DE69331781T2

DE69331781T2 - Verfahren für unimodulare styrolschaumstoffstrukturen

Info

Publication number: DE69331781T2
Application number: DE69331781T
Authority: DE
Inventors: Andrew N. Paquet; Kyung W. Suh
Original assignee: Dow Chemical Co
Current assignee: Dow Chemical Co
Priority date: 1992-10-23
Filing date: 1993-10-22
Publication date: 2003-06-12
Anticipated expiration: 2013-10-23
Also published as: JPH08502786A; ES2171422T3; US5380767A; ATE215440T1; JP3435161B2; WO1994009975A1; EP0678070A4; CA2145297C; EP0678070B1; EP0678070A1; CA2145297A1; DE69331781D1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein schäumbares styrolartiges Polymergel, das zur Bildung einer geschlossenzelligen unimodalen Schaumstoff Struktur mit einem wässrigen Blähmittel expandierbar ist, und auf ein Verfahren zur Herstellung der Struktur.
Als Folge der derzeitigen Umweltbedenken gegen die Verwendung von potentiell ozonabbauenden oder entflammbaren Blähmitteln ist es erwünscht, styrolartige Polymerschaumstoffstrukturen mit wässrigen Blähmitteln herzustellen. Solche mit wässrigen Blähmitteln hergestellte Schaumstoffstrukturen sind ersichtlich in US-A-4 455 272, US-A-4 559 367 und EP-A-353 701.
Ein Problem bei mit wässrigen Blähmitteln hergestellten styrolartigen Polymerschaumstoffstrukturen ist die Bildung von bimodalen Zellstrukturen aus relativ größeren primären Schaumzellen und relativ kleineren sekundären Schaumzellen. Die bimodale Zellstruktur macht die maschinelle Bearbeitung und Weiterverarbeitung schwierig, da die kleineren sekundären Zellen die mechanischen Eigenschaften bestimmen. Leichte mechanische Bearbeitbarkeit und Weiterverarbeitbarkeit der Schaumstoff Strukturen ist bei dekorativen, floralen Anwendungen, Werbeanwendungen und handwerklichen Anwendungen wie auch beim Schneiden von Nuten und Federn wichtig.
Es wäre erwünscht, eine geschlossenzellige styrolartige Polymerschaumstoffstruktur, welche mit einem wässrigen Blähmittel geblasen wurde, zur Verfügung zu haben, welche leicht maschinell zu bearbeiten und weiterzuverarbeiten ist. Ebenfalls wäre es erwünscht, eine solche Schaumstoff Struktur mit einer unimodalen oder primären Zellgrößenverteilung zu haben.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Verfahren zur Herstellung einer styrolartigen Polymerschaumstoffstruktur mit einer unimodalen Zellgrößenverteilung, umfassend:
a) Erhitzen eines styrolartigen Polymermaterials, das mehr als 50 Gew.-% von styrolartigen monomeren Einheiten, bezogen auf das Gesamtgewicht des styrolartigen Polymermaterials, hat, zur Bildung eines Schmelz-Polymermaterials
b) Eingeben eines Blähmittels, das 1 Gew.-% oder mehr Wasser, bezogen auf das Gesamtgewicht des Blähmittels umfaßt, in das Schmelz-Polymermaterial bei einem erhöhten Druck zur Bildung eines schäumbaren Gels; und
c) Expandieren des schäumbaren Gels bei einem reduzierten Druck zur Bildung einer Schaumstoffstruktur;
wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß das styrolartige Polymerschmelzmaterial eine Wasserlöslichkeit von 3 Gew.-Teilen oder mehr pro 100 Gew.-Teile Schmelz-Polymermaterial bei 125ºC besitzt, erhalten durch Eingabe von einem der folgenden:
(i) einem kleineren Anteil von < 15 Gew.-% von hydrophilen Polymeren oder Copolymeren,
(ii) einem solubilisierenden oder verträglichmachenden Mittel, und
(iii) recyceltem Polystyrol,
und daß Wasser in einer Menge vorhanden ist, welche seine Löslichkeit in der Polymerschmelze nicht übersteigt, jedoch unter Ausschluß von Verfahren, in denen diese Wasserlöslichkeit durch Einbau eines C&sub1;&submin;&sub6;-Alkohols erhalten wurde, wenn das Blähmittel Kohlendioxid enthält.
Die styrolartige Polymerschmelze hat eine ausreichende Wasserlöslichkeit, um die Bildung einer styrolartigen Polymerschaumstoffstruktur mit einer unimodalen Zellgrößenverteilung bei Expansion des Gels zu liefern. Der gewünschte Wert der Löslichkeit kann durch Verwendung eines styrolartigen Po- lymermaterials mit ausreichend niedrigem Molekulargewicht oder solubilisierende oder verträglichmachende Zusatzstoffe oder Polymere erreicht werden.
