DE19749019A1

DE19749019A1 - Expandable polystyrene particles

Info

Publication number: DE19749019A1
Application number: DE1997149019
Authority: DE
Inventors: Klaus Dr Hahn; Achim Dr Loeffler; Horst Steinbrecher; Dieter Dr Naegele; Frieder Hohwiller
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1997-11-06
Filing date: 1997-11-06
Publication date: 1999-05-12

Abstract

An expandable polystyrene particle (I) containing blowing agent is coated with 0.001-0.5 wt.% of an imidazolidinone hydrophobic agent (II). Independent claims are included for: (i) a process for the production of (I) by adsorbing (II) onto fine particulate silicic acid and coating the expandable polystyrene particles or by addition of (II) to the preparation of expandable polystyrene particles by the polymerisation of styrene in an aqueous suspension; (ii) expanded polystyrene particles (III) coated with 0.001-0.5 wt.% (II); and (iii) a process for the production of (III) by foaming (I) or by coating expanded polystyrene particles with (II).

Description

Die Erfindung betrifft treibmittelhaltige, expandierbare Poly styrol(EPS)-Partikel, aus denen Formkörper mit verminderter Wasseraufnahmefähigkeit bzw. verringerter Wasserdurchlässigkeit hergestellt werden können.The invention relates to expandable poly containing blowing agents styrene (EPS) particles, from which molded articles with reduced Water absorption capacity or reduced water permeability can be produced.

Bei vielen Einsatzgebieten von Polystyrolschaumstoffen, beispielsweise für Dachisolierungen, Perimeterdämmung oder Fisch kisten, kommt es zu einer Einwirkung von Wasser auf die Schaum stoff-Formteile. Dabei besteht die Gefahr, daß Feuchtigkeit in das Innere des Schaumstoffs eindringt, was zu einer Verringerung der Isolierwirkung führt.In many areas of application of polystyrene foams, for example for roof insulation, perimeter insulation or fish boxes, there is an effect of water on the foam fabric molded parts. There is a risk that moisture in the inside of the foam penetrates, resulting in a reduction the insulating effect.

Bisher wurde die Wasseraufnahme von Platten und Formteilen aus Polystyrolpartikelschaum zumeist durch Aufbringen einer Kunst stoffolie oder Lackierung der fertigen Formteile verhindert bzw. verringert. Das erfordert jedoch einen zusätzlichen Verfahrens schritt, außerdem ist bei komplizierten Formen dieser Überzug nicht überall gleichmäßig.So far, the water absorption from plates and molded parts Polystyrene particle foam mostly by applying art Prevents or foil of the finished molded parts or decreased. However, this requires an additional procedure step, also for complicated shapes this coating not evenly everywhere.

Eine weitere Möglichkeit der Minimierung des Wassereintritts in Formteile aus Polystyrol-Partikelschaum besteht darin, das Volumen zwischen den EPS-Partikeln, die sogenannten Zwickel, möglichst gering zu halten. Das kann erreicht werden durch Er höhung von Druck und Temperatur des zum Ausschäumen verwendeten Wasserdampfes. Nachteilig ist hierbei jedoch, daß dadurch die Herstellungszeit der Formteile erhöht wird, und daß bei Erhöhung der Temperatur ein erhöhter Energieverbrauch bei der Formteil herstellung resultiert.Another way of minimizing water ingress Molded parts made of polystyrene particle foam consists of the Volume between the EPS particles, the so-called gusset, to keep as low as possible. That can be achieved through He increase in pressure and temperature of the foam used Water vapor. The disadvantage here, however, is that the Manufacturing time of the molded parts is increased, and that with increasing the temperature increases the energy consumption of the molded part production results.

