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WO2006058733A1 - Expandierbare styrolpolymergranulate und partikelschaumstoffe mit verringerter wärmeleitfähigkeit - Google Patents

Expandierbare styrolpolymergranulate und partikelschaumstoffe mit verringerter wärmeleitfähigkeit Download PDF

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Publication number
WO2006058733A1
WO2006058733A1 PCT/EP2005/012797 EP2005012797W WO2006058733A1 WO 2006058733 A1 WO2006058733 A1 WO 2006058733A1 EP 2005012797 W EP2005012797 W EP 2005012797W WO 2006058733 A1 WO2006058733 A1 WO 2006058733A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
range
styrene polymer
expandable styrene
blowing agent
expandable
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2005/012797
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Markus Allmendinger
Joachim Ruch
Klaus Hahn
Bernhard Schmied
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BASF SE
Original Assignee
BASF SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BASF SE filed Critical BASF SE
Priority to DE112005002814T priority Critical patent/DE112005002814A5/de
Publication of WO2006058733A1 publication Critical patent/WO2006058733A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/0066—Use of inorganic compounding ingredients
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C44/00—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles
    • B29C44/34—Auxiliary operations
    • B29C44/3461—Making or treating expandable particles
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    • C08J2325/00—Characterised 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
    • C08J2325/02—Homopolymers or copolymers of hydrocarbons
    • C08J2325/04—Homopolymers or copolymers of styrene
    • C08J2325/06—Polystyrene

Definitions

  • the invention relates to expandable styrene polymer granules which
  • a filler selected from powdery inorganic materials such as talc, chalk, kaolin, aluminum hydroxide, aluminum nitrite, aluminum silicate, barium sulfate, calcium carbonate, titanium dioxide, chalk, calcium sulfate, kaolin, silica, quartz powder, Aerosil , Alumina or wollastonite and
  • halogenated flame retardants such as hexabromocyclododecane (HBCD)
  • HBCD hexabromocyclododecane
  • Flame retardant synergists such as dicumyl peroxide or dicumyl, melted with polystyrene and then added a propellant.
  • the object of the present invention was therefore to remedy the disadvantages mentioned and to provide self-extinguishing styrene polymer particle foams with low thermal conductivity, and to a process for producing expandable styrene polymers which can be processed by prefoaming and sintering with hot air or steam to form self-extinguishing styrene polymer particle foams.
  • the carbon black or graphite is used in amounts of 2 to 8 wt .-%.
  • the BET surface area is preferably in the range of 10 to 120 m 2 / g.
  • the graphite used is preferably graphite having an average particle size in the range from 1 to 50 ⁇ m.
  • the EPS granulate contains hexabromocyclododecane (HBCD) as flame retardant and dicumyl or dicumyl peroxide as flame retardant synergist.
  • HBCD hexabromocyclododecane
  • the weight ratio of flame retardant synergist to organic bromine compound is usually in the range of 1 to 20, preferably in the range of 2 to 5.
  • particle foam moldings obtainable by welding prefoamed foam particles of expandable, filler-containing, thermoplastic polymer granules were found, wherein the particle foam has a density in the range of 8 to 200 g / l, preferably in the range of 10 to 50 g / l.
  • the particle foam moldings according to the invention exhibit a high degree of closed-cell quality, with more than 60%, preferably more than 70, particularly preferably more than 80% of the cells of the individual foam particles being closed-celled as a rule.
  • Suitable fillers are organic and inorganic powders or fibrous materials, as well as mixtures thereof.
  • organic fillers z As wood flour, starch, flax, hemp, ramie, jute, sisal-cotton cellulose or aramid fibers are used.
  • inorganic fillers z As carbonates, silicates, barite, glass beads, zeolites or metal oxides are used.
  • pulverulent inorganic substances such as talc, chalk, kaolin (Al 2 (Si 2 O 5 ) (OH) 4 ), aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, aluminum nitrite, aluminum silicate, barium sulfate, calcium carbonate, calcium sulfate, silica, quartz powder, Aerosil , Alumina or wollastonite or spherical or fibrous inorganic materials such as glass beads, glass fibers or carbon fibers.
  • pulverulent inorganic substances such as talc, chalk, kaolin (Al 2 (Si 2 O 5 ) (OH) 4 ), aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, aluminum nitrite, aluminum silicate, barium sulfate, calcium carbonate, calcium sulfate, silica, quartz powder, Aerosil , Alumina or wollastonite or spherical or fibrous inorganic materials such as glass beads, glass fibers or carbon fibers.
  • the mean particle diameter or, in the case of fibrous fillers, the length should be in the range of the cell size or smaller. Preference is given to an average particle diameter in the range from 1 to 100 ⁇ m, preferably in the range from 2 to 50 ⁇ m.
  • inorganic fillers having a density in the range from 2.0 to 4.0 g / cm 3 , in particular in the range from 2.5 to 3.0 g / cm 3 .
  • the whiteness / brightness (DIN / ISO) is preferably 50 to 100%, in particular 70 to 98%.
  • the oil number according to ISO 787/5 of the preferred fillers is in the range of 2 to 200 g / 100 g, in particular in the range of 5 to 150 g / 100 g.
  • the nature and amount of the fillers can influence the properties of the expandable thermoplastic polymers and the particle foam moldings obtainable therefrom.
  • the proportion of the filler is generally in the range of 1 to 50, preferably 5 to 30 wt .-%, based on the thermoplastic polymer. At Grestoff- held in the range of 5 to 15 wt .-%, no significant deterioration of the mechanical properties of the particle foams, such as flexural strength or compressive strength is observed.
  • adhesion promoters such as maleic anhydride-modified styrene copolymers, epoxy group-containing polymers, organosilanes or styrene copolymers with isocyanate or acid groups, can significantly improve the binding of the filler to the polymer matrix and thus the mechanical properties of the particle foam moldings.
  • inorganic fillers reduce flammability.
  • inorganic powders such as aluminum hydroxide
  • thermoplastic polymer granules according to the invention also show a low propellant loss during storage, even at high filler contents. Due to the nucleating effect, it is also possible to reduce the blowing agent content, based on the polymer.
  • thermoplastic polymers for example, styrene polymers, polyamides
  • PA polyolefins, such as polypropylene (PP), polyethylene (PE) or polyethylene-propylene copolymers, polyacrylates, such as polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonate (PC), polyesters, such as polyethylene terephthalate (PET) or polybutylene terephthalate (PBT), poly - ether sulfone (PES), Polyehterketone or polyether sulfides (PES) or mixtures thereof are used. Particular preference is given to using styrene polymers.
