CH499577A - Verfahren zur Herstellung von Schaumkunststoffgranulat - Google Patents

Description

  
 



  Verfahren zur Herstellung von Schaumkunststoffgranulat
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines schüttfähigen Schaumkunststoffgranulates dessen Teilchen durch Einwirkung von Wärme und/ oder Katalysator agglomeriert werden können. Die Erfindung betrifft ferner ein nach diesem Verfahren erhaltenes Schaumstoffgranulat sowie eine Verwendung des nach dem Verfahren erhaltenen Granulates.



   In der Kunststofftechnik ist ein Verfahren zur Herstellung von Schaumstoff in granulierter Form bekannt.



  Hierzu werden Polystyrolkörner hergestellt, die mit einem Treibmittel versehen sind. In der Wärme expandieren sich diese Körner, wobei die Expandierung auch in zwei Stufen erfolgen kann. Bei der ersten Stufe wird ein vorgeblähtes Granulat erhalten, das in der zweiten Stufe des Verfahrens in einen Formhohlraum geschüttet und in diesem unter Wärmeeinwirkung weiter expandiert und agglomeriert wird. Die so erhaltenen Produkte sind materialmässig homogen, d. h. bestehen durchgehend aus Polystyrol. Die so erhältlichen Gebilde besitzen jedoch eine relativ geringe mechanische Festigkeit und werden daher hauptsächlich als Isolations- oder Verpackungsmaterial verwendet.



   Ferner ist es bekannt, Schaumstoffteilchen in einer Matrix aus mineralischem Material, z. B. Beton, zu verteilen und auf diese Weise einen relativ festen   Werkstoff    zu erhalten. Die im wesentlichen mineralische Matrix besitzt jedoch ein relativ hohes spezifisches Gewicht. Ferner ist die Herstellung derartiger Massen verfahrensmässig nicht ganz einfach.



   Das Verfahren der Erfindung führt zu einem schüttfähigen Schaumkunststoffgranulat, dessen Teilchen durch Einwirkung von Wärme und/oder Katalysator zu einem Gebilde agglomeriert werden können, das eine höhere mechanische Festigkeit aufweist als die bisher bekannten agglomerierten Gebilde aus Polystyrol bzw. ein geringeres spezifisches Gewicht besitzt als die bekannten Agglomerate mit mineralischer Matrix.



   Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass man die Teilchen von teilchenförmigem Schaumkunststoff mit einem sie umhüllenden unter Normalbedingungen nicht klebrigen Überzug versieht, der mindestens zum Teil aus einem zu einem gehärteten Kunststoff härtbaren oder hochschmelzenden thermoplatischen Material besteht, das von dem Material, aus dem der Kunststoff der Schaumstoffteilchen entstanden ist oder besteht, verschieden ist.



   Der als Ausgangsstoff für das erfindungsgemässe Verfahren verwendete teilchenförmige Schaumstoff kann in Form von Kügelchen, Linsen oder anderen geometrischen Formen verwendet werden. Vorzugsweise beträgt die durchschnittliche Teilchengrösse 1-10 mm, wobei ein Bereich von 3-8 mm bevorzugt wird. Vorzugsweise sind die Zellen des Schaumstoffes geschlossen, doch kann auch Schaumstoff mit offenzelliger Struktur verwendet werden. Materialmässig geeignet sind besonders die thermoplastischen Schaumstoffe, z. B. Schaumstoffe aus Polystyrol,   Polyvinylchiorid,    polymeren Estern der Acryl- oder Methacrylsäure, insbesondere Polymethacrylsäuremethylester, Acrylnitril, Polyäthylen, Polypropylen, Polyurethan, Celluloseacetat sowie Copolymerisaten, wie solche aus Acrylnitril, Butadien und Styrol, Styrol und Acrylnitril usw.