Das schäumbare Gel aus styrolartigem Polymerem der vorliegenden Erfindung bildet bei der Expansion eine Schaumstoff Struktur mit einer unimodalen Zellgrößenverteilung. Die Bildung einer unimodalen Schaumstoff Struktur aus einem schäumbaren Gel, das bestimmte Mengen eines wässrigen Blähmittels enthält, ist bislang nicht bekannt, weil wässrige Blähmittelsysteme typischerweise die Bildung von Schaumstoffstrukturen mit einer bimodalen Zellgrößenverteilung bewirken.
Unimodale Schaumstoffstrukturen und bimodale Schaumstoffstrukturen unterscheiden sich in der Konfiguration ihrer jeweiligen Zellgrößenverteilungen. Eine unimodale Zellgrößenverteilung ist eine solche, bei welcher die Zellen von einer im allgemeinen gleichförmigen Größe innerhalb der Schaumstruktur mit Ausnahme der Hautbereiche im Fall von extrudiertem Schaumstoff sind. Eine bimodale Zellgrößenverteilung ist eine solche, bei welcher eine Gruppe von relativ größeren primären Schaumzellen von im allgemeinen gleichförmiger Größe und eine andere Gruppe von relativ kleineren sekundären Schaumzellen von im allgemeinen gleichförmiger Größe mit einem Bereich der Durchschnittszellgröße von 5 bis 50% der Durchschnittszellgröße der primären Zellen vorhanden sind. Die sekundären Zellen können innerhalb der Zellwände oder -gerüste der primären Zellen angeordnet sein, oder sie können außerhalb oder benachbart zu den primären Zellen einzeln oder in Gruppen von zwei oder mehr angeordnet sein. Ein Gerüst ist eine Verbindung von drei oder mehr Zellwänden. Die primären Zellen können allgemein innerhalb der sekundären Zellen derart verteilt sein, daß die Schaumstoff Struktur eine allgemein heterogene Verteilung der zwei Zelltypen hierin besitzt.
Obwohl keine Bindung an irgendeine besondere Theorie gegeben sein soll, wird angenommen, daß bimodale Zellgrößenver halt enthalten, der die Löslichkeit von Wasser in der Polymerschmelze bei den vorhandenen Verarbeitungsbedingungen (beispielsweise Temperatur, Druck, mechanisches Inbewegunghalten, etc.) übersteigt. Das Überschußwasser zeigt sich in der Form von sekundären Zellen bei der Expansion des schäumbaren Gels zu einer Schaumstoff Struktur.
Die Verwendung von wässrigen Blähmittelsystemen, welche 1 Gew.-% oder mehr Wasser, bezogen auf das Gesamtgewicht des Blähmittels, umfassen, ergibt typischerweise bimodale Zellgrößenverteilungen in aus kommerziell erhältlichen styrolartigen Polymeren, insbesondere aus Polystyrol, hergestellten Schaumstoff Strukturen.
Die vorliegende Erfindung liefert ein Verfahren zur Herstellung einer geschlossenzelligen, unimodalen Schaumstoffstruktur mit einem wässrigen Blähmittelsystem und ein schäumbares Gel, das zur Bildung einer solchen Struktur expandierbar ist. Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist die Bildung eines schäumbaren Gels, welches einen ausreichend hohen Wert der Wasserlöslichkeit besitzt, um die Expansion des Gels zur Bildung einer unimodalen Schaumstoff Struktur und die Vermeidung der Bildung einer bimodalen Schaumstoff Struktur zu ermöglichen. Das Polymermaterial soll eine Wasserlöslichkeit von 3 Gew.-Teilen oder mehr Wasser pro 100 Gew.-Teile Polymerschmelze bei 125ºC besitzen. Ein Gehalt von 0,4 Teilen ist annähernd der untere Grenzwert der Löslichkeit, bei welcher ein konventionelles Polystyrolharz die gewünschte unimodale Schaumstoff Struktur bilden wird.
Die erfindungsgemäße Schaumstoffstruktur umfaßt ein styrolartiges Polymermaterial. Geeignete styrolartige Polymermaterialien schließen styrolartige Homopolymere und Copolymere von styrolartigen Verbindungen und copolymerisierbaren ethylenartig ungesättigten Comonomeren ein. Das styrolartige Polymermaterial kann weiterhin kleinere Anteile von nicht-styrolartigen Polymeren einschließen. Das styrolartige Polymermaterial kann lediglich aus einem oder mehreren styrolartigen Homopolymeren, einem oder mehreren styrolartigen Copolymeren, einer Mischung von einem oder mehreren jedes der styrolartigen Homopolymere und Copolymere oder Mischungen von beliebigen der zuvor genannten mit einem nicht-styrolartigen Polymeren bestehen. Unabhängig von der Zusammensetzung umfaßt das styrolartige Polymermaterial größer als 50 und bevorzugt größer als 70 Gew.-% von styrolartigen monomeren Einheiten. Am meisten bevorzugt besteht das styrolartige Polymermaterial vollständig aus styrolartigen monomeren Einheiten. Das styrolartige Polymermaterial hat bevorzugt ein Gewichtsdurchschnittsmolekulargewicht von 100.000-350.000 entsprechend Größenausschlußchromatographie.
