DE1200535B - Verfahren zum Herstellen von verschaeumbaren Polystyrolperlen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

C08f

Deutsche Kl.: 39 b-22/06

Nummer: 1200 535

Aktenzeichen: S 66283IV c/39 b

Anmeldetag: 15. Dezember 1959

Auslegetag: 9. September 1965

Polystyrolschaumstoffe eignen sich hervorragend für thermische und elektrische Isolierungen, haben jedoch den Nachteil, daß sie sehr leicht brennbar sind. Um diese den Verwendungsbereich einschränkende Brennbarkeit der Polystyrolschaumstoffe herabzusetzen, ist es bereits bekannt, den Schaumstoffen eine Mischung aus Antimonoxyd und einem nichtflüchtigen Halogenkohlenwasserstoff zuzusetzen. Diese Mischung wird jedoch im allgemeinen nicht den verschäumbaren Polymerperlen zugesetzt, sondern dem vorgeschäumten Polystyrol. Bekanntlich ist es bei der Herstellung von Polystyrolschaumstoffen üblich, zunächst die verschäumbaren Polystyrolperlen, die z. B. einen flüchtigen Kohlenwasserstoff als Treibmittel enthalten, vorzuschäumen. Dieses Vorschäumen wird normalerweise in der Weise durchgeführt, daß man die Polymerperlen in Form einer dünnen, lockeren Schicht kurze Zeit mit Dampf oder heißem Wasser erhitzt. Durch diese Hitzebehandlung werden vorgeschäumte Polystyrolperlen erhalten, deren Durchmesser beträchtlich größer ist als der der als Ausgangsstoffe verwendeten schäumbaren Polystyrolperlen. Nachdem die so hergestellten vorgeschäumten Polystyrolperlen einige Zeit gelagert wurden, werden sie in eine geschlossene Form eingebracht und z. B. mittels Dampf erhitzt. Durch dieses Nachschäumen werden die vorgeschäumten Perlen zusammengekittet, wodurch ein fester Formkörper erhalten wird.

Da jedoch das spezifische Gewicht der vorgeschäumten Polystyrolperlen beträchtlich niedriger ist als das der Mischung aus Antimonoxyd und einem Halogenkohlenwasserstoff, erfolgt ein Absetzen; es läßt sich deshalb diese Mischung mit den vorgeschäumten Polystyrolperlen nicht homogen vermischen. Selbstverständlich ist eine derartige ungleichmäßige Verteilung dieser Mischung von Antimonoxyd und einem Halogenkohlenwasserstoff sehr unerwünscht, da dies dazu führt, daß das poröse Endprodukt nicht an allen Stellen gleich flammhemmend ist.

Dieser Nachteil kann dadurch behoben werden, daß man die Mischung aus Antimonoxyd und dem nichtflüchtigen Halogenkohlenwasserstoff zu den noch nicht vorgeschäumten Polystyrolperlen zugibt, da es nach dem Vorschäumen wieder zu einer Entmischung kommt, die wiederum zu einer ungleichen Verteilung der feuerhemmenden Eigenschaften im aus Polystyrolschaum bestehenden Endprodukt führt.

Gemäß einem bekannten Verfahren kann man jedoch treibmittelhaltige Polystyrolperlen mit einer Mischung aus Antimonoxyd und einem Halogenwasserstoff behandeln, wobei man, um eine gewisse Haftung zu erzielen, die Perlen vorher mit einem Klebstoffüberzug überzieht. Als Klebstoffe dienen dabei wasserunlösliche Verfahren zum Herstellen von verschäumbaren Polystyrolperlen

Anmelder:

Shell Internationale Research Maatschappij N. V., Den Haag

Vertreter:

Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Puls und Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Frhr. v. Pechmann, Patentanwälte, München 9, Schweigerstr. 2

Als Erfinder benannt:

Pieter Johannes Adrianus Beersma, Delft (Niederlande)

Beanspruchte Priorität:

Niederlande vom 17. Dezember 1958 (234 306) - -

polymere Stoffe, wie Polyvinylacetat, Polystyrol u. dgl. Praktisch bedeutet dies einen zusätzlichen Arbeitsgang. Eine befriedigende Haftung der feuerhemmenden Stoffe ist jedoch trotz des Klebstoffüberzuges nicht gewährleistet. Bereits beim Vorschäumen bei etwa 100⁰C setzt sich das schlecht an den Perlen haftende Gemisch in klebriger Form ab, so daß der Schaumstoff teilweise in der Form festklebt und außerdem eine ungleichmäßige Verteilung der flammwidrig machenden Zusätze aufweist (s. Vergleichsversuche, Beispiel 4).

Erfindungsgegenstand ist ein Verfahren zum Herstellen von verschäumbaren Polystyrolperlen, wobei man die Perlen mit einem Klebemittel und einer Mischung aus Antimonoxyd und einem Halogenkohlenwasserstoff überzieht, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man als Klebemittel 0,1 bis 20%. bezogen auf das Gewicht der Mischung aus Antimonoxyd und Halogenkohlenwasserstoff, Methylcellulose oder Äthylhydroxyäthylcellulose verwendet.

