DE2413408A1 - Verschaeumbare kunststoffmasse aus einem styrolpolymerisat, einem aethylenpolymerisat, einem loesungsvermittler und einem treibmittel - Google Patents
Verschaeumbare kunststoffmasse aus einem styrolpolymerisat, einem aethylenpolymerisat, einem loesungsvermittler und einem treibmittelInfo
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Description
BASj? Aktiengesellschaft
Unser Zeichen; O.Z. ^O 462 vG/Wn
67OO Ludwigshafen, l8.j5.1974
Verschäumbare Kunststoffmasse aus einem Styrolpolymerisat, einem Äthylenpolymerisat, einem Lösungsvermittler und einem
Treibmittel
Die Erfindung betrifft verschäumbare Kunststoffmassen auf der Grundlage von Gemischen aus Styrolpolymerisäten, Äthylenpolymerisaten,
LösungsVermittlern und Treibmitteln,,
Verschäumbare Kunststoffmassen auf der Grundlage von thermoplastischen
Kunststoffen sind bekannt* Sie werden beispielsweise durch Mischen eines thermoplastischen Kunststoffs und
eines Treibmittels in einem Extruder unter Druck, bei dem die thermoplastische Masse nicht aufschäumt, und Extrudieren der
Mischung erhalten. Meist werden die Massen granuliert und in feinteiliger Form der weiteren Verarbeitung, z.B. zu Schaumstoffen,
zugeführt. Auch kann die Polymerisation der Monomeren, die zum thermoplastischen Kunststoff führt, in Gegenwart der
Treibmittel vorgenommen werden. Besonders bewährt hat sich die Polymerisation von Styrol in Gegenwart von Treibmittel in
wäßriger Suspension zur Herstellung feinteiligen expandierbaren Polystyrols.
Auf den genannten Wegen wurden beispielsweise verschäumbare
Styrolpolymerisate oder verschäumbare A'thylenpolymerisate erhalten,
die zu Schaumstoffen verarbeitet werden können, deren Eigenschaften durch die physikalisch-chemischen Eigenschaften
der verwendeten Polymerisate bestimmt sind. Mischungen aus Styrolpolymeri säten und A'thylenpolymerisaten und Treibmitteln
haben bislang nur zu Schaumstoffen mit unbefriedigenden Eigenschaften
verarbeitet werden können. Mischt man beispielsweise Polystyrol und Polyäthylen im Verhältnis 1 ? 1 im Extruder
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unter.Verwendung eines Treibmittels und stellt ein feinteiliges
Granulat her, so kann das Granulat zwar aufgeschäumt werden, der erhaltene Schaumstoff hat jedoch unbefriedigende mechanische
Eigenschaften, so daß er technischen Verwendungsmöglichkeiten nicht zugeführt werden kann.
Aufgabe der Erfindung war es daher, verschäumbare Kunststoff-
yon Gemischen massen auf der Grundlage/thermoplastischer Kunststoffe und
Treibmittel zu schaffen, die diesen Nachteil nicht aufweisen ο
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, wenn man als thermoplastischen
Kunststoff ein Gemisch verwendet, das ein Styrolpolymerisat, ein Äthylenpolymerisat und einen Lösungsvermittler
enthält.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Herstellung derartiger verschäumbarer Kunststoffmassen. Diese Aufgabe wird
gelöst, wenn man ein Styrolpolymerisat, ein Äthylenpolymerisat, einen Lösungsvermittler mischt, die Mischung in feinteilige
Form überführt und die erhaltenen Teilchen mit dem Treibmittel in Kontakt bringt.
Die verschäumbaren Kunststoffmassen enthalten vorteilhaft
zwischen 10 und 95 Gewichtsteile, vorzugsweise zwischen 30
und 90 Gewichtsteile eines oder mehrerer Styrolpolymerisate,
90 bis 5 Gewichtsteile, vorzugsweise 70 bis 10 Gewichtsteile
eines oder mehrerer Äthylenpolymerisate und, bezogen auf 100 Teile der Mischung aus Styrol- und Äthylenpolymerisaten, 0,5
bis J)O Teile eines oder mehrerer Lösungsvermittler.