Die PCT-Patentanmeldung PCT/DE 97/02 362 betrifft EPS-Partikel mit verminderter Wasseraufnahme, die mit einem Hydrophobierungs mittel beschichtet sind. Als geeignete Hydrophobierungsmittel sind Paraffinwachse, Umsetzungsprodukte aus einem N-Methylolamin und einem Fettsäurederivat, sowie Polyfluoralkyl(meth)acrylate genannt.The PCT patent application PCT / DE 97/02 362 relates to EPS particles with reduced water absorption with a water repellent are medium coated. As a suitable waterproofing agent are paraffin waxes, reaction products from an N-methylolamine and a fatty acid derivative, and polyfluoroalkyl (meth) acrylates called.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, weitere Polystyrol partikelschaumstoffe mit verminderter Wasseraufnahmefähigkeit bereitzustellen, die einfach und ohne zusätzliche Verfahrens schritte hergestellt werden können. The object of the present invention was to provide further polystyrene particle foams with reduced water absorption provide that easily and without additional process steps can be produced.

Diese Aufgabe wird gelöst durch treibmittelhaltige EPS-Partikel, die mit einem Imidazolidinon beschichtet sind. Gegenstand der Er findung sind demzufolge treibmittelhaltige, expandierbare Poly styrol(EPS)-Partikel, die mit 0,001 bis 0,5 Gew.-% eines Imidazo lidinons als Hydrophobierungsmittel beschichtet sind. Ein weite rer Gegenstand der Erfindung sind entsprechend beschichtete expandierte Polystyrolpartikel.This problem is solved by EPS particles containing blowing agent, which are coated with an imidazolidinone. Subject of he Accordingly, expandable poly containing blowing agents are found styrene (EPS) particles containing 0.001 to 0.5% by weight of an imidazo lidinons are coated as water repellents. A wide one The subject of the invention are coated accordingly expanded polystyrene particles.

Es ist üblich, EPS-Partikel mit Stearaten, z. B. Glycerinmono stearat oder Zinkstearat als Mittel zur Verkürzung der Kühlzeit zu beschichten. Diese Stearate wirken jedoch nicht als Hydropho bierungsmittel. Man hat auch schon flüssige Paraffinöle zur Verkürzung der Kühlzeit bei der Formteilherstellung auf EPS-Par tikel aufgebracht, was aber zu verringerter Expandierfähigkeit führt.It is common to use EPS particles with stearates, e.g. B. Glycerin mono stearate or zinc stearate as a means of shortening the cooling time to coat. However, these stearates do not act as a hydropho funds. Liquid paraffin oils are also available Shortening the cooling time in the production of molded parts to EPS-Par Item applied, but this leads to reduced expandability leads.

EPS-Partikel werden nach an sich üblichen und bekannten Verfahren hergestellt. Dazu wird das monomere Styrol, gegebenenfalls im Gemisch mit anderen olefinisch ungesättigten Comonomeren, Initia tioren, Hilfs- und Zusatzstoffen in Wasser suspendiert und in Ge genwart von Suspensionsstabilisatoren polymerisiert. Die entste henden Polystyrolperlen werden abgetrennt, gewaschen und getrock net. Die Zugabe des Treibmittels kann dabei bereits während der Polymerisation erfolgen, es ist jedoch auch möglich, das Treib mittel in einem nachfolgenden Verfahrensschritt in die Poly styrolperlen einzubringen. Geeignete Treibmittel sind C₄ -C₈-Kohlenwasserstoffe, vorzugsweise Pentan.EPS particles are produced by methods which are customary and known per se. For this purpose, the monomeric styrene, optionally in a mixture with other olefinically unsaturated comonomers, initiators, auxiliaries and additives, is suspended in water and polymerized in the presence of suspension stabilizers. The resulting polystyrene beads are separated, washed and dried. The blowing agent can be added during the polymerization, but it is also possible to introduce the blowing agent into the poly styrene beads in a subsequent process step. Suitable blowing agents are C ₄ -C ₈ hydrocarbons, preferably pentane.

Die EPS-Partikel sind erfindungsgemäß mit 0,001 bis 0,5, vorzugs weise mit 0,005 bis 0,1 Gew.-%, jeweils bezogen auf Feststoff, des organischen Imidazolidinons beschichtet, welches vorzugsweise unterhalb von 10°C schmilzt.According to the invention, the EPS particles are preferred with 0.001 to 0.5 wise with 0.005 to 0.1 wt .-%, each based on solid, of the organic imidazolidinone coated, which preferably melts below 10 ° C.

