DE3122180A1

DE3122180A1 - Verfahren zur herstellung von schaumstoffen

Info

Publication number: DE3122180A1
Application number: DE19813122180
Authority: DE
Inventors: Adolf Dipl.-Chem. Dr. 6700 Ludwigshafen Echte; Jürgen Dipl.-Chem. Dr. 6900 Heidelberg Hambrecht; Helmut Dipl.-Chem. Dr. 6905 Schriesheim Jenne; Rudolf H. Dipl.-Chem. Dr. 6520 Worms Jung; Gerhard Dipl.-Ing. Kress; Gerhard Dipl.-Chem. Dr. 6906 Leimen Lindenschmidt; Bernhard Dipl.-Ing. 6800 Mannheim Schillinger
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1981-06-04
Filing date: 1981-06-04
Publication date: 1982-12-23

Description

Verfahren zur Herstellung von Schaumstoffen
Schaumstoffe aus Styrolpolymerisaten werden nach einem bekannten Verfahren hergestellt durch Aufschmelzen des Kunststoffs in einem Extruder, Vermischen mit einem flüchtigen Treibmittel unter Druck, Auspressen der Mischung an die Umgebungsatmosphäre und Abkühlen. Die Dichte solcher Schaumstoffe liegt im allgemeinen zwischen 25 und 100 g.l 1. Sie zeichnen sich durch ein gutes Wärmeisoliervermögen aus, weisen jedoch eine niedrige Wärmeformbeständigkeit und eine geringe Chemikalienbeständigkeit auf. Man hat schon versucht, durch Verwendung von Copolymerisaten des Styrols mit Maleinsäureanhydrid Schaumstoffe mit höherer Wärmeformbeständigkeit herzustellen (s. DE-OS 705 163 und 721 152), die Ohemikalienbeständigkeit der Schaumstoffe läßt dabei jedoch zu wünschen übrig. In der US-PS 3 679 6lot0 wird deshalb empfohlen, zur Verbesserung der Chemikalienbeständigkeit die Oberfläche von Schaumstoffen aus Styrol/Maleinsäureanhydrid-Copolymeren mit Hydrazindampf zu behandeln.
Dieser zusätzliche Arbeitsschritt ist umständlich, und die Chemikalienbeständigkeit der Schaumstoffe ist für viele Anwendungszwecke, z.B. für die Lagerung von Benzin, immer noch ungenügend. Andererseits ist bekannt, daß Schaumstoffe aus Styrol/Acrylnitril-Copolymerisaten eine erhöhte Chemikalienbeständigkeit aufweisen. Schaumstoffe, die beide Eigenschaften, nämlich eine hohe Wärmeformbeständigkeit und eine gute Ghemikalienbeständigkeit, in sich vereinen, sind bisher nicht bekannt geworden.
Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, Schaumstoffe mit erhöhter Wärmeformbeständigkeit und guter Chemikalienbeständigkeit durch Aufschmelzen eines thermoplastischen Kunststoffs, Vermischen mit einem flüchtigen Treibmittel bei einem Druck von 50 bis 250 bar, Entspannen der Mischung auf Atmosphärendruck und Abkühlen des Schaumstoffs herzustellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man als Kunststoff ein Copolymeres verwendet aus 67 bis 75 Gewichtsprozent, vorzugsweise 68 bis 71 Gewichtsprozent ,Methylstyrol und 33 bis 27 Gewichtsprozent, vorzugsweise 32 bis 29 Gewichtsprozent Acrylnitril. Es werden solche Copolymeren eingesetzt, deren Viskositätszahl (gemessen 0,5-%ig in Dimethylformamid) zwischen 45 und 70, vorzugsweise zwischen 50 und 62 Em1.n1 liegt. Den Copolymeren können zur Erhöhung der Zähigkeit der Schaumstoffe kautschukartige Pfropfcopolymere oder Blockcopolymere in Mengen von 1 bis 15 Gewichtsprozent zugesetzt werden.
Besonders geeignet sind Pfropfcopolymere mit Polybutadien, Polyacrylsäureestern und Butadien/Acrylsäureester-Copolymeren als Pfropfgrundlage und Styrol bzw. &-Methylstyrol und Acrylnitril als Pfropfreis, wie sie z.B. in den DE-PS 1 420 775, 1 138 921 und 1 238 207 beschrieben sind.
In der DE-OS 2 153 110 sind durch Extrusion hergestellte Schaumstoffe beschrieben, die aus Homopolymeren einer alkenylaromatischen Verbindung, z.B. oc-Methylstyrol, oder Copolymeren einer solchen alkenylaromatischen Verbindung mit einem Comonomeren, z.B-. Acrylnitril, bestehen. Die vorteilhaften Eigenschaften von Schaumstoffen aus Copolymeren von 67 bis 75 %Qc-Methylstyrol und 33 bis 27 % Acrylnitril sind in dieser Druckschrift jedoch nicht offenbart, ebensowenig wie die für das Verschäumen der Copolymeren und für gute mechanische Eigenschaften der Schaumstoffe notwendige Beschränkung auf einen Viskositätszahlbereich von 45 bis 70 tml.g~l]. Es hat sich nämlich gezeigt, daß bel -Methylstyrol/Acrylnitril-Copolymeren mit einer Viskositätszahl von weniger als 45 (m1.g1) wegen der hohen Sprödigkeit eine Schaumfolienextrusion praktisch nicht möglich ist, L und daß andererseitsoC-Methylstyrol/Acrylnitril-Copolymere mit einer Viskositätszahl von mehr als 70 Eml.g1) nur bei stark erhöhten Temperaturen zu Schaumfolien extrudiert werden können. Eine solche Temperaturerhöhung verbietet sich aber wegen der ab 2200C beginnenden und mit steigender Temperatur immer stärker werdenden Depolymerisation des -Methylstyrol/Acrylnitril-Grundpolymeren. Bevorzugt werden deshalb Copolymerisate mit Viskositätszahlen zwischen 50 und 62 tml.g 13 eingesetzt.