Geeignete styrolartige Polymere schließen solche ein, die von styrolartigen Verbindungen wie Styrol, alpha-Methylstyrol, Ethylstyrol, Vinylbenzol, Vinyltoluol, Chlorstyrol und Bromstyrol abstammen. Kleinere Mengen von monoethylenartig ungesättigten Verbindungen wie C&sub1;&submin;&sub4;-Alkylsäuren und -estern, ionomere Derivate und C&sub4;&submin;&sub6;-Dienen können mit styrolartigen Verbindungen copolymerisiert sein. Beispiele von copolymerisierbaren Verbindungen schließen ein: Acrylsäure, Methacrylsäure, Ethacrylsäure, Maleinsäure, Itaconsäure, Acrylnitril, Maleinanhydrid, Methylacrylat, Ethylacrylat, Butylacrylat, Propylacrylat, Methylmethacrylat, Vinylacetat, Vinylalkohol, Amide, 1,3-Butadien, 1,3-Pentadien und 1,4- Hexadien. Bevorzugte Strukturen umfassen im wesentlichen Polystyrol (d. h. größer als 80 Gew.-%) und am meisten bevorzugt vollständig Polystyrol, da Polystyrolschaumstoff wirtschaftlich ist und typischerweise als ein isolierender Kunststoffschaum verwendet wird.
Ein ausreichend hoher Wert der Wasserlöslichkeit wird durch Zugabe von solubilisierenden oder verträglichmachenden Mitteln zu dem styrolartigen Polymermaterial erreicht.
Ein anderes Mittel zum Erreichen eines ausreichenden Wertes der Wasserlöslichkeit in der Schmelze von styrolartigem Polymerem des schäumbaren Gels ist die Eingabe von zuvor verarbeitetem oder recyceltem styrolartigem Polymerem in die Schmelze. Die Polymere mit niedrigerem Molekulargewicht, Oligomere und anorganischen Schaumverarbeitungszusätze erhöhen die Wasserlöslichkeit der Schmelze gegenüber einer entsprechenden Schmelze ohne das zuvor verarbeitete oder recycelte styrolartige Polymere. Die Polymere mit niedrigerem Molekulargewicht und Oligomere sind in dem zuvor verarbeiteten oder recycelten styrolartigen Polymeren wegen der Scherung bei der Verarbeitung und dem Temperaturabbau, den das zuvor verarbeitete oder recycelte styrolartige Polymere zuvor erfahren hat, vorhanden.
Noch ein anderes Mittel zum Erreichen eines ausreichenden Wertes der Wasserlöslichkeit ist die Eingabe in die styrolartige Polymermaterialschmelze von kleineren Anteilen (d. h. weniger als 15 Gew.-%) von relativ hyrophilen Polymeren oder Copolymeren wie Polyethylenglycol, Polyvinylacetat, Polyacrylnitril und C&sub2;&submin;&sub4;-Polycarbonsäuren und Acrylaten. Die relativ hydrophilen Polymere erhöhen die Wasserlöslichkeit der Schmelze aus styrolartigem Polymermaterial gegenüber einer entsprechenden Polymerschmelze ohne die hydrophilen Polymere.
Ein anderes Mittel zum Erreichen eines ausreichenden Wertes von Wasserlöslichkeit ist die Eingabe eines solubilisierenden oder verträglichmachenden Mittels in die styrolartige Polymermaterialschmelze zur Erhöhung der Wasserlöslichkeit der Schmelze gegenüber einer entsprechenden Polymerschmelze ohne das Mittel. Das Mittel sollte die Wasserlöslichkeit der Schmelze in dem üblichen Schäumungstemperaturbereich für styrolartige Polymere von zwischen 110ºC-135ºC erhöhen. Die Mittel sind sowohl in der Schmelze als auch in Wasser wenigstens teilweise löslich. Repräsentative solubilisierende und verträglichmachende Mittel schließen die folgenden ein:
gesättigte und ungesättigte aliphatische oder aromatische Alkohole mit der Formel
R-OH
worin R eine lineare oder cyclische Alkyl- oder Alkenylgruppe mit 1-10 Kohlenstoffatomen ist;
Ketone mit der Formel
worin R und R' aliphatische oder aromatische Gruppen von 1-10 Kohlenstoffatomen sind;
Carbonsäuren der Formel
- R-COOH
worin R ein H (Wasserstoffatom) oder eine aliphatische oder aromatische Gruppe mit 1-10 Kohlenstoffatomen ist;
Ester mit der Formel
R-COO-R'
worin R und R' ein H oder aliphatische oder aromatische Gruppen mit 1-10 Kohlenstoffatomen sind;
Aldehyde mit der Formel
worin R eine aliphatische oder aromatische Gruppe mit 1-10 Kohlenstoffatomen ist;
aliphatische und aromatische Amine mit der Formel R-NH&sub2;
worin R eine aliphatische oder aromatische Gruppe mit 1-10 Kohlenstoffatomen ist; und