  • the expandable styrene polymer preferably has a molecular weight in the range from 190,000 to 400,000 g / mol, more preferably in the range from 220,000 to 300,000 g / mol. Due to the reduction in molecular weight by shear and / or temperature, the molecular weight of the expandable polystyrene is usually about 10,000 g / mol below the molecular weight of the polystyrene used.
  • the strand expansion after the nozzle exit should be as low as possible. It has been shown that the strand expansion is influenced, inter alia, by the molecular weight distribution of the styrene polymer. can be flown.
  • the expandable styrene polymer should therefore preferably have a molecular weight distribution with a nonuniformity M w / M n of at most 3.5, more preferably in the range of 1.5 to 2.8 and most preferably in the range of 1.8 to 2.6.
  • styrene polymers preference is given to glassy polystyrene (GPPS), toughened polystyrene (HIPS), anionically polymerized polystyrene or toughened polystyrene (A-IPS), styrene-a-methstyrene copolymers, acrylonitrile-butadiene-styrene polymers (ABS), styrene-acrylonitrile (SAN ) Acrylonitrile-styrene-acrylic esters (ASA), methyl acrylate-butadiene-styrene (MBS), methyl methacrylate-acrylonitrile-butadiene-styrene (MABS) - polymers or mixtures thereof or with polyphenylene ether (PPE) used.
  • GPPS glassy polystyrene
  • HIPS toughened polystyrene
  • A-IPS anionically polymerized polystyrene or toughened polys
  • the styrene polymers mentioned can be used to improve the mechanical properties or the thermal stability, if appropriate by using compatibilizers with thermoplastic polymers, such as polyamides (PA), polyolefins, such as polypropylene (PP) or polyethylene (PE), polyacrylates, such as polymethyl methacrylate (PMMA), Polycarbonate (PC), polyesters, such as polyethylene terephthalate (PET) or polybutylene terephthalate (PBT), polyether sulfones (PES), polyether ketones or polyether sulfides (PES) or mixtures thereof, generally in proportions of not more than 30% by weight in total , preferably in the range of 1 to 10 wt .-%, based on the polymer melt, are mixed.
  • thermoplastic polymers such as polyamides (PA), polyolefins, such as polypropylene (PP) or polyethylene (PE), polyacrylates, such as polymethyl methacrylate (PMMA), Polycarbonate (PC), polyester
  • mixtures in the above amounts ranges with z.
  • rubbers such as polyacrylates or polydienes, z.
  • Suitable compatibilizers are e.g. Maleic anhydride-modified styrene copolymers, polymers or organosilanes containing epoxide groups.
  • the styrene polymer melt may also be admixed with polymer recyclates of the above-mentioned thermoplastic polymers, in particular styrene polymers and expandable styrene polymers (EPS) in amounts which do not substantially impair their properties, generally in quantities of not more than 50% by weight, in particular in amounts of from 1 to 20 wt .-%.
  • EPS expandable styrene polymers
  • the blowing agent-containing styrene polymer melt generally contains one or more blowing agents in a homogeneous distribution in a proportion of 2 to 10 wt .-%, preferably 3 to 7 wt .-%, based on the blowing agent-containing styrene polymer melt.
  • Suitable blowing agents are the physical blowing agents commonly used in EPS, such as aliphatic hydrocarbons having 2 to 7 carbon atoms, alcohols, ketones, ethers or halogenated hydrocarbons. Preference is given to using isobutane, n-butane, isopentane, n-pentane.
  • finely divided internal water droplets can be introduced into the styrene polymer matrix. This can be done for example by the addition of water in the molten styrene polymer matrix. The addition of the water can be done locally before, with or after the propellant dosage. A homogeneous distribution of the water can be achieved by means of dynamic or static mixers.
  • Expandable styrene polymers with at least 90% of the internal water in the form of inner water droplets with a diameter in the range of 0.5 to 15 microns form when foaming foams with sufficient cell count and homogeneous foam structure.
  • the amount of blowing agent and water added is chosen so that the expandable styrene polymers (EPS) have an expansion capacity ⁇ , defined as bulk density before foaming / bulk density after foaming, at most 125, preferably 25 to 100.
  • EPS expandable styrene polymers
  • the expandable styrene polymer pellets (EPS) according to the invention generally have a bulk density of at most 700 g / l, preferably in the range from 590 to 660 g / l.
  • bulk densities in the range of 590 to 1200 g / l may occur.
  • the styrenic polymer melt may contain additives, nucleating agents, plasticizers, flame retardants, soluble and insoluble inorganic and / or organic dyes and pigments, e.g. IR absorbers such as carbon black, graphite or aluminum powder together or spatially separated, e.g. be added via mixer or side extruder.
  • the dyes and pigments are added in amounts ranging from 0.01 to 30, preferably in the range of 1 to 5 wt .-%.
  • a dispersing aid for example organosilanes, polymers containing epoxy groups or maleic anhydride-grafted styrene polymers.
  • Preferred plasticizers are mineral oils, low molecular weight styrene polymers, phthalates, which can be used in amounts of from 0.05 to 10% by weight, based on the styrene polymer.
  • the blowing agent is mixed into the polymer melt.
  • the process comprises the stages a) melt production, b) mixing c) cooling d) conveying and e) granulation.
  • Stages can be performed by the apparatus or apparatus combinations known in plastics processing.
  • static or dynamic mixers are suitable, for example extruders.
  • the polymer melt can be taken directly from a polymerization reactor or produced directly in the mixing extruder or a separate melt extruder by melting polymer granules.
  • the cooling of the melt can be done in the mixing units or in separate coolers.
  • pressurized underwater granulation, granulation with rotating knives and cooling by spray misting of tempering liquids or atomization granulation are suitable for the granulation.
  • Apparatus arrangements suitable for carrying out the method are, for example:
  • the arrangement may include side extruders for incorporation of additives, e.g. of solids or thermally sensitive additives.
  • the propellant-containing styrene polymer melt is usually at a temperature in the range of 140 to 300 0 C, preferably in the range of 160 to 24O 0 C promoted through the nozzle plate. Cooling down to the range of the glass transition temperature is not necessary.
  • the nozzle plate is heated at least to the temperature of the blowing agent-containing polystyrene melt.
  • the temperature of the nozzle plate is in the range of 20 to 100 0 C above the temperature of the blowing agent-containing polystyrene melt. This prevents polymer deposits in the nozzles and ensures trouble-free granulation.
