DE1544627A1

DE1544627A1 - Verfahren zur Herstellung starrer Schaeume aus chloriertem Polyvinylchlorid

Info

Publication number: DE1544627A1
Application number: DE19651544627
Authority: DE
Inventors: Regna Ernest Anthony; Kraemer Jun William Charles; Eckardt Carl Robert
Original assignee: Allied Chemical Corp
Current assignee: Allied Corp
Priority date: 1964-09-30
Filing date: 1965-09-24
Publication date: 1969-07-31
Also published as: NL6512553A; CH461799A; US3366580A; DK106824C; ES317919A1; GB1099045A; BE670179A

Description

Allied Chemical Corporation, New Yorte_if N_ul%_v USA

Verfahren zav Herstellung starrer

Schäume au3 chloriertem
__ Polyvinylchlorid

DIq Erfindung befcrlfi't ein Verfahren zur Horjatoliuno von
si'i aus chloriarbem PoI^vinylchlcrid.

Star.i'o SshäiAine aus Polyvinylchlorid sind schon hergestellt; worden, Indem man aus dem Polyvinylchlorid, und einer«
ola^tif isierenden liösungsmittel eine Paste hörst eilte« ein TrailMTiiti;«!, wie Azoisobuttörsitureäinltrll in die Paste
einbrachte, clio Masse aufscMuman lieiS, ßo daß ein welcher Schi .um gebildet wurde und den Schaum erwärmte, um das
plastiflzieronde I-öaungsmlttol zu entfernen, wobei ein hartes zellulares Produkt© erhalten wurde* Dieses Produkt und

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seine Herstellung haben jedooh eine Anzahl von Nachteilen. Einerseits ist es schwierig« die weichmachenden Lösungsmittel abzutrennen, und die hierfür erforderliche Zeit ist mit etwa 1-6 Tagen angegeben. Andererseits ist es bei Anwendung des bekannten Verfahrens nioht möglich, gasförmige Treibmittel in den Zellen des Schaums su halten, wodurch die erzielbare Mindest wärmeleitfähigkeit verhältnismäßig hoch ist, und schließlich liegt die Höchsttemperatur dar Dimensionsstabilität bei unter 8o*C, so daß die Schäume nicht in Berührung mit Materülen, die Temperaturen Über 80% aufweisen, wie Dampfrohren oder dem häufig für die Herstellung von Dächern verwendeten heißen Teer, verwendet werden können und ihre Verwendbarkelt als Wärmeieollerungs- oder Baumaterial daher beschränkt ist« Bei ihrer Verwendung als Isoliermaterial muß die Dicke der Isolierschicht größer sein als bei Verwendung von Schäumen mit geringerer Leitfähigkeit, in deren Zellen Oase eingeschlossen sind, wie bei vielen der üblicherweise verwendeten PolyurethanschUume,

Eine wesentliche Funktion des in den bekannten Verfahren zur Herstellung starrar Polyvlnylchloridschäumo verwendeten plastifizierenden Lösungsmittels bestand darin, daß es die Einbringung eines Treibmittels in die aufzuschäumende Masse ermöglichte. Das geschah entweder, indem man das Treibmittel in dem Lösungsmittel löste oder es darin dispergierte. Versuche, SohHume aus festen Teilchen von nicht

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plastifiziertem Polyvinylchlorid hersustöllen, indem man die Teilchen mit einem Treibmittel imprägnierte, waren nicht erfolgreich. Selbst die halogenieren Kohlenwasserstoffe; die diejenigen Treibmittel, die mit Polyvinylchlorid am verträglichst en sind, darstellen, können nicht in ausreichender Menge in dem Polyvinylchlorid gehalten werden, um die Massen in der gewünschten Welse aufzuschäumen. Diese Treibmittel können zwar bei Anwendung von ausrelohender Wanne und ausreichendem Druok in die festen Polyvlnylohloridteilehen hineingepreßt werden; die dabei erzielte Imprägnierung ist aber auf die Oberfläche der Teilchen beschränkt, und wenn die Masse den zum Aufschäumen erforderlichen Bedingungen unterworfen wird, wird der halogeaierte Kohlenwasserstoff rasch abgetrieben und es hinterbleibt ein dichtes Polymerisat mit nur wenigen Zellen.