Ether mit der Formel
R-O-R'
worin R und R' aliphatische oder aromatische Gruppen von 1-10 Kohlenstoffatomen sind.
Die unimodale Struktur kann zusätzliche Zusatzstoffe enthalten wie Pigmente, Füllstoffe, Antioxidantien, Extrusionshilfsstoffe, Keimbildner, Stabilisatoren, antistatische Mittel, Feuerhemmstoffe oder Säurefänger.
Die Schaumstoffkomponente der unimodalen Schaumstoffstruktur hat bevorzugt eine Dichte von 16 bis 80 Kilogramm pro Kubikmeter. Die Schaumstoffkomponente hat weiterhin bevorzugt eine Durchschnittszellgröße von 0,05 bis 2,4 Millimeter. Die unimodale Schaumstoffstruktur wird im allgemeinen durch Schmelzen und Mischen des styrolartigen Polymeren selbst oder, falls vorhanden, mit anderen Polymeren zur Bildung einer plastischen Schmelze, Eingabe eines Blähmittels in die plastische Schmelze zur Bildung eines schäumbaren Gels und Extrudieren des schäumbaren Gels durch eine Düse zur Bildung der geschäumten Struktur. Während des Schmelzens und Mischens werden die Polymere auf eine Temperatur bei oder oberhalb des Einfrierbereiches oder bei oder oberhalb des Schmelzpunktes des Polymeren erhitzt. Schmelzen und Mischen der Polymere und irgendwelcher Zusatzstoffe wird mittels irgendeiner auf dem Fachgebiet bekannten Einrichtung bewerkstelligt, wie mit einem Extruder, Mischer oder Blender. In gleicher Weise wird das Blähmittel, einschließlich Wasser, in die plastische Schmelze mit Hilfe irgendeiner der zuvor beschriebenen Einrichtung eingegeben oder eingemischt. Das Blähmittel wird mit der plastischen Schmelze bei einem ausreichend erhöhten Druck gemischt, um eine wesentliche Expansion des resultierenden plastischen Gels oder einen Verlust der allgemein homogenen Dispersion des Blähmittels innerhalb des Gels zu vermeiden. Das Blähmittel wird in die Schmelze in einem Gewichtsverhältnis von zwischen 1 bis 30 Teilen und bevorzugt von 3 bis 15 Teilen pro 100 Teile des zu expandierenden Polymeren eingebaut. Das Schaumgel wird bevorzugt durch einen Kühler oder eine Kühlzone geführt, um die Geltemperatur auf eine optimale Schäumungstemperatur zu erniedrigen. Für Polystyrol reichen typische optimale Schäumungstemperaturen von 110ºC bis 135ºC. Das gekühlte Gel wird dann durch die Düse in eine Zone von niedrigerem oder reduziertem Druck zur Bildung der Schaumstoff Struktur geführt. Die Zone von niedrigerem Druck befindet sich auf einem niedrigeren Druck als demjenigen, in welcher das schäumbare Gel vor der Extrusion durch die Düse gehalten wird. Der niedrigere Druck kann überatmosphärisch oder unteratmosphärisch (Vakuum) sein, bevorzugt liegt er jedoch auf einem atmosphärischen Wert.
Das Wasser macht bevorzugt 1 Gew.-% oder mehr und mehr bevorzugt 3 Gew.-% oder mehr das Blähmittels, bezogen auf das Gesamtgewicht des Blähmittels, aus. Wasser kann in die Polymerschmelze oder das Polymerausgangsmaterial in Form eines wassertragenden oder wassererzeugenden Feststoffes, einer Flüssigkeit oder eines Dampfes oder Gases eingebaut werden. Der Einbau von Wasser in Form einer Flüssigkeit oder von Dampf ist bevorzugt.
Polystyrol wird üblicherweise kommerziell zur Herstellung von Schaumstoff Strukturen verwendet.
Ein üblicherweise verwendetes Polystyrol besteht im wesentlichen aus Polystyrol von 200.000 Gewichtsdurchschnittsmolekulargewicht, wobei 20 Gew.-% oder weniger des Polystyrols aus individuellen Polymermolekülen bestehen, jedes weniger als 20.000 Molekulargewicht, bestimmt durch Größenausschlußchromatographie. Das Molekulargewicht von 20.000 entspricht annähernd dem niedrigeren Schwellenwert des Verknäuelungsmolekulargewichtes für das Polystyrol. Eine Maximumfrak tion von Molekülen mit niedrigem Molekulargewicht wird angegeben, um das Polystyrol besser zu charakterisieren, da die Fraktionen mit niedrigem Molekulargewicht des Polystyrols im wesentlichen sein Ausmaß der Wasserlöslichkeit bestimmen. Das häufig verwendete Polystyrol wird so beschrieben, daß es im wesentlichen aus Polystyrol besteht, da es sich auf ein bestimmtes Referenzpolystyrol bezieht, unabhängig von anderen Polymeren oder Mitteln, welche die Wasserlöslichkeit des Referenzpolystyrols (üblicherweise verwendeten Polystyrols) beeinflussen können.