  • the diameter (D) of the nozzle bores at the nozzle exit should be in the range from 0.2 to 1.5 mm, preferably in the range from 0.3 to 1.2 mm, particularly preferably in the range from 0.3 to 0 , 8 mm lie. In this way granule sizes below 2 mm, in particular in the range from 0.4 to 1.4 mm, can be set precisely even after strand expansion.
  • the strand expansion can be influenced by the geometry of the die, apart from the molecular weight distribution.
  • the nozzle plate preferably has bores with a ratio L / D of at least 2, wherein the length (L) designates the nozzle region whose diameter corresponds at most to the diameter (D) at the nozzle exit.
  • the ratio L / D is in the range of 3 to 20.
  • the diameter (E) of the holes at the nozzle inlet of the nozzle plate should be at least twice as large as the diameter (D) at the nozzle outlet.
  • An embodiment of the nozzle plate has bores with conical inlet and an inlet angle ⁇ less than 180 °, preferably in the range of 30 to 120 °.
  • the nozzle plate has bores with conical outlet and an outlet angle ß smaller than 90 °, preferably in the range of 15 to 45 °.
  • the nozzle plate can be equipped with bores of different exit diameters (D). The various embodiments of the nozzle geometry can also be combined.
  • a particularly preferred process for making expandable styrenic polymers comprises the steps
  • the granulation can be carried out directly behind the nozzle plate under water at a pressure in the range of 1 to 25 bar, preferably 5 to 15 bar.
  • a polymer melt is directly available for the blowing agent impregnation in stage c) and melting of styrene polymers is not necessary.
  • This is not only more economical but also leads to expandable styrenic polymers (EPS) with low styrenic molar monomer, since the mechanical shear in the melting range of an extruder, which usually leads to a back-cleavage of monomers, is avoided.
  • EPS expandable styrenic polymers
  • shear rates below 50 / sec, preferably 5 to 30 / sec, and temperatures below 26O 0 C and short residence times in the range of 1 to 20, preferably 2 to 10 minutes in stages c) to e) are particularly preferred.
  • the polymer melt can by pressure pumps, z. B. gear pumps funded and discharged.
  • a further possibility for reducing the styrene monomer content and / or residual solvents such as ethylbenzene is to provide high degassing by means of entrainers, for example water, nitrogen or carbon dioxide, in step b) or to carry out the polymerization step a) anionically.
  • entrainers for example water, nitrogen or carbon dioxide
  • the finished expandable styrene polymer granules can be coated by glycerol esters, antistatic agents or anticaking agents.
  • the expandable styrene polymer pellets (EPS) according to the invention generally have higher bulk densities, depending on the filler type and content, which are generally in the range from 590 to 1200 g / l.
  • the expandable thermoplastic polymer granules according to the invention exhibit a good expansion capacity even at low propellant contents. Even without a coating, the bond is significantly lower than with conventional EPS beads.
  • Fillers with particle sizes in the range from 0.1 to 100 .mu.m, in particular in the range of 0.5 and 10 .mu.m result in a reduction of the thermal conductivity by 1 to 3 mW in the polystyrene foam at contents of 10 wt .-%. Therefore, comparatively low thermal conductivities can be achieved even with smaller amounts of IR absorbers, such as soot and graphite.
  • an IR absorber such as carbon black or graphite
  • carbon black in amounts of from 0.1 to 10% by weight, in particular in amounts of from 2 to 8% by weight.
  • fillers eg. B. under 5 wt .-%
  • carbon black in amounts of 1 to 25 wt .-%, preferably in the range of 10 to 20 wt .-%.
  • the carbon black addition is preferably mixed into the styrene polymer melt via the main stream and a side stream extruder.
  • Addition via extruder makes it possible to easily break down the carbon black agglomerates to an average agglomerate size in the range from 0.3 to 10 ⁇ m, preferably in the range from 0.5 to 5 ⁇ m, and homogeneous dyeing of the expandable styrene polymer granules to form dense-cell foam particles having a density in the range of 5 to 40 kg / m 3 , in particular 10 to 15 kg / m 3 can be foamed.
  • the particle foams obtainable with 10 to 20 wt .-% carbon black by foaming and sintering ⁇ achieve a thermal conductivity determined at 1O 0 C according to DIN 52612, in the range of 30 to 33mW / mK.
  • the BET surface area is preferably in the range of 10 to 120 m 2 / g.
  • the graphite used is preferably graphite having an average particle size in the range from 1 to 50 ⁇ m.
  • a preferred process for preparing expandable styrene polymers comprises the steps
  • a filler selected from pulverulent inorganic substances, such as talc, chalk, kaolin, aluminum hydroxide, aluminum nitrite, aluminum silicate, barium sulfate, calcium carbonate, titanium dioxide, calcium sulfate, silicic acid, quartz powder, Areosil, alumina or wollastonite and
  • the expandable, styrene polymer granules according to the invention can be prefoamed by means of hot air or steam to foam particles having a density in the range of 8 to 200 kg / m 3 , preferably in the range of 10 to 50 kg / m 3 and then welded in a closed mold into foam moldings.
  • the mixture of polystyrene melt, blowing agent, flame retardant and synergist was at 60 kg / h through a nozzle plate with 32 holes (diameter of the nozzle 0.75 mm) promoted. With the help of pressurized underwater granulation, compact granules with a narrow size distribution were produced.
  • the thermal conductivity / » was measured at 10 0 C in accordance with DIN 52,612th burning times of below 6 seconds are suitable in order to exist the B2 test according to DIN 4102nd

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Abstract

Expandierbare, Styrolpolymergranulate, die a) 5 bis 50 Gew.-% eines Füllstoffes, ausgewählt aus pulverförmigen anorganische Stoffen, wie Talk, Kreide, Kaolin, Aluminiumhydroxid, Aluminiumnitrit, Aluminiumsilikat, Bariumsulfat, Calciumcarbonat, Titandioxid, Calciumsulfat, Kieselsäure, Quarzmehl, Aerosil, Tonerde oder Wollastonit und b) 0,1 bis 10 Gew.-% Ruß oder Graphit enthalten, sowie Verfahren zu deren Herstellung und daraus erhältliche Partikelschaumstoffe mit verminderter Wärmeleitfähigkeit.