  Als teilchenförmiger Schaumstoff kann auch ein solcher aus duroplastischem Material, wie Epoxydharz, Phenolformaldehyd, Silicon und dergleichen, verwendet werden. Ferner können auch Mischungen aus zwei oder mehreren der genannten Schaumstoffmaterialien eingesetzt werden.



   Dieser teilchenförmige Schaumstoff wird nun mit einem Umhüllungsmaterial versehen. Dieses Umhüllungsmaterial enthält oder besteht aus einem Kunststoff, der sich substanzmässig von dem teilchenförmigen Schaumstoff unterscheidet und ist entweder ein duroplastisch härtbarer Kunststoff oder ein hochschmelzender Thermoplast. Das Umhüllungsmaterial kann Füllstoff enthalten, z. B. einen mineralischen oder organischen Füllstoff bekannter Art, wobei dieser gleichzeitig auch als Pigment dienen kann. Der Kunststoff des Umhüllungsmaterials ist vorzugsweise ein duroplastisch härtbares Material, das gegebenenfalls  unter Katalysatorwirkung bei Temperaturen bis   1000    C zur Vernetzung gebracht werden kann und solcher Art ist, dass die damit umhüllten Schaumstoffteilchen unter normalen Bedingungen nicht klebrig sind.

  Wenn für das Umhüllungsmaterial ein hochschmelzender Thermoplast verwendet wird, sollte dieser einen Erweichungspunkt aufweisen, der höher liegt, als der Erweichungspunkt des Schaumstoffes, wenn dieser aus thermoplastischem Material besteht. Wenn der Schaumstoff dagegen aus duroplastischem Material besteht, kann als hochschmelzender Thermoplast ein solcher mit einem Erweichungspunkt über   1200    und vorzugsweise über   1500    C verwendet werden. Ein bevorzugtes Kunststoffmaterial für die Umhüllung sind die Aminound Phenoplaste einschliesslich der Harnstoffharze und Melaminharze. Auch Epoxyharze sind unter Berücksichtigung der genannten Bedingungen geeignet. Beispiele für hochschmelzende Thermoplasten für das Umhüllungsmaterial sind Polyamide, Polyester, Poly äther, Polyacetale und dergleichen.

  Vorzugsweise wird die Zusammensetzung des   Umhüllungsmaterials    so gewählt, dass beim Agglomerieren des erfindungsgemäss erhaltenen Schaumstoffgranulates eine Porenbildung im Umhüllungsmaterial erfolgt. In diesem   Zusammen-    hang ist zu erwähnen, dass der teilchenförmige Schaumstoff nicht unbedingt vollständig ausgeschäumt sein muss, sondern dass bei einer unter Wärmeeinwirkung erfolgenden Agglomerierung noch eine gewisse weitere Expansion ablaufen kann. Wenn bei der Agglomeration in dem Material der Umhüllung ebenfalls Poren gebildet werden, sollte die Grösse dieser Poren im Umhüllungsmaterial kleiner sein als die der Poren des teilchenförmigen Schaumstoffes.



   Die Behandlungsbedingungen, die zur Bildung eines unter Normalbedingungen nicht klebrigen   tSber-    zuges um jedes einzelne Schaumstoffteilchen erforderlich sind, hängen wesentlich von der Art des verwendeten Schaumstoffes und des   Umhüllungsmaterials    ab.



  Die optimalen Bedingungen können vom Fachmann leicht anhand einfacher Versuche ermittelt werden.



  Beispielsweise kann man den teilchenförmigen Schaum stoff mit puderförmigem Umhüllungsmaterial vermischen, so dass jedes Schaumstoffteilchen mit einer dünnen Puderschicht versehen ist, worauf die Masse einer Wärmebehandlung unterzogen wird, die ausreicht, um jeweils die Puderschicht der Schaumstoffteilchen zu versintern, ohne dass eine Agglomeration der Schaumstoffteilchen erfolgt. Man kann auch die Schaumstoffteilchen in einem Mischrohr mit erhitzter Luft aufwirbeln und über eine gesonderte Leitung das Harzpulver in diesen Strom einblasen. Die Teilchen des Harzpulvers werden durch die heisse Luft erweicht und sintern bzw. schmelzen auf der Oberfläche der Schaumstoffteilchen. Eine Vernetzung des Umhül   lungsmaterials    soll dabei selbstverständlich vermieden werden, doch kann dies ohne weiteres durch Steuerung der Temperatur erfolgen.