Das styrolartige Polymermaterial des vorliegenden schäumbaren Gels ist nicht in irgendeiner Weise auf das oben angegebene Referenzpolystyrol (üblicherweise verwendetes Polystyrol) beschränkt. Wie zuvor angegeben, kann das styrolartige Polymermaterial im Gewichtsdurchschnittsmolekulargewicht von 100.000 bis 350.000 variieren.
Blähmittel, welche in Kombination mit Wasser verwendet werden können, schließen anorganische Mittel, organische Blähmittel und chemische Blähmittel ein. Geeignete anorganische Blähmittel schließen Kohlendioxid, Stickstoff, Argon, Luft und Helium ein. Organische Blähmittel schließen aliphatische Kohlenwasserstoffe mit 1-9 Kohlenstoffatomen und vollständig oder partiell halogenierte aliphatische Kohlenwasserstoffe mit 1-4 Kohlenstoffatomen ein. Aliphatische Kohlenwasserstoffe schließen Methan, Ethan, Propan, n-Butan, Isobutan, n-Pentan, Isopentan und Neopentan ein. Vollständig und partiell halogenierte aliphatische Kohlenwasserstoffe schließen Fluorkohlenstoffe, Chlorkohlenstoffe und Chlorfluorkohlenstoffe ein. Beispiele von Fluorkohlenstoffatomen schließen ein: Methylfluorid, Perfluormethan, Ethylfluorid, 1,1- Difluorethan, 1,1,1-Trifluorethan (HFC-143a), 1,1,1,2-Tetrafluorethan (HFC-134a), Pentafluorethan, Difluormethan, Perfluorethan, 2,2-Difluorpropan, 1,1,1-Trifluorpropan, Perfluorpropan, Difluorpropan, Perfluorbutan, Perfluorcyclobutan, Pentafluorethan. Partiell halogenierte Chlorkohlenstoffe und Chlorfluorkohlenstoffe zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung schließen ein: Methylchlorid, Methylenchlorid, Ethylchlorid, Dichlorpropan, 1,1,1-Trichlorethan, 1,1-Dichlor-1- fluorethan (HCFC-141b), 1-Chlor-1,1-difluorethan (HCFC-142b), 1,1-Dichlor-2,2,2-trifluorethan (HCFC-123) und 1-Chlor- 1,2,2,2-tetrafluorethan (HCFC-124). Vollständig halogenierte Chlorfluorkohlenstoffe schließen ein: Trichlormonofluormethan (CFC-11), Dichlordifluormethan (CFC-12), Trichlortrifluorethan (CFC-113), Dichlortetrafluorethan (CFC-114), Chlorheptafluorpropan und Dichlorhexafluorpropan. Chemische Blähmittel schließen ein: Azodicarbonamid, Azodiisobutyronitril, Benzolsulfonhydrazid, 4,4-Oxybenzolsulfonylsemicarbazid, p- Toluolsulfonylsemicarbazid, Bariumazodicarboxylat, N,N'- Dimethyl-N,N'-dinitrosoterephthalamid und Trihydrazinotriazin.
Bevorzugte Blähmittel sind solche, die eine Kombination von Wasser und einem anorganischen Blähmittel, wie Stickstoff, Kohlendioxid, Krypton oder Argon, benutzen. Ein brauchbares Blähmittel umfaßt Wasser und Kohlendioxid. Das Blähmittel umfaßt bevorzugt von 1 bis 80 Gew.-% Wasser, mehr bevorzugt von 3 bis 80 Gew.-% Wasser und am meisten bevorzugt zwischen 5 und 60 Gew.-% Wasser, bezogen auf das Gesamtgewicht des Blähmittels.
Die unimodale Schaumstoffstruktur ist bevorzugt geschlossenzellig und hat einen Gehalt an geschlossenen Zellen von wenigstens 90% entsprechend ASTM D2856-87.
Obwohl das bevorzugte Verfahren zur Herstellung der vorliegenden Struktur ein Extrusionsverfahren ist, ist dies so zu verstehen, daß die oben genannte Struktur durch Expansion von Perlen gebildet werden kann, welche zum Zeitpunkt der Expansion zur Bildung von Strukturen von unterschiedlichen Gestalten geformt werden können. Isolierende Panele, hergestellt aus verformten, expandierbaren Perlen werden üblicherweise als Perlboards bezeichnet.
Die unimodale Schaumstoff Struktur kann zur Isolierung von verschiedenen Oberflächen durch Auflegen eines aus der vorliegenden Struktur angepaßten Isolierpanels auf die Oberfläche verwendet werden. Solche Panele können bei einer beliebigen konventionellen Isolieranwendung wie bei Dächern, Gebäuden, Kühlgeräten, etc. verwendet werden.
Die unimodale Schaumstoff Struktur kann ebenfalls in eine unterschiedliche Anzahl einer Vielzahl von diskreten geschäumten Teilchen für die konventionelle Polsterung mit Losefüllungen und Verpackungsanwendungen geformt werden.
Das folgende sind Beispiele zur Erläuterung verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und sie sind nicht als beschränkend anzusehen. Alle Angaben in Prozentsätzen und Gewichten beziehen sich auf Gewicht, falls nichts anderes angegeben ist.