Description

Expandierbare Styrolpolymergranulate und Partikelschaumstoffe mit verringerter Wärmeleitfähigkeit
Beschreibung
Die Erfindung betrifft expandierbare, Styrolpolymergranulate, die
a) 5 bis 50 Gew.-% eines Füllstoffes, ausgewählt aus pulverförmigen anorganische Stoffen, wie Talk, Kreide, Kaolin, Aluminiumhydroxid, Aluminiumnitrit, Alumini- umsilikat, Bariumsulfat, Calciumcarbonat, Titandioxid, Kreide, Calciumsulfat, Kaolin, Kieselsäure, Quarzmehl, Aerosil, Tonerde oder Wollastonit und
b) 0,1 bis 10 Gew.-% Ruß oder Graphit enthalten, sowie Verfahren zu deren Herstellung und daraus erhältliche Partikel- Schaumstoffe mit verminderter Wärmeleitfähigkeit.
Es ist bekannt, zur Verringerung der Wärmeleitfähigkeit von Polystyrolschaumstoffen athermane Materialien wie Ruß (EP-A 372 343) oder Graphit (EP-A 981 574) zuzugeben. Hierbei werden je nach Art und Einarbeitung hohe Mengen der athermanen Materialien benötigt, die aufgrund der nukleierenden Wirkung zu Problemen bei der homogenen Einarbeitung führen können. Desweiteren können die mechanischen Eigenschaften der daraus hergestellten Schaumstoffe und dessen Brandverhalten negativ beeinflusst werden.
Verfahren zur Herstellung von flammgeschützten, expandierbaren Styrolpolymeren durch Extrusion einer treibmittelhaltigen Styrolpolymerschmelze sind z. B aus EP-A 0 981 574 und WO 97/45477 bekannt. Hierbei werden halogenierte Flammschutzmittel, wie Hexabromcyclododekan (HBCD) gegebenenfalls zusammen mit weiteren Additiven, z.B. Flammschutzsynergisten, wie Dicumylperoxid oder Dicumyl, mit Polystyrol aufgeschmolzen und anschließend ein Treibmittel zugegeben.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, den genannten Nachteilen abzuhelfen und selbstverlöschende Styrolpolymer-Partikelschaumstoffe mit niedriger Wärmeleitfähigkeit bereitzustellen, sowie ein Verfahren zur Herstellung von expandierbaren Styrolpolymeren, die durch Vorschäumen und Versintern mit Heißluft oder Wasserdampf zu selbstverlöschende Styrolpolymer-Partikelschaumstoffen verarbeitbar sind.
Demgemäß wurden die oben beschriebenen expandierbaren Styrolpolymergranulate gefunden.
Bevorzugt wird der Ruß oder Graphit in Mengen von 2 bis 8 Gew.-% eingesetzt. Bevorzugt wird Ruß mit einer mittleren Primär-Teilchengröße im Bereich von 10 bis 300 nm, insbesondere im Bereich von 30 bis 200 nm eingesetzt. Die BET-Oberfläche liegt bevorzugt im Bereich von 10 bis 120 m2/g.
Als Graphit wird bevorzugt Graphit mit einer mittleren Teilchengröße im Bereich von 1 bis 50 μm eingesetzt.
Besonders bevorzugt enthält das EPS-Granulat als Flammschutzmittel Hexabromcylo- dodecan (HBCD) und als Flammschutzsynergist Dicumyl oder Dicumylperoxid.
Das Gewichtsverhältnis von Flammschutzsynergist zu organischer Bromverbindung liegt in der Regel im Bereich von 1 bis 20, bevorzugt im Bereich von 2 bis 5.
Des weiteren wurden Partikelschaumstoffformteile, erhältlich durch Verschweißen von vorgeschäumten Schaumpartikeln aus expandierbaren, Füllstoff enthaltenden, thermoplastischen Polymergranulaten, gefunden, wobei der Partikelschaumstoff eine Dichte im Bereich von 8 bis 200 g/l, bevorzugt im Bereich von 10 bis 50 g/l aufweist.
Überraschenderweise zeigen der erfindungsgemäßen Partikelschaumstoffformteile trotz der Anwesenheit von Füllstoffen eine hohe Geschlossenzelligkeit, wobei in der Regel mehr als 60%, bevorzugt mehr als 70, besonders bevorzugt mehr als 80 % der Zellen der einzelnen Schaumpartikel geschlossenzellig sind.
Als Füllstoffe kommen organische und anorganische Pulver oder Faserstoffe, sowie Mischungen davon in Betracht. Als organische Füllstoffe können z. B. Holzmehl, Stärke, Flachs-, Hanf-, Ramie-, Jute-, Sisal- Baumwoll- Cellulose oder Aramidfasern eingesetzt werden. Als anorganische Füllstoffe können z. B. Carbonate, Silikate, Schwerspat, Glaskugeln, Zeolithe oder Metalloxide eingesetzt werden. Bevorzugt werden pul- verförmige anorganische Stoffe, wie Talk, Kreide, Kaolin (AI2(Si2O5)(OH)4), Aluminium- hydroxid, Magnesiumhydroxid, Aluminiumnitrit, Aluminiumsilikat, Bariumsulfat, Calciumcarbonat, Calciumsulfat, Kieselsäure, Quarzmehl, Aerosil, Tonerde oder Wollastonit oder Kugel- oder faserförmige, anorganische Stoffe, wie Glaskugeln, Glasfasern oder Kohlefasern.
Die mittleren Teilchendurchmesser bzw. bei faserförmigen Füllstoffen die Länge sollte im Bereich der Zellgröße oder kleiner liegen. Bevorzugt wird ein mittlerer Teilchendurchmesser im Bereich von 1 bis 100 μm, bevorzugt im Bereich von 2 bis 50 μm.
Besonders bevorzugt werden anorganische Füllstoffe mit einer Dichte im Bereich von 2,0 bis 4,0 g/cm3, insbesondere im Bereich von 2,5 bis 3,0 g/cm3. Der Weißgrad/Helligkeit (DIN/ISO) beträgt bevorzugt 50 bis 100 %, insbesondere 70 bis 98 %. Die Ölzahl nach ISO 787/5 der bevorzugten Füllstoffe liegt im Bereich von 2 bis 200 g/100 g, insbesondere im Bereich von 5 bis 150 g/100 g.
Durch die Art und Menge der Füllstoffe können die Eigenschaften der expandierbaren thermoplastischen Polymeren und der daraus erhältlichen Partikelschaumformteile beeinflussen. Der Anteil des Füllstoffes liegt in der Regel im Bereich von 1 bis 50, bevorzugt 5 bis 30 Gew.-%, bezogen auf das thermoplastische Polymer. Bei Füllstoff- gehalten im Bereich von 5 bis 15 Gew.-% wird keine wesentliche Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften der Partikelschaumstoffe, wie Biegefestigkeit oder Druckfestigkeit beobachtet. Durch die Verwendung von Haftvermittlern, wie Maleinsäu- reanhydrid-modifizierte Styrolcopolymere, epoxidgruppenhaltige Polymere, Organosi- lane oder Styrolcopolymere mit Isocyanat- oder Säuregruppen kann die Anbindung des Füllstoffes an die Polymermatrix und damit die mechanischen Eigenschaften der Partikelschaumformteile deutlich verbessert werden.
