisch-wäßrigem bzw. gegebenenfalls alkalisch-wäßrig-alkoholischem Medium und anschließende Weiterkondensation im sauren Milieu, im allgemeinen im Molverhältnis Melamin/Forjialciehyd von 1 : 1 bis 1:6, vorteilhaft 1 : 1,5 bis 1:3, bei Temperaturen im Bereich von 40 bis 90⁰C,

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Stellt man die lösung schließlich, wieder neutral bis schwach basisch (pH 7 bis 8) ein, so fällt das Material bereits in der für den erfindungsgemäßen Verwendungszweck notwendigen außerordentlich feinpulvrigen Form an. Überraschenderweise neigen die Körnchen dieses Pulvers im Gegensatz zu allen bisher bekannten Beschichtungsmittel!! beim Beschichten der expandierbaren Styrolpolymerisatteilchen nicht zum Agglomerieren und lassen sich daher besonders fein und gleichmäßig auf deren Oberfläche verteilen.

Die Beschichtung kann trocken oder in wässriger Suspension in üblichen Kührmischgeräten erfolgen. Das erfindungsgemäße Beschichtungsmittel kann gegebenenfalls auch zusammen mit anderen Beschichtungsmittel·!! auf die Oberfläche der Teilchen aufgebracht werden. Beispielsweise kann man sie einer wässrigen Polymeroder Pigmentdispersion zumischen, mit der die Oberfläche der zu beschichtenden expandierbaren Styrolpolymerisatteilchen benetzt wird. ·

Zur Beurteilung des Verklebungsgrades nach dem Vorschäumen werden seit einiger Zeit verfeinerte Methoden verwendet. Dabei wird der auf einem Sieb von 2 cm Maschenweite bleibende Anteil eines unter Standardbedingungen vorgeschäumten Styrolpolymerisates ermittelt.

Die erfindungsgemäß beschichteten feinteiligen, expandierbaren Styrolpolymerisate verkleben beim Vorschäumen weit weniger als mit den bisher üblichen Stoffen beschichtete expandierbare Styrole . Polymerisatteilchen, und sie verschweißen beim Ausschäumen trotzdem vollständig.

Die in den Beispielen genannten Teile sind Grewichtsteile.

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Beispiel

750 Teile 30 ^iger Formaldehyd-Lösung, die man zuvor mit 2 n-Natronlauge auf pH 8 eingestellt hat, werden auf 60⁰C erhitzt. Unter Rühren gibt man 378 Teile Melamin (Molverhältnis Melamin/ Formaldehyd 1 : 2,5) hinzu, -wobei die Temperatur ansteigt. Durch Kühlung bzw. Heizen wird eine Temperatur von 69 bis 71 G eingehalten. Nach 20 Minuten läßt man die lösung in eine Mischung von 249 Teilen 40 ?£iger Salzsäure und 6850 Teilen Wasser einlaufen, Die Mischung, die dann einen pH-Wert von 1,5 hat, wird 6 Stunden bei 48⁰C gerührt. Danach ersetzt man die Heizung durch eine langsam wirkende Kühlung, fügt 7 Teile eines oxäthylierten Spermölalkohols oder eines ähnlichen Emulgators hinzu und tropft innerhalb von 1 bis 2 Stunden soviel einer konzentrierten lösung von Ammoncarbonat in konzentriertem wässrigem Ammoniak hinzu, bis ein pH-Wert von 7,3 bis 7,8 erreicht ist. Each Abkühlung auf 25⁰C rührt man mindestens eine Stunde, saugt den liederschlag ab und wäscht ihn gründlich mit Wasser. Das restliche Wasser entfernt man aus dem Filterkuchen durch azeotrop.«- Destillation mit Benzol. Dann wird der Niederschlag abfiltriert und bei 70 bis 8O⁰C und 18 bis 40 Torr getrocknet.

1000 Teile perlförmiges, expandierbares Polystyrol mit einem Gehalt von 5 bis 6 Gew.-^ Pentan als Treibmittel und einem Korndurchmesser von 0,4 bis 2,5 mm werden in einem Mischer in einem ersten Versuch a mit 0,1 Teil, in einem zweiten Versuch b mit 0,5 Teilen des Kondensationsproduktes aus Melamin und Formaldehyd gemischt, dessen Herstellung soeben beschrieben wurde. Die so beschichteten expandierbaren Polystyrolperlen werden in einem diskontinuierlich arbeitenden handelsüblichen Vorschäumgerät mit strömendem Dampf von 100 bis 105⁰C bei 0,3 atü auf ein Schüttgewicht von 20 g pro Liter vorgeschäumt. In einem Vergleichsversuch c werden unbeschichtete, aber sonst gleiche expandierbare Polystyrolperlen in gleicher Weise behandelt.

Nach 24atündiger Lagerung unter Luftzutritt wird das vorgeschäumte Material in einer perforierten Form mit Dampf von 1 atü zu Schaumstoffblöcken ausgesohäumt. Nach dem Trocknen werden die Blöcke mittels elektrisch beheizter Drähte in Platten von

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2 cm Stärke aufgeteilt, und diese werden auf den Verscjiweißungsgrad untersucht. Die folgende Tabelle gibt Aufschluß über die bei den 3 Versuchen erhaltenen Ergebnisse» ~

Versuch Beschichtungs- Verklebungs- Verschweißung **)' mittelmenge rate *)

Cff

a	0,01	1,8	BO
b	0,05	0,7	80
C	ma	18	80

*) Die Verklebungsrate beim Vorschäumen ist der Gewichtsanteil des vorgeschäumten Materials, der ein Sieb der Maachenweite 2 χ 2 cm nicht passiert.

**) Zur Bestimmung des Verschweißungsgradea werden die Sohaumstoffplatten in der Mitte gebrochen und an den Bruchstellen der prozentuale Anteil der Perlen ermittelt, die versintert sind. Versinterte Perlen reißen beim Bruch der Platten durc nicht verainterte trennen sich entlang der Komgrenzflache„

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Claims

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Patentanspruch

Expandierbare, feinteilige Styrolpolymerisate, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen mit 0,005 his 0,1 Gew.-?£ eines Kondensationsproduktes von Melamin und Formaldehyd beschichtet sind.

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