Unter Styrolpolymerisaten sind Homo- und Copolymerisate des Styrols zu verstehen. Die Copolymerisate enthalten außer
Styrol auch andere mit Styrol copolymerisierbare Monomere in solchen Mengen, daß der Styrolanteil, bezogen auf die Monomeren,
mindestens 50 Gewichtsprozent beträgt. Als solche Mischpolymerisationskomponenten kommen z.B. in Frage: «.-Methylstyrol,
kernhalogenierte Styrole, Acrylnitril, Ester der Acryl-
oder Methacrylsäure von Alkoholen mit 1 bis 8 C-Atomen, Vinylcarbazol oder auch geringe Mengen an Verbindungen, die zwei
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polymerisierbar Doppelbindungen enthalten, wie Butadien, Divinylbenzol
oder Butandioldiacrylat» Die Styrolpolymerisate haben Schmelzindices, die zwischen 0,1 bis 50 g/10 min
(200°C/5 kg) liegen.
Von den Äthylenpolymerisaten eignen sich Äthylenhomo- und Co- polymerisate.
So können z.B. Äthylenhomopolyme.risate verwendet werden, die nach Hochdruck- bzw. Niederdruckpolymerisationsverfahren
erhalten werden und"eine Dichte zwischen 0,850 und 0,965 g/cnr haben. Geeignete Äthylencopolymerisate enthalten
als Comonomere entweder andere Olefine, wie Propylen,' Buten-1
oder beispielsweise Vinylester von Säuren mit 2 bis 4 Kohlenstoffatomen, wie Vinylacetat, Vinylpropionat oder Acrylsäure-
und Methacrylsäureester von Alkoholen mit 1 bis. 10 Kohlenstoffatomen.
Ferner kommen Kohlenoxid, Styrol, Vinylchlorid, Schwefeldioxid, Fumar- und Maleinsäureester in Frage. Auch
können Mischungen der Äthylenpolymerisate verwendet werden, beispielsweise Mischungen aus Hochdruck- oder Niederdruckpolyäthylen
mit Äthylencopolymerisaten, wie Copolymerisate aus Äthylen und Vinylacetat.
Der Comonomerengehalt in den Äthylencopolymerisaten liegt vorzugsweise
zwischen 1 bis 49, insbesondere zwischen 3 und
35 Gewichtsprozent. Der Schmelzindex der Copolymerisate kann in einem weiten Bereich schwanken und beträgt insbesondere
0,1 bis 1000 g/10 min (190°C/2,l6 kg).
Unter Lösungsvermittlern im Sinn der Erfindung, die auch als MischungsVermittler bezeichnet werden können, sollen solche
Stoffe verstanden werden, die einem Gemisch aus Styrolpolymerisäten
und Äthylenpolymerisaten zugesetzt eine feine Verteilung des einen Polymerisats im anderen Polymerisat bewirken.
Prüfkörper, die aus Massen hergestellt werden, die ein Styrol-, ein Äthylenpolymerisat und einen Lösungsvermittler enthalten,
haben eine höhere Reißfestigkeit, gemessen nach DIN 53 455,
als Prüfkörper aus Massen, die lediglich ein Styrol- und ein Äthylenpolymerisat enthalten. Voraussetzung sind gleiche
Mischungsbedingungen beim Herstellen der Massen.
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Als LösungsVermittler eignen sich z.B. Pfropfpolymerisate von
Styrol auf Polyäthylen, Mischpolymerisate von Styrol-Äthylen. Besonders vorteilhaft sind hydrierte Styrol-Butadien-Blockpolymerisate,
wie sie z.B. in Houben-Weyl, Band 14/1* Seite 833,
beschrieben sind. Das Molekulargewicht liegt zwischen 3000 und 800 000, der Styrolanteil zwischen 10 und 80 %« Der Styrolpolymerisatanteil
kann zwischen 10 und 95 Gewichtsprozent betragen.
Die Mischungen aus den Styrolpolymerisaten, den Äthylenpolymerisaten
und Lösungsvermittlern können in üblicher Weise in Knetern oder Extrudern hergestellt werden. Die Mischungen werden
dann in feinteilige Form übergeführt. Die Teilchengröße
von 0,5 bis 3 mm - besonders günstig erweisen sich Teilchen
von 1 bis 2 mm - wird z.B. durch Extrudieren von dünnen Strängen mit Durchmessern von 1 bis 2 mm und Heiß- oder Kaltabschlag
hergestellt. Es können aber auch Teilchen verwendet werden, die z.B. durch Zerkleinern von größerem Granulat durch
Mahlen hergestellt werden.
