DE1203460B - Verfahren zur Herstellung von verschaeumbaren Formmassen aus Polystyrol - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

C08f

Deutsche Kl.: 39 b-22/06

Nummer: 1 203 460

Aktenzeichen: P 21319IV c/39 b

Anmeldetag: 8. September 1958

Auslegetag: 21. Oktober 1965

Es ist bekannt, thermoplastische Kunststoffe dadurch in der Wärme verschäumbar zu machen, daß man ihnen niedrigsiedende feste oder flüssige Stoffe einverleibt. Diese Treibmittel sollen in dem Kunststoff unlöslich sein und den Kunststoff auch nur wenig quellen.

Um solche flüssige oder feste Treibmittel dem Kunststoff einzuverleiben, müssen entweder umständliche, mechanische Mittel angewendet werden, oder aber man setzt vor allem flüssige Treibmittel den monomeren Rohstoffen für die Herstellung des Kunststoffs zu; in diesem Fall muß sich das Treibmittel in den Monomeren lösen. Hierauf wird polymerisiert und dadurch das Treibmittel im Kunststoff ausgefällt.

Dieses Verfahren hat eine Reihe von Nachteilen: Es kann mit Rücksicht auf den erheblichen apparativen Aufwand, den es erfordert, nur vom Kunststoffhersteller selbst, aber nicht vom Kunststoffverarbeiter ausgeführt werden. Da der treibmittelhaltige Kunststoff vor allem bei höheren Temperaturen nur beschränkt lagerfähig ist, ist seine Verarbeitung in größerer Entfernung vom Hersteller, vor allem in heißen Ländern, mit Rücksicht auf die Transport- und Lagerzeiten nicht möglich. Das Treibmittel muß in den monomeren Rohstoffen löslich, im Kunststoff unlöslich sein und darf beim Polymerisationsvorgang nicht stören. Schließlich ist dieses Verfahren überhaupt nur auf Kunststoffe anwendbar, die durch Polymerisation monomerer Produkte erhalten werden.

Erfindungsgegenstand ist ein Verfahren zur Herstellung von verschäumbaren Formmassen aus Polystyrol durch Imprägnieren des Granulats mit einem Gemisch aus niedrigmolekularen Kohlenwasserstoffen als Treibmittel und einem Lösungsmittel, das sowohl das Treibmittel als auch das Polystyrol zu lösen vermag, dadurch gekennzeichnet, daß man nach dem Imprägnieren das Lösungsmittel mindestens teilweise wieder herauswäscht.

Das Lösungsmittel wendet man zweckmäßig wie üblich in solcher Verdünnung an, daß der Kunststoff bei der Behandlung damit quillt, aber noch nicht angelöst wird; d. h., bei der Behandlung mit dem Lösungsmittel sollen sich die Kunststoffkörner nicht oder nur unwesentlich verkleben, so daß der Kunststoff am Ende der Operation z. B. durch Passieren zwischen Stachelwalzen, leicht wiederum auf seine ursprüngliche Körnung gebracht werden kann. Durch diese Verdünnung des Lösungsmittels wird sein Angriff auf den Kunststoff soweit verlangsamt, daß keine Überkonzentrationen an der Oberfläche der Kunst-

Verfahren zur Herstellung von verschäumbaren
Formmassen aus Polystyrol

Anmelder:

Dr. Herbert Petrovicki,

Dr. Friedrich Schaffernak,

Heidelberg, Heiligenbergstr. 1 b

Als Erfinder benannt:

Dr. Herbert Petrovicki,

Dr. Josef Lintner,

Dr. Friedrich Schaffernak, Heidelberg

stoffkörner auftreten und dem Lösungsmittel die

ao nötige Zeit verbleibt, etwa in dem Maße in das Innere des Kunststoffs einzudiffundieren, wie es von der Kunststoffoberfläche aufgenommen wird.

Diese Verdünnung kann nach verschiedenen bekannten Methoden erreicht werden, z. B. indem man

as den Kunststoff mit den Lösungsmitteldämpfen behandelt, die mit inerten Gasen und bzw. oder mit Dämpfen des Treibmittels verdünnt sind, oder aber man arbeitet bei vermindertem Druck. Man kann auch das Lösungsmittel als verdünnte, wäßrige Emulsion anwenden, die gleichzeitig auch das Treibmittel in emulgierter Form enthalten kann; oder man behandelt den Kunststoff mit einer verdünnten Lösung des Lösungsmittels in dem Treibmittel.
Sobald durch die übliche Behandlung mit dem Lösungsmittel und dem Treibmittel der Kunststoff genügend gequollen und in gequollenem Zustand eine ausreichende Menge Treibmittel aufgenommen hat — im allgemeinen sind etwa 10 bis 15°/o Treibmittel, berechnet auf den Kunststoff, erforderlich —, wird das Lösungsmittel erfindungsgemäß mindestens teilweise aus dem Kunststoff herausgelöst. Dies geschieht zweckmäßig durch Auswaschen mit Wasser, wenn das Lösungsmittel wasserlöslich, das Treibmittel jedoch wasserunlöslich ist. Ist eine derartige Kombination jedoch nicht möglich, so kann das Lösungsmittel auch durch eine Behandlung des gequollenen Kunststoffs mit einem Überschuß an Treibmittel herausgelöst werden.
Als Treibmittel dienen übliche niedrigmolekulare aliphatische Kohlenwasserstoffe wie Pentan, Hexan oder Petroläther. Als Lösungsmittel kommen vor allem übliche niedrigmolekulare Ester (Methylfor-

509 718/507

miat, Methyl- oder Äthylacetat), niedrigmolekulare Ketone (Aceton, Methyläthylketon) und Chlorkohlenwasserstoffe (Methylenchlorid, Chloroform, Tetrachlorkohlenstoff, Trichloräthylen) in Frage.