Die Nachteile des bekannten Verfahrens werden hierbei vermieden, da das Klebemittel infolge seiner Unlöslichkeit in der Wärme weder während des Vorschäumens mit warmem Wasser oder Dampf noch während des Nachschäumens von der Perlenoberfläche abwandert. Außerdem kann die Imprägnierung mit dem Klebemittel und dem flammhemmenden Gemisch gleichzeitig erfolgen, so daß ein Arbeitsgang unter Verwendung eines zusätzlichen organischen Lösungsmittels eingespart wird und die Zusätze völlig gleichmäßig verteilt werden. Die erfindungsgemäß be-

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handelten Perlen können ferner nach demVorschäumen, bei dem sie nicht verkleben, beliebig lange gelagert werden und werden beim Transport nicht beschädigt.

Die zur Bereitung des flammhemmenden Gemisches verwendenden nichtflüchtigen Halogenkohlenwasserstoffe sind vorzugsweise Halogenparaffine, es können jedoch auch andere übliche Verbindungen, wie Polyvinylchlorid, mit gutem Erfolg verwendet werden. Feste Halogenparaffine, insbesondere Chlorparaffine mit einem Chlorgehalt von etwa 60 bis 80 Gewichtsprozent, ganz besonders 70 Gewichtsprozent, erwiesen sich als sehr geeignet. Diese festen Chlorparaffine verleihen dem geschäumten Polymeren nicht nur sehr gute feuerhemmende Eigenschaften, sondern absorbieren auch sehr wenig Wasser, so daß nur einer sehr geringe Menge Wasser zum Aufbringen des wasserlöslichen Klebemittels erforderlich ist. Ein weiterer Vorteil ergibt sich hierbei aus der Tatsache, daß das verwendete feste Chlorparaffin während des Vorschäumens teilweise schmilzt, wodurch das Haften an den entstandenen vorgeschäumten Polymerperlen verbessert wird. Diese Vorteile können noch weiter verstärkt werden, indem man das feste Chlorparaffin mit einer geringen Menge eines flüssigen Chlorparaffins mit einem Chlorgehalt von etwa 35 bis 55 Gewichtsprozent, insbesondere 40 bis 50 Gewichtsprozent, vermischt.

Die Mischung aus Antimonoxyd und dem Halogenkohlenwasserstoff wird im allgemeinen in einer Menge von 1 bis 40 %. insbesondere 5 bis 30 %> bezogen auf das Gewicht der schäumbaren Polymerperlen, verwendet. Das wasserlösliche Klebemittel wird in einer Menge von 0,1 bis 20%, insbesondere 5 bis 15%, bezogen auf das Gewicht der Mischung aus Antimonoxyd und dem Halogenkohlenwasserstoff, eingesetzt. Die erwähnte Mischung aus Antimonoxyd und dem Halogenkohlenwasserstoff besteht aus 10 bis 90% Halogenkohlenwasserstoff, bezogen auf das Gewicht der Mischung.

Beispiel 1

100 g schäumbares Polystyrol, das einen flüchtigen Kohlenwasserstoff als Treibmittel enthielt, wurden mit 20 g eines Chlorparaffins (Chlorgehalt 70 Gewichtsprozent), 10 g Antimonoxyd, und je 2 g Methylcellulose von verschiedener Viskosität (bei einem Versuch 15 cP, bei einem zweiten 100 cP) vermischt und je 10 g Wasser zugesetzt.

Das Klebemittel quoll, wodurch das Pulver an den Polymerperlen haftete. Die schäumbaren Massen wurden dann in einer Drehtrommel mittels Luft bei einer Temperatur von etwa 30⁰C getrocknet und anschließend durch 7 Minuten langes Erhitzen mittels Dampf von 98 ⁰C vorgeschäumt. Das vorgeschäumte Material wurde in Formen eingebracht, die mit Dampf unter 1,5 bis 2 kg/cm² Druck behandelt wurden.

Auf Grund des Klebemittelzusatzes hafteten die flammhemmenden Zusätze sowohl vor dem Verschäumen sehr gut an den Polystyrolperlen als auch danach an dem Schaumstoff, dessen Brennbarkeit einheitlich durch die gesamte poröse Masse weitgehend herabgesetzt war.

Beispiel 2

Nach Beispiel 1 wurden Zubereitungen hergestellt, die 10 g Antimonoxyd, 20 g von verschiedenen Halogenkohlenwasserstoffen und verschiedene Klebemittelmengen enthielten.