  Eine solche Verfahrensform ist zweckmässig, wenn das Kunstharz des Umhüllungsmaterials bei Temperaturen von   70-1000    C sinterfähig ist.



   Man kann das Kunstharz des   Umhüllungsmaterials    auch in gelöster oder flüssiger Form auf die Schaumstoffteilchen auftragen. Hierbei ist darauf zu achten, dass das Lösungsmittel bzw. das flüssige Harzmaterial die Schaumstoffteilchen nicht angreift. Die Behandlung mit dem Umhüllungsmaterial kann dabei in einer Mischvorrichtung, z. B. einer Trommel, erfolgen. Die Lösung des   Umhüllungsmaterials    kann aber auch in Form eines Sprühnebels auf den teilchenförmigen Schaumstoff aufgetragen werden. Schliesslich kann ein härtbares Umhüllungsmaterial auch in Form einer Emulsion auf die Schaumstoffteilchen aufgetragen werden. Die bei dieser Verfahrensvariante verwendeten Lösungsmittel bzw.

  Emulsionsmedien können nach der Umhüllung der Schaumstoffteilchen entfernt werden, wobei eine unerwünschte Agglomerierung der umhüllten Teilchen zu vermeiden ist.



   Das nach dem erfindungsgemässen Verfahren erhältliche schüttfähige Schaumstoffgranulat kann längere Zeit gelagert und in der für schüttfähiges Gut üblichen Weise gehandhabt bzw. verpackt und transportiert werden. Durch Einwirkung von Wärme, z. B.



     50-100     C, je nach Art des Umhüllungsmaterials und gegebenenfalls auf katalytischem Wege kann das Schaumstoffgranulat in Formen oder auf Trägern agglomeriert werden. Hierdurch sind Formkörper oder Schichten erhältlich, z. B. Fertigformteile, Schalen, Platten, Blöcke oder schichtförmige Gebilde aus dem Agglomerat auf Trägern, wie z. B. Papier, Matten und dergleichen. Die so erhältlichen Formkörper zeichnen sich durch eine gute mechanische Festigkeit aus und sind auch gegen höhere Temperaturen weitgehend unempfindlich.

  Wenn das Umhüllungsmaterial aus einem duroplastisch härtbaren Harz, wie Phenolharz, besteht, und vorzugsweise ausserdem einen mineralischen Füllstoff enthält, ist das Agglomerat ausserordentlich temperaturbeständig, da auch bei Temperaturen, die zu einem Schmelzen oder Zerfall des Schaumstoffes führen, ein hartes festes Gerüst aus dem Phenolharz zurückbleibt. Derartige Agglomerate sind auch gegenüber Lösungsmittel weitgehend beständig.



   Formteile, Platten und Blöcke aus einem solchen Agglomerat eignen sich für die Schalen- oder Sandwich-Bauweise, als thermisch bzw. akustisch isolierendes Material sowie für den Innenausbau von   Gebäw.   



  den. Das nach dem erfindungsgemässen Verfahren erhältliche schüttfähige Schaumstoffgranulat kann auch in Hohlräume eingefüllt und in diesen in der oben genannten Art agglomeriert werden. Diese Verwendungsform ist besonders zur Isolation doppelwandiger Bauteile, wie Kühlschrankwandungen, Türfüllungen und dergleichen, geeignet.