Es wurde nun gefunden, daß, wenn Polyvinylchlorid bis zu einem Chlorgehalt von wenigstens 60# und vorsugavieise wenigstens 64# nachchlorlert wird, das erhaltene Polymerisat mit einem als Ti'elbmlttel verwendbaren halogeniert ten Kohlenwasserstoff imprägniert werden kann, ohne daß ein Weichmacher vollendet werden muß, und anschließend zu einem starren Schaum mit vorwiegend geschlossenen Zellen

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mit einer WHrmeverformungstemperatur über 80"C aufgeschäumt werden kann. Es wurde auch gefunden« daß bei Verwendung eines Chlorfluoralkans als Treibmittel ein beträchtlicher Anteil des Treibmittels« das eine geringere Wärmeleitfähigkeit als Luft hat« in den Zellen des Schaums eingeschlossen bleibt« a> daß ein Schaum von gutem IsoliervermlSgen erhalten wird,

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstellung eines starren Polyvinylehloridsohaume« das dadurch ge- * kennzeichnet ist« daß man ein chloriertes Polyvinylchlorid mit einem Chlorgehit von wenigstens 60 Gew.-& das 5-50# seines Gewichts an einem als Treibmittel verwendbaren halogenieren Kohlenwasserstoff mit 1 bis J> Kohlenstoffatomen enthält« solchen Temperaturen und Drücken unterwirft« das das Treibmittel sich unter Bildung eines starren Schaums aus chloriertem Polyvinylchlorid ausdehnt.

Gegenstand der Erfindung ist auoh eine sohäumfählge Hasse aus Teilchen oder Pellets aus einem chlorierten Polyvinylchlorid mit einem Chlorgehalt von wenigstens 60 Gew.-^, die 5-50$ ihres Gewichtes an einem als Treibmittel verwendbaren halogenieren Kohlenwasserstoff mit 1-3 Kohlenstoffatomen enthalten·

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Die Schäume der Erfindung können hergestellt werden, indem man ein verflüssigtes Treibmittel von chloriertem Polyvinylchlorid absorbieren IgSt und das Treibmittel dann sich zu einem Gas auedehnen IMBt₄ so daß innerhalb des Polymerisats Zellen gebildet »erden« Zweckmäßig wird das chlorierte Polyvinylchlorid bei erhöhter Temperatur und ausreichenden Druck, um das Treibmittel zumindest teilweise in verflüssigtem Zustand zu halten» mit dem Treibmittel imprägniert und das chlorierte Polyvinylchlorid dann entweder direkt durch Senken des Druckes bei einer Temperatur über dem Siedepunkt des . Treibmittels aufgeschäumt oder das imprägnierte Polymerisat bis unter den Siedepunkt des Treibmittels gekühlt« bevor der Druck gesenkt wird, wobei ein nicht-zellulares Produkt erhalten wird, das anschließend durch Ausdehnen des Treibmittels aufgeschäumt werden kann·

Gemäß einer bevorzugten Art der Einführung des Treibmittels in das Polymerisat werden Teilchen des chlorierten Polyvinylchlorids in ein Druckgefäß, das entweder drehbar 1st, so daß die Teilchen umgewälzt werden können» oder mit Rühnaitteln ausgestattet ist» eingebracht» und das verflüssgte Treibmittel wird zugegeben. Dann wird das Gefäß auf eine Temperatur in dem Bereich von 50 bis 150Έ, Jedoch nicht Über den Schmelzpunkt des Polymerisats» unter ausreichendem Druck» um einen beträchtlichen Teil des Treibmittels in

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flüssigem Zustand zu halten, erhitzt· Dann werden die Teilchen mit dem Treibmittel vermischt, bis die gewünschte Menge an Treibmittel absorbiert ist. Rührung oder Bewegung muß so kräftig sein, daß eine Agglomerierung der Teilchen verhindert wird» Das kann am besten durch üaiwäfeen erreicht werden, um eine Agglomerferung zu verhindern, ist es auch wichtig, daß der Schmelzpunkt des Polymerisats nicht überschritten wird» Nachdem das Treibmittel absorbiert ist, können die Teilchen bis unter den Siedepunkt des Treibmittels bei Atmosphärendruck gelcUhlt und der Druck in dem Gefäß auf Atmosphärendruck gesenkt werden, und die imprägnierten Teilchen können in nicht geschäumtem Zustand aus dem Gefäß entnommen werden. In der Praxis hat sich gezeigt, daß zum Imprägnieren das pulverförmig© Polymerisat, das bei der Chlorierung von im Handel erhältlichem granulärem Polyvinylchlorid erhalten wird, verwendet werden kann. Das chlorierte Polyvinylchloridpulver besteht im allgemeinen aus Teilchen mit einer Größe in dem Bereich von etwa 10 bis βΟΟμ. Auch mit größeren Teilchen, wie sie durch Pelletisieren des chlorierten Polyvinylchloridpulvers erhalten werden, werden gute Ergebnisse erzielt. Solche Pellets können beispielsweise in Pelletmühlen und Tablettenpressen hergestellt werden« Beispielsweise wurden zylinderförmige Pellets mit einem Durchmesser von 0,475 cm und einer Länge von 0,795 cm verwendet. Es können jedoch auch großem ar,·,.. kleinere Pellets jeder gewünschten' Fora verwendet werden.