Als Treibmittel enthalten die verschäumbaren Kunststoffmassen
zweckmäßig niedermolekulare organische Stoffe, die einen Siedepunkt bei Normalbedingungen zwischen -50 und 1000C haben.
Vorzugsweise verwendet man unter Normalbedingungen gasförmige oder flüssige, aliphatische oder cycloaliphatische Kohlenwasserstoffe,
wie Propan, Butan, Pentan, Hexan oder Cyclohexan, Isobutan, Isopentan oder Isohexan. Geeignet sind auch
Halogenkohlenwasserstoffe, wie Methylchlorid, Methylenchlorid, Äthylchlorid, Dichlordifluormethan, Trifluorchlormethan. Auch
kommen Äther, wie Dimethyl- oder Diäthyläther, oder Ketone, wie Aceton, in Frage. Diese Treibmittel können für sich allein oder
in Mischungen verwendet werden. Sie sind in den feinteiligen
Massen in Mengen zwischen 2 bis 15 Gewichtsprozent, vorzugsweise zwischen 5 und 10 Gewichtsprozent enthalten. Mitunter
hat es sich als vorteilhaft erwiesen, den treibmittelhaltigen Massen andere Lösungsmittel, z.B. Alkohole, in Mengen von 1
bis 10 Gewichtsprozent, bezogen auf Treibmittel, z.B. Äthanol, zusätzlich zu den Treibmitteln einzuarbeiten.
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Die treibmittelhaltigen Teilchen der Mischungen können nach
einem vorteilhaften Verfahren erhalten werden. So werden zunächst,
wie oben beschrieben, die feinteiligen Mischungen hergestellt und dann mit dem Treibmittel in Berührung gebracht.
Das kann bei Normaltemperatur oder von -10 bis 100°C unter Normaldruck oder bei Überdruck bis zu 50 atm erfolgen. Die
Treibmittel können flüssig oder in gasförmigem Zustand vorliegen. Die Treibmittel quellen die Massen an und verteilen
sich homogen in den Teilchen. Für eine gleichmäßige Verteilung der Treibmittel in den Teilchen ist eine Verweilzeit in der
treibmittelhaltigen Atmosphäre von 0,5 his etwa 48 Stunden,
vorzugsweise von 1 bis 24 Stunden erforderlich. Es ist möglich, nur solche Mengen an Treibmittel zu verwenden, die in
den Massen enthalten sein soll. Es kann aber auch ein Überschuß verwendet werden und die von den Mischungen nicht aufgenommenen
Mengen z.B. durch Abgießen oder Abdestillieren entfernt werden.
Die treibmittelhaltigen Teilchen können aber auch durch Mischen von Styrol- und Äthylenpolymerisaten in Gegenwart der
Lösungsvermittler und der Treibmittel im Extruder und Granulieren der Mischung erhalten werden. Die zweckmäßigen Teilchengrößen
sind die oben für nicht treibmittelhaltige Teilchen angegebenen.
Die Massen können außer den genannten Stoffen andere Stoffe enthalten, So können die Massen Flammschutzmittel, Farbstoffe,
Füllstoffe, Gleitmittel oder auch andere polymere Substanzen, z.B. kautschukartige Stoffe, wie Polyisobutylen, enthalten.
Mitunter ist es vorteilhaft, den Massen grobkörnige oder
fasrige Füll- oder Verstärkerstoffe zuzusetzen. Auch können
grobmaschige Gewebe oder Gewirke bzw. Gitter aus thermoplastischen
Kunststoffen als Verstärkungseinlagen in die Schaumstoffe eingearbeitet werden.
Die versehäumbaren Kunststoffmassen können als Rohstoff für die Spritzgußverarbeitung verwendet werden. So kann man beispielsweise
durch Spritzguß aus den erfindungsgemäßen ver-
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schäumbaren Formmassen Formkörper herstellen, die eine glatte
Oberfläche haben und eine Schaumstruktur aufweisen und ein Raumgewicht von 50 bis 600 g/l haben.