      PATENTANSPROCHE   
I. Verfahren zur Herstellung eines schüttfähigen Schaumkunststoffgranulates, dessen Teilchen durch Einwirkung von Wärme und/oder Katalysator agglomeriert werden können, dadurch gekennzeichnet, dass man die Teilchen von teilchenförmigem Schaumkunststoff mit einem sie umhüllenden, unter   Normlalbedin-    gungen nicht klebrigen Überzug versieht, der mindestens zum Teil aus einem zu einem gehärteten Kunststoff härtbaren oder hochschmelzenden thermoplastischen Material besteht, das von dem Material, aus dem der Kunststoff der Schaumstoffteilchen entstanden ist oder besteht, verschieden ist.

 

   II. Nach dem Verfahren gemäss Patentanspruch I erhaltenes schüttfähiges Schaumstoffgranulat.



   III. Verwendung des nach dem Verfahren gemäss Patentanspruch I erhaltenen Granulates zur Herstellung von Formkörpern. 

**WARNUNG** Ende DESC Feld konnte Anfang CLMS uberlappen**.



   

Claims (1)

1. **WARNUNG** Anfang CLMS Feld konnte Ende DESC uberlappen **. unter Katalysatorwirkung bei Temperaturen bis 1000 C zur Vernetzung gebracht werden kann und solcher Art ist, dass die damit umhüllten Schaumstoffteilchen unter normalen Bedingungen nicht klebrig sind. Wenn für das Umhüllungsmaterial ein hochschmelzender Thermoplast verwendet wird, sollte dieser einen Erweichungspunkt aufweisen, der höher liegt, als der Erweichungspunkt des Schaumstoffes, wenn dieser aus thermoplastischem Material besteht. Wenn der Schaumstoff dagegen aus duroplastischem Material besteht, kann als hochschmelzender Thermoplast ein solcher mit einem Erweichungspunkt über 1200 und vorzugsweise über 1500 C verwendet werden.

   Ein bevorzugtes Kunststoffmaterial für die Umhüllung sind die Aminound Phenoplaste einschliesslich der Harnstoffharze und Melaminharze. Auch Epoxyharze sind unter Berücksichtigung der genannten Bedingungen geeignet. Beispiele für hochschmelzende Thermoplasten für das Umhüllungsmaterial sind Polyamide, Polyester, Poly äther, Polyacetale und dergleichen. Vorzugsweise wird die Zusammensetzung des Umhüllungsmaterials so gewählt, dass beim Agglomerieren des erfindungsgemäss erhaltenen Schaumstoffgranulates eine Porenbildung im Umhüllungsmaterial erfolgt. In diesem Zusammen- hang ist zu erwähnen, dass der teilchenförmige Schaumstoff nicht unbedingt vollständig ausgeschäumt sein muss, sondern dass bei einer unter Wärmeeinwirkung erfolgenden Agglomerierung noch eine gewisse weitere Expansion ablaufen kann.

   Wenn bei der Agglomeration in dem Material der Umhüllung ebenfalls Poren gebildet werden, sollte die Grösse dieser Poren im Umhüllungsmaterial kleiner sein als die der Poren des teilchenförmigen Schaumstoffes.

   Die Behandlungsbedingungen, die zur Bildung eines unter Normalbedingungen nicht klebrigen tSber- zuges um jedes einzelne Schaumstoffteilchen erforderlich sind, hängen wesentlich von der Art des verwendeten Schaumstoffes und des Umhüllungsmaterials ab.

   Die optimalen Bedingungen können vom Fachmann leicht anhand einfacher Versuche ermittelt werden.

   Beispielsweise kann man den teilchenförmigen Schaum stoff mit puderförmigem Umhüllungsmaterial vermischen, so dass jedes Schaumstoffteilchen mit einer dünnen Puderschicht versehen ist, worauf die Masse einer Wärmebehandlung unterzogen wird, die ausreicht, um jeweils die Puderschicht der Schaumstoffteilchen zu versintern, ohne dass eine Agglomeration der Schaumstoffteilchen erfolgt. Man kann auch die Schaumstoffteilchen in einem Mischrohr mit erhitzter Luft aufwirbeln und über eine gesonderte Leitung das Harzpulver in diesen Strom einblasen. Die Teilchen des Harzpulvers werden durch die heisse Luft erweicht und sintern bzw. schmelzen auf der Oberfläche der Schaumstoffteilchen. Eine Vernetzung des Umhül lungsmaterials soll dabei selbstverständlich vermieden werden, doch kann dies ohne weiteres durch Steuerung der Temperatur erfolgen.