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Die ait dem Treibmittel imprägnierten chlorierten Polyvinylohloridteilehen können in versehledener Weise geschäumt werden, Vorzugsweise werden die Teilehen durch einen Extruder« dessin Extrusionszylinder und bzw· oder Förderschnecke rait Heisnitteln auegestattet 1st, geführt, und das chlorierte Polyvinylchlorid wird« während es durch den Extrusionszylinder fortschreitet« in eine viskose Schmelze mit einer Temperatur über dem Siedepunkt des absorbierten Treibmittels überführt. Solange das Polymerisat in dem Extrusionszylinder eingeschlossen ist, kann das Treibmittel sich nicht ausdehnen, und durch das Erwärmen des Treibmittels bis über seinen Siedepunkt wird in dem Extruder ein hoher Druck eingestellt. Die heiße Masse wird dann durch den Extruderkopf in eine Zone niedrigeren Druckes ausgepreßt, worin die Masse zu einem Strang aus zellularem chloriertem Polyvinylchlorid aufschäumt. Größe und Form des Stabs hängen natürlich von der Form der Extruderdüse ab.

Eine weitere Methode zur Herstellung des Schaums besteht darin, das Polymerisat in eine Form mit Offnungen, durch die Gas entweichen kann, mit einer ausreichenden Menge an der Masse, un die Form nach dem Aufschäumen auszufüllen, zu füllen und die Masse dann auf eine Temperatur über dem Siedepunkt des absorbierten Treibmittels und über dem Erweichungspunkt des chlorierten Polyvinylchlorids zu erhitzen, so daß die Masse aufschäumt und ein zellulares Produkt mit den Abmessungen der

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Form bildet. Die Form wird dann gekühlt und der Schaum entnommen·

Gewttnschtenfalls kann ein geschäumtes Produkt auch direkt durch Extrudern des chlorierten Polyvinylchlorids ohne die Zwischenstufe der Herstellung expandierbarer Teilchen erhalten werden· In diesem Fall wird ein Treibmittel in geschmolzenes chloriertes Polyvinylchlorid eingeleitet/ während die Schmelze durch den Extruä onszylinder geführt wird, und das so erhaltene Gemisch wird dann durch die Düse des Extruders In eine Zone von niedrigerem Druck ©leitet, so daS es unter Bildung eines zellularen Produktes aufsdttumt.

Das für das Verfahren der Erfindung verwendete chlorierte Polyvinylchlorid kann leicht durch Naohchlorieren von technischem Polyvinylchlorid erhalten werden. Vor der Nach» Chlorierung hat das Polyvinylchlorid im allgemeinen einen Chlorgehalt von etwa 56,7 Gew.-#, eine Glasübergangstemperatür von etwa 75-θΟΐ und eine Dichte von etwa i,4o. Wie auf den Selten 412-413 von "Vinyl and Related Polymers" von Sohlldkneoht, John Wiley & Sons, Hew York (1952), beschrieben» kann Polyvinylchlorid in verschiedener Welse naohohloriert werden» beispielsweise durch Chlorieren in Lösung, durch

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Chlorieren in wäßriger Suspension oder einer Suspension in einem Quellmittel und durch direkte Chlorierung von trockenem Polyvinylchloridpulver. Besonders zweckmäßig ist die Chlorierung des Polyvinylchlorids in wäßriger Suspension« die beispielsweise in der Weise durchgeführt werden kann, daß man eine wäßrige Suspension von 15 Gew.-Teilchen Polyvinylchlorid je 100 Gew.-Teile Wasser in einem mit Stickstoff gespulten Druckgefäß unter Rühren auf 14O⁸C erhitzt und Chlor mit einer Geschwindigkeit von etwa 2 Gew. -Teilen je Stunde einleitet« bis das Polyvinylchlorid bis zu dem gewünschten Ausmaß chloriert ist.