Die Anwendung des Treibmittels und des Lösungsmittels in Form von wäßrigen Emulsionen und die Verwendung eines wasserlöslichen Lösungsmittels bietet, den Vorteil, daß die verschiedenen Operationen in wäßriger Phase ausgeführt werden können; dadurch wird eine Brand- oder Explosionsgefahr vermieden. Aus den wäßrigen Waschlösungen kann das gelöste Lösungsmittel durch azeotrope Destillation wiedergewonnen werden.

Man hat zwar schon poröse Formkörper aus Polystyrol in der Weise hergestellt, daß man dem Granulat als Treibmittel das Polystyrol nicht lösende oder nur quellende niedrigsiedende Flüssigkeiten zufügte und empfahl, diesen ein Lösungsmittel zuzusetzen. Beim Verschäumen derartigen Polystyrols gehen jedoch die treibmittelhaltigen Körner, offenbar wegen des außerdem noch darin vorhandenen Lösungsmittels, in ballonartige Kügelchen über, bei denen sich freie Hohlräume mit mehreren Millimetern (etwa 5 mm) Durchmesser bilden. Dieser Umstand bewirkt eine ungenügende mechanische Festigkeit der Körper und ergibt nur eine mäßige Schall- und Wärmedämmung. Wenn man demgegenüber nach dem vorliegenden Verfahren das Lösungsmittel, nachdem es das Eindringen des Treibmittels in das Polystyrol erleichtert hatte, mindestens teilweise wieder entfernt, also herauswäscht, entstehen treibmittelhaltige Polystyrolkörner, die beim Verschäumen in der Wärme Gebilde liefern, die im Innern von einer stützenden Zellenstruktur durchzogen sind, deren Zellen einen Durchmesser von weit unter 1 mm zeigen und die deshalb eine gute mechanische Festigkeit mit ausgezeichnetem Wärme- und Schalldämmungsvermögen verbinden.

Beispiel 1

150 Gewichtsteile Polystyrol als Granulat von etwa 2 bis 3 mm werden mit 300 Gewichtsteilen einer wäßrigen Emulsion von 10 Raumteilen Äthylacetat und 10 Raumteilen Petroläther (Kp.: 35 bis 50° C) in einem Rollfaß behandelt. Nach 12 Stunden werden 150 Teile der Emulsion abgezogen und in diese 4 Raumteile Äthylacetat und 6 Raumteile Petroläther einemulgiert.

Die Emulsion wird wiederum auf das Polystyrol gebracht und das Gemisch erneut während etwa 12 Stunden im Rollfaß behandelt. Dies wird noch einmal wiederholt, indem man ein Gemisch von 2 Raumteilen Äthylacetat und 8 Raumteilen Petroläther anwendet. Sobald der Kunststoff etwa 10 bis 12°/o Petroläther aufgenommen hat, wird die Lösungsmittelemulsion vom Kunststoff abgetrennt; sie kann erneut verwendet werden. Die Kunststoffkörner werden gründlich mit Wasser gewaschen und einige Tage in Wasser gelagert; das Wasser wird entweder laufend oder von Zeit zu Zeit erneuert, bis der Gehalt des Kunststoffs an Äthylacetat nur noch etwa 1 % beträgt. In feuchtem Zustand in einem geschlossenen Behälter bleibt das Polystyrol lange Zeit unverändert blähbar. Durch Erwärmen auf etwa 75 bis 100° C kann es auf etwa das 60 bis 70fache seines

ao ursprünglichen Rauminhalts gebläht werden.

Beispiel 2

150 Gewichtsteile Polystyrol werden mit 300 Gewichtsteilen einer wäßrigen Emulsion von 7 Raumteilen Methylenchlorid und 7 Raumteilen Petroläther, wie im Beispiel 1 beschrieben, behandelt. Diese Maßnahme wird noch zweimal wiederholt; dabei wird der Anteil an Methylenchlorid bei jeder folgenden Zugabe verringert. Sobald der Gehalt des Polystyrols an Petroläther etwa 10% beträgt, wird das Polystyrol so lange mit Wasser behandelt, bis sein Gehalt an Methylenchlorid nur noch etwa 1 % beträgt.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Herstellung von verschäumbaren Formmassen aus Polystyrol durch Imprägnieren des Granulats mit einem Gemisch aus niedrigmolekularen Kohlenwasserstoffen als Treibmittel und einem Lösungsmittel, das sowohl das Treibmittel als auch das Polystyrol zu lösen vermag, dadurch gekennzeichnet, daß man nach dem Imprägnieren das Lösungsmittel mindestens teilweise wieder herauswäscht.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschrift Nr. 941389.

   509 718/507 10.65 © Bundesdruckerei Berlin