In der Regel verringern anorganische Füllstoffe die Brennbarkeit. Insbesondere durch Zusatz von anorganischen Pulvern, wie Aluminiumhydroxid kann das Brandverhalten deutlich verbessert werden.
Überraschenderweise zeigen die erfindungsgemäßen thermoplastischen Polymergranulate auch bei hohen Füllstoffgehalten einen geringen Treibmittelverlust bei der Lagerung. Aufgrund der nukleierenden Wirkung ist auch eine Verringerung des Treibmittelgehaltes, bezogen auf das Polymer, möglich.
Als thermoplastische Polymere können beispielsweise Styrolpolymere, Polyamide
(PA), Polyolefine, wie Polypropylen (PP), Polyethylen (PE) oder Polyethylen-Propylen- copolymere, Polyacrylate, wie Polymethylmethaceylat (PMMA), Polycarbonat (PC), Polyester, wie Polyethylentherephtalat (PET) oder Polybutylenterephftalat (PBT), PoIy- ethersulfone (PES), Polyehterketone oder Polyethersulfide (PES) oder Mischungen davon eingesetzt werden. Besonders bevorzugt werden Styrolpolymere eingeszetzt.
Es hat sich gezeigt, dass Styrolpolmere mit Molekulargewichten Mw von unter 160.000 bei der Granulierung zu Polymerabrieb führen. Bevorzugt weist das expandierbare Styrolpolymer ein Molekulargewicht im Bereich von 190.000 bis 400.000 g/mol, beson- ders bevorzugt im Bereich von 220.000 bis 300.000 g/mol auf. Aufgrund des Molekulargewichtsabbaus durch Scherung und/oder Temperatureinwirkung liegt das Molekulargewicht des expandierbaren Polystyrols in der Regel etwa 10.000 g/mol unter dem Molekulargewicht des eingesetzten Polystyrols.
Um möglichst kleine Granulatpartikel zu erhalten, sollte die Strangaufweitung nach dem Düsenaustritt möglichst gering sein. Es hat sich gezeigt, dass die Strangaufweitung unter anderem durch die Molekuargewichtsverteilung des Styrolpolymeren beein- flusst werden kann. Das expandierbare Styrolpolymer sollte daher bevorzugt eine Molekulargewichtsverteilung mit einer Uneinheitlichkeit Mw/Mn von höchstens 3,5, besonders bevorzugt im Bereich von 1 ,5 bis 2,8 und ganz besonders bevorzugt im Bereich von 1 ,8 bis 2,6 aufweisen.
Bevorzugt werden als Styrolpolymere glasklares Polystyrol (GPPS), Schlagzähpolystyrol (HIPS), anionisch polymerisiertes Polystyrol oder Schlagzähpolystyrol (A-IPS), Sty- rol-a-Methstyrol-copolymere, Acrylnitril-Butadien-Styrolpolymerisate (ABS), Styrol- Acrylnitril (SAN) Acrylnitril-Styrol-Acrylester (ASA), Methyacrylat-Butadien-Styrol (MBS), Methylmethacrylat-Acrylnitril-Butadien-Styrol (MABS)- polymerisate oder Mischungen davon oder mit Polyphenylenether (PPE) eingesetzt.
Die genannten Styrolpolymeren können zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften oder der Temperaturbeständigkeit gegebenenfalls unter Verwendung von Verträglichkeitsvermittlern mit thermoplastischen Polymeren, wie Polyamiden (PA), Polyolefinen, wie Polypropylen (PP) oder Polyethylen (PE), Polyacrylaten, wie PoIy- methylmethacrylat (PMMA), Polycarbonat (PC), Polyestern, wie Polyethylentherephta- lat (PET) oder Polybutylenterephtalat (PBT), Polyethersulfonen (PES), Polyetherketo- nen oder Polyethersulfiden (PES) oder Mischungen davon in der Regel in Anteilen von insgesamt bis maximal 30 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf die Polymerschmelze, abgemischt werden. Desweiteren sind Mischungen in den genannten Mengenbereichen auch mit z. B hydrophob modifizierten oder funktio- nalisierten Polymeren oder Oligomeren, Kautschuken, wie Polyacrylaten oder Polydie- nen, z. B. Styrol-Butadien-Blockcopolymeren oder biologisch abbaubaren aliphatischen oder aliphatisch/aromatischen Copolyestem möglich.
Als Verträglichkeitsvermittler eignen sich z.B. Maleinsäureanhydrid-modifizierte Styrol- copolymere, Epoxidgruppenhaltige Polymere oder Organosilane.
Der Styrolpolymerschmelze können auch Polymerrecyklate der genannten thermoplastischen Polymeren, insbesondere Styrolpolymere und expandierbare Styrolpolymerer (EPS) in Mengen zugemischt werden, die deren Eigenschaften nicht wesentlich verschlechtern, in der Regel in Mengen von maximal 50 Gew.-%, insbesondere in Mengen von 1 bis 20 Gew.-%.
Die treibmittelhaltige Styrolpolymerschmelze enthält in der Regel eine oder mehrere Treibmittel in homogener Verteilung in einem Anteil von insgesamt 2 bis 10 Gew.-% bevorzugt 3 bis 7 Gew.-%, bezogen auf die treibmittelhaltige Styrolpolyermschmelze. Als Treibmittel, eigenen sich die üblicherweise in EPS eingesetzten physikalische Treibmittel, wie aliphatischen Kohlenwasserstoffe mit 2 bis 7 Kohlenstoffatomen, Alkohole, Ketone, Ether oder halogenierte Kohlenwasserstoffe. Bevorzugt wird iso-Butan, n-Butan, iso-Pentan, n-Pentan eingesetzt. Zur Verbesserung der Verschäumbarkeit können feinverteilte Innenwassertröpfchen in die Styrolpolymermatirx eingebracht werden. Dies kann beispielsweise durch die Zugabe von Wasser in die aufgeschmolzene Styrolpolymermatrix erfolgen. Die Zugabe des Wassers kann örtlich vor, mit oder nach der Treibmitteldosierung erfolgen. Eine homogene Verteilung des Wassers kann mittels dynamischen oder statischen Mischern erreicht werden.
In der Regel sind 0 bis 2, bevorzugt 0,05 bis 1 ,5 Gew.-% Wasser, bezogen auf das Styrolpolymer, ausreichend.