Tabelle I

Halogenkohlenwasserstoff

Klebemittel

Menge des

zugesetzten

Wassers

(g)

Haften der flammhemmenden Mischung

an schäumbarem
Polystyrol

an vorgeschäumtem
Polystyrol

Verbrennungszeit
in Sekunden

nach der Zündung

des porösen

Produktes

20 g Polyvinylchlorid
20 g Polyvinylchlorid

20 g Chlorparaffin
(70% Chlor)

2 g Methylcellulose
(Viskosität 15 cP)
10 g Methylcellulose
(Viskosität 15 cP)
2 g Methylcellulose
(Viskosität 15 cP)

20
20
10

gut

ausgezeichnet
gut

sehr mäßig

ziemlich gut

gut

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Beispiel 3

Treibmittel enthielt, und 10 g Antimonoxyd Mi-50 schungen hergestellt, zu welchen verschieden große Nach Beispiel 1 wurden aus 100 g schäumbarem Mengen von festen und flüssigen Chlorparaffinen so-Polystyrol, das einen flüchtigen Kohlenwasserstoff als wie Methylcellulose zugegeben wurden.

Tabelle II

Festes Chlor paraffin mit einem Gehalt an 70 Gewichts prozent Chlor (g)	Flüssiges Chlorparaffin	Menge der zugesetzten Methylcellulose (g)	Haften	Schüttdichte (g/l)	Verbrennungs- in Sekunden
15 14 13 12 14 10 14	Ig (Chlorgehalt 42%) 2 g (Chlorgehalt 42%)J 3 g (Chlorgehalt 42%) 4 g (Chlorgehalt 42%) 2 g (Chlorgehalt 42%) 2 g (Chlorgehalt 50%) 2 g (Chlorgehalt 42%)	1 1 2	gering mäßig mäßig mäßig ausgezeichnet ausgezeichnet ausgezeichnet	28 27 28 30 28 26 26	1 0 2 2 1 1 0

Beispiel 4
(Vergleichsversuch)

Es wurden 100 Gewichtsteile schäumbarer Polystyrolperlen mit 30 Gewichtsteilen eines Gemisches von Chlorparaffin (Chlorgehalt 70 Gewichtsprozent) und Antimonoxyd (Gewichtsverhältnis 2:1) unter gleichzeitiger Zumischung eines der folgenden Klebemittel vermischt:

IO

1. Etwa 2O°/oige wäßrige Polyvinylchloridemulsion;

2. 10%ige wäßrige Polyvinylacetatdispersion;

3. 46%ige wäßrige Vinylacetat-Vinylchlorid-Copolymerisatdispersion;

4. Methylcellulose »M 15«;

5. Methylcellulose »C M 20«;

6. Äthylhydroxyäthylcellulose »M 20«.

Die Menge des Klebemittels (als Feststoff berechnet) betrug jeweils 2 Gewichtsprozent, bezogen auf schäumbares Polystyrol. Im Falle der Klebemittel 4, 5 und 6 — welche in kaltem Wasser löslich, in warmem Wasser (90 bis 100° C) jedoch praktisch unlöslich sind — wurde eine geringe Menge (etwa 10 Gewichtsprozent) Wasser zugegeben. Die so erhaltenen schäumbaren Polystyrolperlen wurden zunächst mit Luft bei etwa 30 C getrocknet und dann durch Hindurchleiten von Dampf 5 Minuten bei 100⁰C in einem mit Siebboden versehenen offenen Behälter vorgeschäumt.

Bei den Versuchen mit den wasserunlöslichen Klebemitteln 1,2 und 3 ergab sich, daß infolge ungenügenden Haftens der flammhemmenden Mischung eine erhebliche Migration derselben stattfand, so daß das flammhemmende Material sich in klebriger Form am Siebboden absetzte, was den Dampf durchgang erschwerte.

Das vorgeschäumte Material wurde jeweils in eine geschlossene Form eingebracht und darin 20 bis 30 Sekunden mit Dampf unter einem Überdruck von 0,7 bis 1 at zu Schaumkörpern verarbeitet. Bei den unter Anwendung der bekannten Klebemittel 1, 2 und 3 erhaltenen Formkörpern waren die flammhemmenden Eigenschaften erheblich herabgesetzt; während der Formgebung trat erneut eine Migration der flammhemmenden Komponenten auf, und bei der Aushebung des Schaumkörpers aus der Form wurde dieser dadurch beschädigt, daß Teile davon an der Wand festklebten.

Bei den Versuchen mit den erfindungsgemäßen Klebemitteln 4, 5 und 6 trat keiner dieser Nachteile auf, es wurden jeweils Erzeugnisse mit ausgezeichneten flammhemmenden Eigenschaften erzielt, und die Schaumkörper blieben unbeschädigt.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zum Herstellen von verschäumbaren Polystyrolperlen, wobei man die Perlen mit einem Klebemittel und einer Mischung aus Antimonoxyd und einem Halogenkohlenwasserstoff überzieht, dadurch gekennzeichnet, daß man als Klebemittel 0,1 bis 20%, bezogen auf das Gewicht der Mischung aus Antimonoxyd und Halogenkohlenwasserstoff, Methylcellulose oder Äthylhydroxyäthylcellulose verwendet.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Belgische Patentschrift Nr. 535 774.

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