Beispiel 1

Es wurden Schaumstoffstrukturen mit einer Vorrichtung hergestellt, welche einen Einschneckenextruder, Mischer, einen Kühler und eine Düse in Reihe umfaßte. Eine Mischung von 70 Gew.-% Polystyrol für allgemeine Zwecke (200.000 Gewichtsdurchschnittsmolekulargewicht mittels Größenausschlußchromatographie) (The Dow Chemical Company) und 30 Gew.-% Recyclepolystyrol mit 150.000 Gewichtsdurchschnittsmolekulargewicht entsprechend Größenausschlußchromatographie wurde in den Extruder eingespeist. 0,05 Teile pro 100 Magnesiumoxid, 0,05 Teile pro 100 Calciumstearat und 1,0 Teile pro 100 Hexabromcyclododecan in Gewicht wurden zu dem Polystyrol in dem Extruder zugesetzt. Eine Mischung von 1,5 Teilen pro 100 Wasser und 4 Teilen pro 100 Kohlendioxid wurde zu der Polymerschmelze in dem Mischer zur Bildung eines schäumbaren Gels zugegeben. Das schäumbare Gel wurde auf 125ºC gekühlt und durch die Düse extrudiert und zwischen im wesentlichen parallelen Formplatten extrudiert. Der Düsendruck betrug 1100 pounds per square inch (psig). Die Schaumstoff Struktur hatte eine unimo dale Zellgrößenverteilung mit einer relativ großen Durchschnittszellgröße von 0,2 Millimeter (mm) und einer Dichte von 2,1 pounds per cubic foot (pcf). Die maschinelle Verarbeitbarkeit der Schaumstoffstruktur war ausgezeichnet, wie durch den Frästest (router test) bestimmt wurde.