Geeignet sind insbesondere Imidazolidinone der allgemeinen Formel
Imidazolidinones of the general formula are particularly suitable

worin R₁ und R₂ Hydroxy- oder Alkoxygruppen sind oder durch eine Ringstruktur miteinander verbunden sind, und R₃ und R₄ Wasserstoff, Alkyl- oder Alkoxygruppen sind. Besonders bevor zugt ist 4,5-Dihydroxy-1,3-dimethoxymethylimidazolidinon. wherein R ₁ and R _{2 are} hydroxy or alkoxy groups or are connected to one another by a ring structure, and R ₃ and R _{4 are} hydrogen, alkyl or alkoxy groups. 4,5-Dihydroxy-1,3-dimethoxymethylimidazolidinone is particularly preferred.

Das Hydrophobierungsmittel wird vorzugsweise auf die EPS-Partikel unmittelbar nach der Aufarbeitung und Trocknung aufgebracht und zwar zweckmäßigerweise zusammen mit anderen üblichen Beschich tungsmitteln, wie Antiverklebungsmitteln, z. B. Metallstearate und feinteilige Kieselsäure, sowie Mitteln zur Verkürzung der Ent formzeit, wie Glycerinester und Hydroxycarbonsäureester. Das flüssige Hydrophobierungsmittel wird bevorzugt an porenhaltige Feststoffe, wie z. B. feinteilige Kieselsäure adsorbiert, vorzugs weise in Mengen von 5 bis 50 Gew.-%, und damit die Beschichtung vorgenommen. Da durch die Beschichtung mit dem Hydrophobierungs mittel die Entflammbarkeit der Schaumstoffe heraufgesetzt werden kann, ist es in manchen Fällen zweckmäßig, zusammen mit dem Hy drophobierungsmittel auch noch Flammschutzmittel, z. B. Brom verbindungen wie Hexabromcyclododecan, in Mengen von 0,01 bis 0,5 Gew.-%, bezogen auf EPS, aufzubringen. Es ist grundsätzlich auch möglich, das Hydrophobierungsmittel auf vorgeschäumte EPS-Partikel aufzubringen. In beiden Fällen erfolgt der Auftrag durch Besprühen oder vorzugsweise durch Auftrommeln in einem üblichen Trommelmischer.The hydrophobizing agent is preferably applied to the EPS particles applied immediately after processing and drying and expediently together with other usual coating processing agents, such as anti-adhesive agents, e.g. B. metal stearates and finely divided silica, as well as means for shortening the ent molding time, such as glycerol esters and hydroxycarboxylic acid esters. The Liquid water repellents are preferred to those containing pores Solids, such as B. adsorbed finely divided silica, preferred in amounts of 5 to 50 wt .-%, and thus the coating performed. Because of the coating with the waterproofing medium the flammability of the foams is increased can, in some cases it is useful to work with the Hy drophobing agents also flame retardants, e.g. B. bromine compounds such as hexabromocyclododecane, in amounts from 0.01 to 0.5% by weight, based on EPS, to be applied. It is fundamental also possible to pre-foam the hydrophobing agent Apply EPS particles. In both cases, the order is placed through Spray or preferably by drumming in a conventional Drum mixer.

Schließlich kann man das Hydrophobierungsmittel auch bei der Herstellung der EPS-Partikel durch Polymerisation von Styrol in wäßriger Suspension zusetzen.Finally, you can also use the water repellent Production of EPS particles by polymerizing styrene in Add aqueous suspension.