Expandierbare Styrolpolymere (EPS) mit mindestens 90% des Innenwassers in Form von Innenwassertröpfchen mit einem Durchmesser im Bereich von 0,5 bis 15 μm bilden beim Verschäumen Schaumstoffe mit ausreichender Zellzahl und homogener Schaumstruktur.
Die zugesetzte Treibmittel- und Wassermenge wird so gewählt, dass die expandierbaren Styrolpolymeren (EPS) ein Expansionsvermögen α, definiert als Schüttdichte vor dem Verschäumen/Schüttdichte nach dem Verschäumen höchstens 125 bevorzugt 25 bis 100 aufweisen.
Die erfindungsgemäßen expandierbaren Styrolpolymergranulate (EPS) weisen in der Regel eine Schüttdichte von höchstens 700 g/l bevorzugt im Bereich von 590 bis 660 g/l auf. Bei Verwendung von Füllstoffen können in Abhängigkeit von der Art und Menge des Füllstoffes Schüttdichten im Bereich von 590 bis 1200 g/l auftreten.
Des weiteren können der Styrolpolymerschmelze zusätzlich zu den Füllstoffen Additive, Keimbildner, Weichmacher, Flammschutzmittel, lösliche und unlösliche anorganische und/oder organische Farbstoffe und Pigmente, z.B. IR-Absorber, wie Ruß, Gra- phit oder Aluminiumpulver gemeinsam oder räumlich getrennt, z.B. über Mischer oder Seitenextruder zugegeben werden. In der Regel werden die Farbstoffe und Pigmente in Mengen im Bereich von 0,01 bis 30, bevorzugt im Bereich von 1 bis 5 Gew.-% zugesetzt. Zur homogenen und mikrodispersen Verteilung der Pigmente in dem Styrolpolymer kann es insbesondere bei polaren Pigmenten zweckmäßig sein ein Disper- gierhilfsmittel, z.B Organosilane, epoxygruppenhaltige Polymere oder Maleinsäurean- hydrid-gepfropfte Styrolpolymere, einzusetzen. Bevorzugte Weichmacher sind Mineralöle, niedermolekulare Styrolpolymere, Phthlate, die in Mengen von 0,05 bis 10 Gew.- %, bezogen auf das Styrolpolymerisat, eingesetzt werden können.
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen expandierbaren Styrolpolymerisate wird das Treibmittel in die Polymerschmelze eingemischt. Das Verfahren umfasst die Stufen a) Schmelzerzeugung, b) Mischen c) Kühlen d) Fördern und e) Granulieren. Jede dieser Stufen kann durch die in der Kunststoffverarbeitung bekannten Apparate oder Apparatekombinationen ausgeführt werden. Zur Einmischung eignen sich statische oder dynamische Mischer, beispielsweise Extruder. Die Polymerschmelze kann direkt aus einem Polymerisationsreaktor entnommen werden oder direkt in dem Mischextruder oder einem separaten Aufschmelzextruder durch Aufschmelzen von Polymergranulaten erzeugt werden. Die Kühlung der Schmelze kann in den Mischaggregaten oder in separaten Kühlern erfolgen. Für die Granulierung kommen beispielsweise die druckbeaufschlagte Unterwassergranulierung, Granulierung mit rotierenden Messern und Kühlung durch Sprühvemebelung von Temperierflüssigkeiten oder Zerstäubungsgran ulati- on in Betracht. Zur Durchführung des Verfahrens geeignete Apparateanordnungen sind z.B.:
a) Polymerisationsreaktor - statischer Mischer/Kühler - Granulator b) Polymerisationsreaktor - Extruder - Granulator c) Extruder - statischer Mischer - Granulator d) Extruder - Granulator
Weiterhin kann die Anordnung Seitenextruder zur Einbringung von Additiven, z.B. von Feststoffen oder thermisch empfindlichen Zusatzstoffen aufweisen.
Die treibmittelhaltige Styrolpolymerschmelze wird in der Regel mit einer Temperatur im Bereich von 140 bis 3000C, bevorzugt im Bereich von 160 bis 24O0C durch die Düsenplatte gefördert. Eine Abkühlung bis in den Bereich der Glasübergangstemperatur ist nicht notwendig.
Die Düsenplatte wird mindestens auf die Temperatur der treibmittelhaltigen Polystyrolschmelze beheizt. Bevorzugt liegt die Temperatur der Düsenplatte im Bereich von 20 bis 1000C über der Temperatur der treibmittelhaltigen Polystyrolschmelze. Dadurch werden Polymerablagerungen in den Düsen verhindert und eine störungsfreie Granu- lierung gewährleistet.
Um marktfähige Granulatgrößen zu erhalten sollte der Durchmesser (D) der Düsenbohrungen am Düsenaustritt im Bereich von 0,2 bis 1 ,5 mm, bevorzugt im Bereich von 0,3 bis 1,2 mm, besonders bevorzugt im Bereich von 0,3 bis 0,8 mm liegen. Damit las- sen sich auch nach Strangaufweitung Granulatgrößen unter 2 mm, insbesondere im Bereich 0,4 bis 1 ,4 mm gezielt einstellen.
Die Strangaufweitung kann außer über die Molekulargewichtsverteilung durch die Düsengeometrie beeinflusst werden. Die Düsenplatte weist bevorzugt Bohrungen mit ei- nem Verhältnis L/D von mindestens 2 auf, wobei die Länge (L) den Düsenbereich, dessen Durchmesser höchstens dem Durchmesser (D) am Düsenaustritt entspricht, bezeichnet. Bevorzugt liegt das Verhältnis L/D im Bereich von 3 - 20. Im allgemeinen sollte der Durchmesser (E) der Bohrungen am Düseneintritt der Düsenplatte mindestens doppelt so groß wie der Durchmesser (D) am Düsenaustritt sein.
Eine Ausführungsform der Düsenplatte weist Bohrungen mit konischem Einlauf und einem Einlaufwinkel α kleiner 180°, bevorzugt im Bereich von 30 bis 120° auf. In einer weiteren Ausführungsform besitzt die Düsenplatte Bohrungen mit konischem Auslauf und einen Auslaufwinkel ß kleiner 90°, bevorzugt im Bereich von 15 bis 45°. Um gezielte Granulatgrößenverteilungen der Styrolpolymeren zu erzeugen kann die Düsenplatte mit Bohrungen unterschiedlicher Austrittsdurchmesser (D) ausgerüstet werden. Die verschiedenen Ausführungsformen der Düsengeometrie können auch miteinander kombiniert werden.