   Eine solche Verfahrensform ist zweckmässig, wenn das Kunstharz des Umhüllungsmaterials bei Temperaturen von 70-1000 C sinterfähig ist.

   Man kann das Kunstharz des Umhüllungsmaterials auch in gelöster oder flüssiger Form auf die Schaumstoffteilchen auftragen. Hierbei ist darauf zu achten, dass das Lösungsmittel bzw. das flüssige Harzmaterial die Schaumstoffteilchen nicht angreift. Die Behandlung mit dem Umhüllungsmaterial kann dabei in einer Mischvorrichtung, z. B. einer Trommel, erfolgen. Die Lösung des Umhüllungsmaterials kann aber auch in Form eines Sprühnebels auf den teilchenförmigen Schaumstoff aufgetragen werden. Schliesslich kann ein härtbares Umhüllungsmaterial auch in Form einer Emulsion auf die Schaumstoffteilchen aufgetragen werden. Die bei dieser Verfahrensvariante verwendeten Lösungsmittel bzw.

   Emulsionsmedien können nach der Umhüllung der Schaumstoffteilchen entfernt werden, wobei eine unerwünschte Agglomerierung der umhüllten Teilchen zu vermeiden ist.

   Das nach dem erfindungsgemässen Verfahren erhältliche schüttfähige Schaumstoffgranulat kann längere Zeit gelagert und in der für schüttfähiges Gut üblichen Weise gehandhabt bzw. verpackt und transportiert werden. Durch Einwirkung von Wärme, z. B.

   50-100 C, je nach Art des Umhüllungsmaterials und gegebenenfalls auf katalytischem Wege kann das Schaumstoffgranulat in Formen oder auf Trägern agglomeriert werden. Hierdurch sind Formkörper oder Schichten erhältlich, z. B. Fertigformteile, Schalen, Platten, Blöcke oder schichtförmige Gebilde aus dem Agglomerat auf Trägern, wie z. B. Papier, Matten und dergleichen. Die so erhältlichen Formkörper zeichnen sich durch eine gute mechanische Festigkeit aus und sind auch gegen höhere Temperaturen weitgehend unempfindlich.

   Wenn das Umhüllungsmaterial aus einem duroplastisch härtbaren Harz, wie Phenolharz, besteht, und vorzugsweise ausserdem einen mineralischen Füllstoff enthält, ist das Agglomerat ausserordentlich temperaturbeständig, da auch bei Temperaturen, die zu einem Schmelzen oder Zerfall des Schaumstoffes führen, ein hartes festes Gerüst aus dem Phenolharz zurückbleibt. Derartige Agglomerate sind auch gegenüber Lösungsmittel weitgehend beständig.

   Formteile, Platten und Blöcke aus einem solchen Agglomerat eignen sich für die Schalen- oder Sandwich-Bauweise, als thermisch bzw. akustisch isolierendes Material sowie für den Innenausbau von Gebäw.

   den. Das nach dem erfindungsgemässen Verfahren erhältliche schüttfähige Schaumstoffgranulat kann auch in Hohlräume eingefüllt und in diesen in der oben genannten Art agglomeriert werden. Diese Verwendungsform ist besonders zur Isolation doppelwandiger Bauteile, wie Kühlschrankwandungen, Türfüllungen und dergleichen, geeignet.