Nach der Behandlung der EPS-Partikel mit den Hydrophobierungs mitteln werden die Partikel getrocknet. Das geschieht üblicher weise mit Luft bei Raumtemperatur oder leicht erhöhter Temperatur, die jedoch bei der Behandlung von unverschäumten Partikeln soweit unterhalb ihrer Erweichungstemperatur liegen muß, daß ein unbeabsichtigtes Aufschäumen und ein Entweichen des Treibmittel verhindert wird. Die EPS-Partikel weisen im allgemeinen eine Partikelgröße von 0,1 bis 3 mm, insbesondere von 0,3 bis 2,0 mm auf.After treating the EPS particles with the hydrophobization the particles are dried by means. This is more common wise with air at room temperature or slightly higher Temperature, however, in the treatment of unfoamed Particles are so far below their softening temperature must that an accidental foaming and escape of the Propellant is prevented. The EPS particles show in generally a particle size of 0.1 to 3 mm, in particular 0.3 to 2.0 mm.

Die Verschäumung der mit Treibmittel enthaltenden EPS-Partikel zu Schaumstoffen erfolgt üblicherweise ebenfalls nach den im Stand der Technik bekannten Verfahren, indem sie zunächst mit Wasser dampf in offenen oder geschlossenen Vorschäumern vorgeschäumt werden. Die vorgeschäumten Perlen werden danach in gasdurch lässigen Formen mittels Wasserdampf zu Formteilen oder Platten verschweißt. Die expandierten Polystyrolpartikel weisen im allgemeinen eine mittlere Partikelgröße von 1 bis 10 mm, insbesondere von 2 bis 8 mm auf. The foaming of the EPS particles containing blowing agent Foams are usually made according to the state of the art the method known in the art by first using water steam pre-expanded in open or closed pre-expanders become. The pre-expanded pearls are then passed through in gas casual forms using steam to form molded parts or plates welded. The expanded polystyrene particles show in generally an average particle size of 1 to 10 mm, in particular from 2 to 8 mm.

Weitere Angaben zu den üblichen Polymerisations-, Imprägnier-, und Schäumverfahren finden sich beispielsweise im Kunststoff handbuch, Band 5, Polystyrol, herausgegeben von R. Vieweg und G. Daumiller, Carl-Hanser-Verlag München, 1969.Further information on the usual polymerization, impregnation, and foaming processes can be found, for example, in plastics manual, Volume 5, Polystyrene, edited by R. Vieweg and G. Daumiller, Carl Hanser Verlag, Munich, 1969.

Überraschenderweise kommt es durch die erfindungsgemäße Behand lung mit den Hydrophobierungsmitteln zu keinerlei Nachteilen bei den mechanischen und den Verarbeitungseigenschaften der Styrol polymerisate. Es treten auch keine Erhöhungen der Entformzeiten auf.Surprisingly, it comes from the treatment according to the invention treatment with the hydrophobizing agents did not lead to any disadvantages the mechanical and processing properties of styrene polymers. There are also no increases in demolding times on.

Hydrophobierungsmittel werden normalerweise angewandt um flächige Materialien, wie Textilien, Leder oder Papier wasserabstoßend zu machen. Es war nicht zu erwarten, daß sie - auf expandierbare Partikel aufgebracht - nach deren Aufschäumen und Versintern zu einem Formteil dieses wasserundurchlässig machen können, und daß durch die Beschichtung die Verschweißung der expandierten Par tikel nicht behindert wird.Water repellents are normally used for flat surfaces Materials such as textiles, leather or paper are water-repellent do. It was not expected to be expandable Particles applied - after foaming and sintering a molded part can make this impermeable, and that through the coating the welding of the expanded par article is not hindered.

Die erfindungsgemäßen expandierten Polystyrolpartikel können mit Vorteil zur Herstellung von solchen Formteilen eingesetzt werden, die ständiger Wassereinwirkung ausgesetzt sind, z. B. für Platten für die Dachisolierung oder Perimeterdämmung, für Schwimmkörper oder wasserempfindliche Verpackungsmaterialien, wie Fischkisten.The expanded polystyrene particles according to the invention can with Advantage to be used for the production of such molded parts, who are constantly exposed to water, e.g. B. for plates for roof insulation or perimeter insulation, for floating bodies or water sensitive packaging materials such as fish boxes.

Die in den Beispielen genannten Prozente beziehen sich auf das Gewicht.The percentages given in the examples relate to the Weight.