Als Treibmittel eignen sich aliphatische Kohlenwasserstoffe, wie Butan, Pentan oder Hexan; insbesondere aber solche, die erst unter Druck im Polymeren löslich sind, wie Methylchlorid, Fluorchlorkohlenwasserstoffe oder Kohlendioxid. Auch Treibmittelgemische können verwendet werden. Die Treibmittelmenge liegt zwischen 5 und 20 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 8 und 15 Gew.-%, bezogen auf den Kunststoff.
Die Schaumstoffe enthalten als Flammschutzmittel vorzugsweise Halogenverbindungen, die bei hohen Temperaturen stabil sind, z.B. Hexabromcyclododecan, Pentabrommonochlorcyclohexan und Chlorparaffine. Sie werden in Mengen von 0,5 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise von 1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf den Kunststoff, eingesetzt.
Als Keimbildungsmittel zur Steuerung der Porengröße werden vorzugsweise 0,1 bis 2 Gew.-% Kieselsäure, Talkum oder ein Erdalkalimetallstearat zugesetzt; ferner können übliche Zusatzstoffe, wie z.B. Stabilisatoren, Farbstoffe, Füllstoffe oder auch Flammschutzsynergisten verwendet werden.
Zur Herstellung der Schaumstoffe wird das Copolymerisat aufgeschmolzen. In diese Schmelze wird dann vorzugsweise bei Temperaturen zwischen 160 und 2400C, insbesondere zwischen 180 und 2200C unter einem Druck zwischen 50 und 250 bar das flüchtige Treibmittel eingepreßt. Dies kann diskontinuierlich in einem Druckgefäß, z.B. in einem Rühr autoklaven geschehen, vorzugsweise wird aber kontinuierlich mit einem üblichen Ein- oder Zweiwellenextruder gearbeitet.
Kunststoff und Treibmittel werden homogen gemischt, dann wird die Mischung auf Atmosphärendruck entspannt, zweckmäßigerweise durch Auspressen aus einer Düse. Dabei verdampft das Treibmittel und der Kunststoff expandiert. Es hat sich gezeigt, daß besonders formstabile Schaumstoffe entstehen, wenn das Entspannen bei einer Temperatur zwischen 120 und 1400C, vorzugsweise bei 1300C vorgenommen wird. Es entsteht ein Schaumstoff, dessen Querschnitt Je nach der Form der Düse rund oder rechteckig sein kann.
Durch Abkühlen stabllisiert sich der Schaumstoff. Bevorzugt werden Schaumfolien mit einer Dicke von 2 bis 12 mm und einer Dichte zwischen 25 und 100 g.1-1 hergestellt.
Die errindungsgemäß hergestellten Schaumstoffe weisen ebensogute mechanische und Wärmeisolier-Eigenschaften auf wie solche aus Polystyrol, sie zeichnen sich jedoch durch eine wesentlich höhere Wärmeformbeständigkeit (nach DIN 18 164, Belastung 5 kN.m 2) und Chemikalienbeständigkeit aus. Sie können überall dort mit Vorteil als Isliermaterialien eingesetzt werden, wo diese Eigenschaften von Bedeutung sind, z.B. bei Verkleidungselemente in Automobilen.
Die im Beispiel genannten Teile und Prozente beziehen sich auf das Gewicht.
Beispiel In einem Tandem-Begasungsextruder wurden 93,5 Teile eines Copolymeren aus 71 % i-Methylstyrol und 21 % Acrylnitril (Viskositätszahl 57 ml.g 1) zusammen mit 0,5 Teilen Barium-0 stearat als Keimbildner bei 200 C aufgeschmolzen. Bei dieser Temperatur wurden mit einem Druck von 150 bar 6 Teile Monofluortrichlormethan eingepreßt und bei einer Verweilzeit von 4 min intensiv gemischt. Danach wurde die begaste Schmelze auf eine Entspannungstemperatur von 130 0C abgekühlt, und uasgepreßt. Der entstandene Schaumstoff mit einer Dicke von 6 mm hatte eine Dichte von 67 g.l-1 und eine Wärmeformbeständigkeit von 1160C. Er ist weder in Benzin noch in Fetten löslich, noch angequollen.

Claims

Patentanspruche 1. Verfahren zur Herstellung von Schaumstoffen durch Aufschmelzen eines thermoplastischen Kunststoffs, Vermischen mit einem flüchtigen Treibmittel bei einem Druck von 25 bis 250 bar, Entspannen der Mischung auf Atmosphärendruck und Abkühlen des Schaumstoffs, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff ein Copolymeres aus 67 bis 73 Gewichtsprozent i-Methylstyrol und 33 bis 27 Gewichtsprozent Acrylnitril ist, welches eine Viskositätszahl von 45 bis 70 (ml.g1) (0,5-ig in Dimethylformamid) aufweist.
2. Verfahren zur Herstellung von Schaumstoffen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es kontinuierlich in einem Extruder durchgeführt wird.