   PATENTANSPROCHE I. Verfahren zur Herstellung eines schüttfähigen Schaumkunststoffgranulates, dessen Teilchen durch Einwirkung von Wärme und/oder Katalysator agglomeriert werden können, dadurch gekennzeichnet, dass man die Teilchen von teilchenförmigem Schaumkunststoff mit einem sie umhüllenden, unter Normlalbedin- gungen nicht klebrigen Überzug versieht, der mindestens zum Teil aus einem zu einem gehärteten Kunststoff härtbaren oder hochschmelzenden thermoplastischen Material besteht, das von dem Material, aus dem der Kunststoff der Schaumstoffteilchen entstanden ist oder besteht, verschieden ist.

   II. Nach dem Verfahren gemäss Patentanspruch I erhaltenes schüttfähiges Schaumstoffgranulat.

   III. Verwendung des nach dem Verfahren gemäss Patentanspruch I erhaltenen Granulates zur Herstellung von Formkörpern.

   UNTERANSPRÜCHE

   1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass als teilchenförmiger Schaumstoff ein solcher aus thermoplastischem Material verwendet wird.

   2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass teilchenförmiger Schaumstoff mit geschlossenen Zellen verwendet wird.

   3. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass als Umhüllungsmaterial ein härtbares Harz verwendet wird.

   4. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass als Umhüllungsmaterial eine Mischung aus härtbarem Harz und Füllstoff, z. B.

   mineralischem Füllstoff, verwendet wird.

   5. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das Umhüllungsmaterial mindestens teilweise aus noch nicht vernetztem Aminoplast oder Phenoplast besteht.

   6. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass als Umhüllungsmaterial ein solches härtbares Material verwendet wird, das bei einer zur Vernetzung führenden Wärmeeinwirkung Poren bildet.

   7. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das Umhüllungsmaterial mindestens teilweise aus einer Mischung von Novolak und Hexamethylentetramin besteht.

   8. Verfahren nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Umhüllungsmaterial ein Thermoplast verwendet wird, dessen Erweichungstemperatur mindestens 50 C über der Erweichungstemperatur des Schaumstoffes liegt.

   9. Verfahren nach Patentanspruch I oder einem der Unteransprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaumstoffteilchen in einer Wirbelschicht mit pulverförmigem Umhüllungsmaterial versehen werden, das zur Bildung eines Überzuges auf den Schaumstoffteilchen versintert wird.

   10. Verfahren nach Patentanspruch I oder einem der Unteransprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaumstoffteilchen mit einer Flüssigkeit behandelt werden, die das Umhüllungsmaterial und einen flüssigen Träger für dieses enthält, wobei der teilchenförmige Schaumstoff gegen den flüssigen Träger beständig ist und dass man den flüssigen Träger entfernt.

   11. Granulat nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass es eine mittlere Teilchengrösse von 1-10, vorzugsweise 3-8 mm, aufweist.

   12. Granulat nach Patentanspruch II oder Unteranspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des nicht-klebrigen Überzuges aus dem Umhüllungsmaterial 1-20 0/o der mittleren Teilchengrösse des teilchenförmigen Schaumstoffes ausmacht.

   13. Granulat nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass es aus thermoplastischem Schaumstoff besteht, dessen Teilchen mit einem unter Normalbedingungen nicht-klebrigen Überzug aus härtbarem Material versehen sind.

   14. Granulat nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass es aus teilchenförmigem Polystyrolschaum besteht, dessen Teilchen mit nicht klebrigen Oberzügen aus vernetzbarem Aminoplast oder Phenoplast versehen sind.

   15. Granulat nach einem der Unteransprüche 11-14, dadurch gekennzeichnet, dass der Überzug einen Füllstoff, z. B. einen mineralischen Füllstoff, enthält.

   16. Verwendung nach Patentanspruch III, dadurch gekennzeichnet, dass man das Granulat in einen Formr hohlraum einfüllt und in diesem unter Wärmeeinwirkung agglomeriert.

   17. Verwendung nach Patentanspruch III, dadurch gekennzeichnet, dass man das Granulat auf einem schichtförmigen Träger unter Wärmeeinwirkung agglomeriert.