Vorteilhaft werden die verschäumbaren Kunststoffmassen aufgeschäumt,
wobei das Versintern der Teilchen vermieden wird. Dieses Aufschäumen kann mehrfach wiederholt werden. Solche
Schaumstoffteilchen, die ein Schüttgewicht von 10 bis 200 g/l haben, finden Verwendung als Füllstoffe, z.B. für Leichtbeton,
oder zur Herstellung von Leichtbauplatten auf anderer Grundlage.
Die Schaumstoffe haben den Vorteil, daß sie bestimmte Eigenschaften
der Äthylen- und Styrolpolymerisate kombinieren. Sie besitzen eine höhere Elastizität als Styrolpolymerisate„
Besonders aber sind sie unempfindlich gegenüber Lösungsmitteln, wie Essigester und Toluol.
Die in den Beispielen genannten Teile sind Gewichtsteile, die Prozente Gewichtsprozente.
40 Teile eines Hochdruckpolyäthylens der Dichte 0,910 g/cm^
mit einem Schmelzindex von 4 g/10 min (l60°C/2,16 kg) und 60 Teile eines Polystyrols mit einem Schmelzindex von
2 g/10 min (200°C/5 kg) und 5 Teile eines hydrierten Styrol-Butadien-Polymerisats
mit einem Molekulargewicht von 70 000 werden in einem Kneter bei 2100C 5 Minuten lang gemischt und
dann über einen Extruder zu einem Feingranulat von 1 mm Durchmesser und 1 mm Länge verarbeitet.
Dieses feinteilige Granulat wird in einem Mischer mit 6 Teilen
Butan und 2 Teilen Methylchlorid 10 Minuten lang gemischt. Nach einer Verweilzeit von 12 Stunden kann die feinteilige
verschäumbare Kunststoffmasse der weiteren Verarbeitung zugeführt werden.
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60 Teile eines Niederdruckpolyäthylens mit einer Dichte von 0,942 und einem Schmelzindex von 6 g/10 min (190°C/2,l6 kg)
und 40 Teile Polystyrol mit einem Schmelzindex von 9 g/10 min (200°C/5 kg) und 2 Teile eines hydrierten Styrol-Butadien-Blockpolymerisats
mit einem Molekulargewicht von 80 000 -werden in einem Kneter bei 2JO0C 10 Minuten gemischt und auf einem
Extruder zu einem Granulat eines Korndurchmessers von 4 mm verarbeitet.
Dieses Granulat wird in einer Pralltellermühle auf eine Korngröße
von 1 bis 2 mm zerkleinert und in einem Mischer mit 10 Teilen Methylformiat behandelt. Nach einer Verweilzeit von
6 Stunden wird eine verschäumbare Masse erhalten, worin das Treibmittel gleichmäßig verteilt ist.
80 Teile eines Hochdruckpolyäthylens mit einer Dichte von 0,918 und einem Schmelzindex von 1 g/10 min (l90oC/2,l6 kg)
und 20 Teile Polystyrol mit einem Schmelzindex von 1 g/10 min (200°C/5 kg) und 5 Teile eines Pfropfpolymerisats von Styrol
auf Polyäthylen mit einem Styrolgehalt von JO % werden in
einem Kneter bei 190 C 8 Minuten gemischt und anschließend
über einen Extruder zu Peingranulat mit Abmessungen 0,8 χ 1,0 mm geformt.
Dieses Granulat wird mit 9 Teilen Pentan in einem Mischer bei
Raumtemperatur behandelt. Nach 12 Stunden wird eine verschäum bare Masse erhalten.
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Claims (2)
1. Verschäumbare Kunststoffmasse auf der Grundlage von thermoplastischen
Kunststoffen und Treibmitteln, dadurch gekennzeichnet«
daß als thermoplastischer Kunststoff ein Gemisch aus einem Styrolpolymerisat, einem A'thylenpolymerisat und
einem Lösungsvermittler verwendet wird.
2. Verfahren zur Herstellung von feinteiligen verschäumbaren
Kunststoffmassen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß man Styrolpolymerisate, Äthylenpolymerisate, Lösungsvermittler vermischt, die Mischung in feinteilige Form
überführt und mit Treibmittel in Berührung bringt.
BASF Aktiengesellschaft
509843/0862
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