Die Wasserdichtigkeit wurde folgendermaßen bestimmt: Auf eine Schaumstoffplatte einer Dicke von 100 mm wurde ein Rohr von 100 mm Durchmesser geklebt und mit einer Wassersäule von 100 mm Höhe gefüllt.The water resistance was determined as follows: On a Foam sheet with a thickness of 100 mm was a tube from 100 mm diameter glued and with a water column of 100 mm Height filled.

Nach 24 Stunden wurde geprüft, ob auf der Unterseite der Schaum stoffplatte ein Wasseraustritt zu beobachten ist. Vor den Versu chen wurden die Schaumstoffplatten 24 Stunden im Trockenschrank bei 60°C konditioniert. Danach wurden die Rohre mittels Silikon kautschuk aufgeklebt.After 24 hours, it was checked whether the underside of the foam water leakage can be observed. Before the Versu The foam sheets were placed in the drying cabinet for 24 hours conditioned at 60 ° C. After that, the pipes were made using silicone rubber glued on.

example

In einem Schaufelmischer mit einem Volumen von 40 1 wurden 25 kg EPS (Perlgröße 0,4-0,7 mm, Pentangehalt 6,1%) mit den in der Tabelle 1 angegebenen Beschichtungsmitteln 10 min bei 25°C inten siv gemischt. 25 kg were placed in a paddle mixer with a volume of 40 l EPS (pearl size 0.4-0.7 mm, pentane content 6.1%) with the in the Coating agents given in Table 1 for 10 min at 25 ° C mixed thoroughly.

Anschließend wurden die beschichteten Perlen in einem drucklosen Schäumkasten (System Rauscher) vorgeschäumt und nach 12 Stunden zu plattenförmigen Formteilen (Raumgewicht 20 kg/m³) verarbeitet.The coated beads were then prefoamed in a non-pressurized foam box (System Rauscher) and after 12 hours processed into sheet-like molded parts (density 20 kg / m ³ ).

Tabelle 1 zeigt die Zusammensetzung der Beschichtungen und die gemessenen Eigenschaften der Platten. Der Versuch 1 ist nicht erfindungsgemäß.Table 1 shows the composition of the coatings and the measured properties of the plates. Trial 1 is not according to the invention.

Tabelle 1 Table 1

Claims

1. blowing agent-containing, expandable polystyrene (EPS) particles which are coated with 0.001 to 0.5 wt .-% of a hydrophobicizing agent, characterized in that the hydrophobicizing agent is an imidazolidinone.

2. Expandable polystyrene particles according to claim 1, characterized in that the imidazolidinone has the general formula
wherein R ₁ and R _{2 are} hydroxy or alkoxy groups or are connected to one another by a ring structure, and R ₃ and R _{4 are} hydrogen, alkyl or alkoxy groups.

3. Expandable polystyrene particles according to claim 1, characterized ge indicates that the imidazolidinone 5,5-dihydroxy-1,3-dime is thoxymethylimidazolidinone.

4. Process for producing the expandable polystyrene Particle according to claim 1, characterized in that the Hy drophobing agent adsorbed on finely divided silica and the EPS particles are coated with it.

5. The method according to claim 4, characterized in that to in addition to the water repellent, flame retardants and / or anti-adhesive agents and / or shortening agents the demolding time are applied to the EPS particles.

6. The method according to claim 4, characterized in that the Treatment is carried out by spraying or drumming.

7. Process for producing the expandable polystyrene Particle according to claim 1, characterized in that the Hy water repellent in the production of EPS particles by polymerization of styrene in aqueous suspension is set.

8. Expanded polystyrene particles, characterized in that it with 0.001 to 0.5 wt .-% of the hydrophobizing agent Claim 1 are coated.

9. Process for the production of expanded polystyrene particles, characterized in that one coated Foam EPS particles according to claim 1.

10. Process for the production of expanded polystyrene particles, characterized in that expanded poly styrene particles with 0.001 to 0.5 wt .-% of the hydrophobization coated according to claim 1.

11. Use of the expanded polystyrene particles according to An Proverb 8 for the manufacture of roof insulation, perimeter insulation plates, floats or water-sensitive packaging materials.