Ein besonders bevorzugtes Verfahren zur Herstellung von expandierbaren Styrolpoly- meren, umfasst die Schritte
a) Polymerisation von Styrolmonomer und gegebenenfalls copolymersierbaren Monomeren,
b) Entgasungung der erhaltenen Styrolpolymerschmelze,
c) Einmischen des Treibmittels und gegebenenfalls Additiven, in die Styrolpolymerschmelze mittels statischen oder dynamischen Mischer bei einer Temperatur von mindestens 1500C, bevorzugt 180 - 2600C,
d) Kühlen der treibmittelhaltigen Styrolpolymerschmelze auf eine Temperatur, die mindestens 12O0C, bevorzugt 150 - 2000C beträgt,
e) Zugabe des Füllstoffs,
f) Austrag durch eine Düsenplatte mit Bohrungen, deren Durchmesser am Düsenaustritt höchstens 1 ,5 mm beträgt und
g) Granulieren der treibmittelhaltigen Schmelze.
In Schritt g) kann die Granulierung direkt hinter der Düsenplatte unter Wasser bei einem Druck im Bereich von 1 bis 25 bar, bevorzugt 5 bis 15 bar erfolgen.
Aufgrund der Polymerisation in Stufe a) und Entgasung in Stufe b) steht für die Treib- mittelimprägnierung in Stufe c) direkt eine Polymerschmelze zur Verfügung und ein Aufschmelzen von Styrolpolymeren ist nicht notwendig. Dies ist nicht nur wirtschaftlicher, sondern führt auch zu expandierbaren Styrolpolymeren (EPS) mit niedrigen Sty- rolmonomergehalten, da die mechanischen Schereinwirkung im Aufschmelzbereich eines Extruders, die in der Regel zu einer Rückspaltung von Monomeren führt, vermieden wird. Um den Styrolmonomerengehalt niedrig zu halten, insbesondere unter 500 ppm mit Styrolmomomergehalten, ist es ferner zweckmäßig, den mechanischen und thermischen Energieeintrag in allen folgenden Verfahrensstufen so gering wie möglich zu halten. Besonders bevorzugt werden daher Scherraten unter 50/sec, bevorzugt 5 bis 30/sec, und Temperaturen unter 26O0C sowie kurze Verweilzeiten im Bereich von 1 bis 20, bevorzugt 2 bis 10 Minuten in den Stufen c) bis e) eingehalten. Besonders bevorzugt werden ausschließlich statische Mischer und statische Kühler im gesamten Verfahren eingesetzt. Die Polymerschmelze kann durch Druckpumpen, z. B. Zahnradpumpen gefördert und ausgetragen werden.
Eine weitere Möglichkeit zur Verringerung des Styrolmonomerengehaltes und/oder Restlösungsmittel wie Ethylbenzpl besteht darin, in Stufe b) eine Hochentgasung mit- tels Schleppmitteln, beispielsweise Wasser, Stickstoff oder Kohlendioxid, vorzusehen oder die Polymerisationsstufe a) anionisch durchzuführen. Die anionische Polymerisation von Styrol führt nicht nur zu Styrolpolymeren mit niedrigem Styrolmonomeranteil, sondern gleichzeitig zur geringen Styrololigomerenanteilen.
Zur Verbesserung der Verarbeitbarkeit können die fertigen expandierbaren Styrolpoly- mergranulate durch Glycerinester, Antistatika oder Antiverklebungsmittel beschichten werden.
Die erfindungsgemäßen expandierbaren Styrolpolymergranulate (EPS) weisen in Ab- hängigkeit von Füllstoff-Art und -Gehalt in der Regel höhere Schüttdichten auf, die im allgemeinen im Bereich von 590 bis 1200 g/l liegen.
Die erfindungsgemäßen expandierbaren thermoplastischen Polymergranulate zeigen auch bei geringen Treibmittelgehalten ein gutes Expansionsvermögen. Die Verklebung ist auch ohne Beschichtung deutlich geringer als bei herkömmlichen EPS-Perlen.
Füllstoffe mit Partikelgrößen im Bereich von 0,1 bis 100 μm, insbesondere im Bereich von 0,5 und 10 μm ergeben im Polystyrol-Partikelschaumstoff bei Gehalten von 10 Gew.-% eine Absenkung der Wärmeleitfähigkeit um 1 bis 3 mW. Daher lassen sich schon bei geringeren Mengen and IR-Absorbern, wie Ruß und Graphit vergleichsweise niedrige Wärmeleitfähigkeiten erreichen.
Bevorzugt wird zur Verringerung der Wärmeleitfähigkeit ein IR-Absorber, wie Ruß oder Graphit in Mengen von 0,1 bis 10 Gew.-%, insbesondere in Mengen von 2 bis 8 Gew.-% eingesetzt. Bei Verwendung von geringeren Mengen an Füllstoffen, z. B. unter 5 Gew.-%, ist es auch möglich, Ruß in Mengen von 1 bis 25 Gew.-%, bevorzugt im Bereich von 10 bis 20 Gew.-% einzusetzen. Bei diesen hohen Rußgehalten wird die Rußzugabe bevorzugt aufgeteilt über den Hauptstrom- und einen Seitenstromextruder in die Styrolpoly- merschmelze eingemischt. Die Zugabe über Extruder ermöglicht eine einfache Zerkleinerung der Rußagglomerate auf eine mittlere Agglomeratgröße im Bereich von 0,3 bis 10 μm, bevorzugt im Bereich von 0,5 bis 5 //m und homogene Färbung der expandierbaren Styrolpolymergranulate, die zu geschlossenzelligen Schaumstoffpartikel mit einer Dichte im Bereich von 5 - 40 kg/m3, insbesondere 10 - 15 kg/m3 verschäumt wer- den können. Die mit 10 bis 20 Gew.-% Ruß nach Verschäumen und Versintern erhältlichen Partikelschaumstoffe erreichen eine Wärmeleitfähigkeit λ, bestimmt bei 1O0C nach DIN 52612, im Bereich von 30 bis 33 mW/mK.
Bevorzugt wird Ruß mit einer mittleren Primär-Teilchengröße im Bereich von 10 bis 300 nm, insbesondere im Bereich von 30 bis 200 nm eingesetzt. Die BET-Oberfläche liegt bevorzugt im Bereich von 10 bis 120 m2/g.
Als Graphit wird bevorzugt Graphit mit einer mittleren Teilchengröße im Bereich von 1 bis 50 μm eingesetzt.
Ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung von expandierbaren Styrolpolymerisaten, umfasst die Schritte
a) Einmischen (i) eines organischenTreibmittels,
(ii) 5-50 Gew.-%, bezogen auf das Styolpolymerisat, eines Füllstoffes, ausgewählt aus pulverförmigen anorganische Stoffen, wie Talk, Kreide, Kaolin, Aluminiumhydroxid, Aluminiumnitrit, Aluminiumsilikat, Bariumsulfat, Calciumcarbonat, Titandioxid, Calciumsulfat, Kieselsäure, Quarzmehl, Areosil, Tonerde oder Wollastonit und
(iii) 0,1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Styolpolymerisat, Ruß oder Graphit in die Styrolpolmerisatschmelze mittels statischen oder dynamischen Mischer bei einer Temperatur von mindestens 1500C,
b) Kühlen der treibmittel- und Füllstoff-haltigen Polymerschmelze auf eine Temperatur von mindestens 12O0C
c) Austrag durch eine Düsenplatte mit Bohrungen, deren Durchmesser am Düsenaustritt höchstens 1,5 mm beträgt und
d) Granulieren der treibmittelhaltigen Schmelze direkt hinter der Düsenplatte unter Wasser bei einem Druck im Bereich von 1 bis 20 bar. Die erfindungsgemäßen expandierbaren, Styrolpolymergranulate können mittels Heißluft oder Wasserdampf zu Schaumpartikeln mit einer Dichte im Bereich von 8 bis 200 kg/m3, bevorzugt im Bereich von 10 bis 50 kg/m3 vorgeschäumt und anschließend in einer geschlossenen Form zu Schaumstoffformkörpern verschweißt werden.
Beispiele:
In eine Polystyrolschmelze aus PS 158 K der BASF Aktiengesellschaft mit einer Viskositätszahl VZ von 98 ml/g (Mw = 280.000 g/mol, Uneinheitlichkeit Mw/Mn = 2,8) wurden in einem Extruder 7 Gew.-%, bezogen auf Polystyrol, Pentan eingemischt. Nach Abkühlen der treibmittelhaltigen Schmelze von ursprünglich 260 0C auf eine Temperatur von 190 0C, wurden über einen Seitenstromextruder ein Gemisch aus Polystyrolschmelze, Füllstoff (Kreide, Ulmer Weiß (Omya)), IR-Absorber (Ruß oder Graphit, UF298 Kropfmühl) und Flammschutzmittel (HBCD) entsprechend Tabelle 1 zugegeben und in den Hauptstrom eingemischt. Zusätzlich auf der Höhe des Seitensrtomextruders über eine Dosierlanze mittels einer Kolbenpumpe die in Pentan gelöste Flammschutzsynergisten Dicumyl (DC) bzw. Dicumylperoxid dem gekühlten Hauptstrom zudosiert. Das Gemisch aus Polystyrolschmelze, Treibmittel, Flammschutzmittel und Synergist wurde mit 60 kg/h durch eine Düsenplatte mit 32 Bohrungen (Durchmesser der Düse 0,75 mm) gefördert. Mit Hilfe einer druckbeaufschlagten Unterwassergranulierung wurden kompakte Granulate mit enger Größenverteilung hergestellt.
Diese Granulate wurden in strömendem Wasserdampf zu Schaumstoffperlen (20 g/l) vorgeschäumt, 24 Stunden zwischengelagert und anschließend in gasdichten Formen mit Wasserdampf zu Schaumstoffkörpern verschweißt.
Die Wärmeleitfähigkeit/» wurde bestimmt bei 100C nach DIN 52612. Nachbrennzeiten von unterhalb 6 Sekunden sind geeignet um den B2 Test nach DIN 4102 zu bestehen.
Tabelle 1:
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Claims

Patentansprüche:
1. Expandierbare Styrolpolymergranulate, enthaltend
a) 5 bis 50 Gew.-% eines Füllstoffes, ausgewählt aus pulverförmigen anorganische Stoffen, wie Talk, Kreide, Kaolin, Aluminiumhydroxid, Aluminiumnitrit, Aluminiumsilikat, Bariumsulfat, Calciumcarbonat, Titandioxid, Calcium- sulfat, Kieselsäure, Quarzmehl, Aerosil, Tonerde oder Wollastonit und
b) 0,1 bis 10 Gew.-% Ruß oder Graphit.
2. Expandierbare Styrolpolymergranulate nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sie 0,2 bis 5 Gew.-% einer organische Bromverbindung mit einem Bromgehalt von mindestens 70 Gew.-% als Flammschutzmittel enthalten.
3. Expandierbare Styrolpolymergranulate nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie 0,05 bis 1,0 Gew.-% Dicumyl oder Dicumylperoxid als Flammschutzsynergist enthalten.
4. Expandierbare Styrolpolymergranulate nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie 3 bis 7 Gew.-% eines organischen Treibmittels enthalten.
5. Verfahren zur Herstellung von expandierbaren Styrolpolymergranulaten, umfas- send die Schritte
a) Einmischen
(i) eines organischenTreibmittels,
(ii) 5-50 Gew.-%, bezogen auf das Styolpolymerisat, eines Füllstoffes, ausgewählt aus pulverförmigen anorganische Stoffen, wie Talk, Kreide, Kaolin, Aluminiumhydroxid, Aluminiumnitrit, Aluminiumsilikat, Bariumsulfat, Calciumcarbonat, Titandioxid, Calciumsulfat, Kieselsäure, Quarzmehl, Areosil, Tonerde oder Wollastonit und (iii) 0,1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Styolpolymer, Ruß oder Graphit in die Styrolpolmerschmelze mittels statischen oder dynamischen Mischer bei einer Temperatur von mindestens 1500C,
b) Kühlen der Treibmittel- und Füllstoff-haltigen Polymerschmelze auf eine Temperatur von mindestens 1200C, c) Austrag durch eine Düsenplatte mit Bohrungen, deren Durchmesser am Düsenaustritt höchstens 1 ,5 mm beträgt und
d) Granulieren der treibmittelhaltigen Schmelze direkt hinter der Düsenplatte unter Wasser bei einem Druck im Bereich von 1 bis 20 bar.
6. Verfahren zur Herstellung von Partikelschaumstoffformteilen, dadurch gekennzeichnet, dass man expandierbare, Styrolpolymergranulate gemäß Anspruch 1 in einem ersten Schritt mittels Heißluft oder Wasserdampf zu Schaumpartikeln mit einer Dichte im Bereich von 8 bis 200 g/I vorschäumt und in einem zweiten Schritt in einer geschlossenen Form verschweißt.
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