Beispiel 2

Styrolartige Polymerschaumstoffstrukturen wurden unter Verwendung derselben Formulierung und derselben Vorrichtung von Beispiel 1 mit der Ausnahme hergestellt, daß das Blähmittel 2,0 pph Wasser und 2,0 pph Kohlendioxid umfaßte. Der Schaum hatte eine unimodale Zellgrößenverteilung von 1,7 mm und eine Dichte von 2,0 pcf. Die maschinelle Verarbeitbarkeit dieser Schaumstoff Strukturen war gut, bestimmt durch den Frästest (router test).

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer styrolartigen Polymerschaumstoffstruktur mit einer unimodalen Zellgrößenverteilung, umfassend:

a) Erhitzen eines styrolartigen Polymermaterials, das mehr als 50 Gew.-% von styrolartigen monomeren Einheiten, bezogen auf das Gesamtgewicht des styrolartigen Polymermaterials, hat, zur Bildung eines Schmelz-Polymermaterials;

b) Eingeben eines Blähmittels, das 1 Gew.-% oder mehr Wasser, bezogen auf das Gesamtgewicht des Blähmittels, umfasst, in das Schmelz-Polymermaterial bei einem erhöhten Druck zur Bildung eines schäumbaren Gels; und

c) Expandieren des schäumbaren Gels bei einem reduzierten Druck zur Bildung einer Schaumstoffstruktur;

wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß das stryolartige Polymerschmelzmaterial eine Wasserlöslichkeit von 3 Gew.-Teilen oder mehr pro 100 Gew.-Teile Schmelz-Polymermaterial bei 125ºC besitzt, erhalten durch Eingabe von einem der folgenden:

(i) einem kleineren Anteil von < 15 Gew.-% von hydrophilen Polymeren oder Copolymeren,

(ii) einem solubilisierenden oder verträglichmachenden Mittel, und

(iii) recyceltem Polystyrol,

und daß Wasser in einer Menge vorhanden ist, welche seine Löslichkeit in der Polymer schmelze nicht übersteigt, jedoch unter Ausschluß von Verfahren, in denen diese Wasserlöslichkeit durch Einbau eines C&sub1;&submin;&sub6;-Alkohols erhalten wurde, wenn das Blähmittel Kohlendioxid enthält.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem das schäumbare Gel eine Düse zu einer Zone von reduziertem Druck zur Bildung der Schaumstoffstruktur extrudiert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem das in das Schmelz-Polymermaterial eingegebene Blähmittel 3 Gew.-% oder mehr Wasser, bezogen auf das Gesamtgewicht des Blähmittels, ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, bei welchem die unimodale Zellgrößenverteilung durch Eingabe eines kleineren Anteiles von < 15 Gew.-% von hydrophilen Polymeren oder Copolymeren erhalten wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, bei welchem das Polymermaterial im wesentlichen Polystyrol ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, bei welchem der Schaumstoff geschlossenzellig ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, bei welchem das Blähmittel von 3 bis 80 Gew.-% Wasser, bezogen auf das Gesamtgewicht das Blähmittels, enthält.

8. Verfahren nach Anspruch 7, bei welchem das Blähmittel von 5 bis 60 Gew.-% Wasser, bezogen auf das Gesamtgewicht des Blähmittels, enthält.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, 7 oder 8, bei welchem das Blähmittel Kohlendioxid enthält.

10. Unimodale styrolartige Polymerschaumstoffstruktur, erhältlich nach dem Verfahren irgendeines der Ansprüche 1-9, in welcher diese Wasserlöslichkeit durch Einbau von (i) oder (iii) erhalten worden ist.