Das aufzuschäumende chlorierte Polyvinylchlorid soll einen Chlorgehalt von wenigstens 60 Gew.-# besitzen« Der praktisch erzielbare Höchstgehalt an Chlor ist etwa 75 Gew„-£. Der bevorzugte Chlorgehalt liegt in dem Bereich von etwa 64-75 Gew.-#. Bei Erhöhen des Chlorgehaltes von 60 auf 64$ werden zwei Vorteile erzielt« Erstens wird die zulässige Höchsttemperatur von etwa 80 auf etwa 100% erhöht, so daS das Polymerisat besser mit heißen Materialien und Gegenständen, wie Dampfrohren und heißem Teer, in Kontakt verwendet werden kann, und zweitens ist es leichter, die als Treibmittel verwendeten Chlorfluoralkane in dem Polymerisat zu halten. Mit einem Polyvinylchlorid, das bis zu einem Chlorgehalt von 64£ nach-

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chloriert ist j kann ein Schaum mit gleichmäßigen Zellen und geringem Gewicht mit einer Dichte von weniger als 48 kg/nr, das in den Zellen Chlorfluoralkan eingeschlossen ent· halt und bei Temperaturen bis zu etwa 100% dimensionsstabil iat, erhalten werden.

Eine der Eigenschaften eines chlorierten Polyvinylchlorids, die bei der Auswahl des Polymerisats berücksichtigt werden muß, 1st die Glasübergangstemperatur· Die Olasübergangstemperatur ist eine libergangstemperatur zweiter Ordnung, die bestimmt werden kann, Indem man den Steifheitsmodul einer Probe gegen die Temperatur aufträgt, und kann definiert werden als diejenige Temperatur, bei der der Steifheitsmodul einen Wert von 1,02 χ ICr kg/cm hat· Der Steifheitsmodul kann nach ASTM D1043-61T bestimmt werden. Die Glasübergangstemperatur kann auch als diejenige Temperatur bezeichnet werden, unter der das chlorierte Polymerisat spröde wird· Die GlasUbergangstemperatur von chloriertem Polyvinylchlorid steigt mit steigendem Chlorgehalt. Polyvinylchlorid selbst hat eine Glasübergangstemperatur von etwa 75-80⁵C, während die Übergangstemperaturen von chloriertem Polyvinylchlorid, das sich für die vorliegende Erfindung eignet, bei efcvra bei einem Chlorgehalt von 60$, etwa 106Έ bei einem Chlor-

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gehalt von 64$, etwa iSS^ß bei einem Chlorgehalt von 6856 und etwa 173% bei einem Chlorgehalt von 15% betragen. Die Höchsttemperatur, bei der das Polymerisat fο unbeständig ist, liegt in allgemeinen wenige Grade unter der Glasübergangs» temperatur.

Anstelle von Polyvinylnomöpolymerisat kann als Ausgangematerisa auoh entweder ein Gemisch von Polyvinylchloridhomopolymerisat nsit einer geringeren Menge an einem anderen Polymerisat oder ein Mischpolymerisat aus Vinylchlorid und einer geringes^ Meng® an einer anderen monomeren Verbindung verwendet werden» &o lange ils üigsss^laaften des Ausgangamaterials nicht wesentlioh vom. ü®wa& ©ines Polyvlnylchloridhomo-Polymerisate abweichen·

PUr das Verfahren der Erfindung, geeignete Treibmittel sind die halogenieren EoKLenwaseeretoffe alt 1 bis 5 Kohlenstoffatom B«n_# wie Kethylohlorid« Hethylendlohlorid, Kthylchlorid, Xthylendiohlorid» n-Propylohlorid und Methylbromid« Eine bevorzugte Gruppe von halogenieren Kohlenwasserstoffen sind di· Chlorfluoralkane mit 1 bi* 2 Kohlenstoffatomen, wie TrI-chlormonofluormethan, Dlohlordlfluoraethan« DlohlormonofluortMthan, Trichlortrifluoräthan, Diohlortetrafluoräthan und WonoohlortrifluorSthan. Das Treibmittel kann in einer Menge

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von etwa 5 bis 50 Gew„-# verwendet werden und ist vorzugsweise in einer Menge von etwa 10 bis 40 Qew.-# des chlorierten Polyvinylchlorids in dem Polymerisat absorbiert, wenn das Aufschäumen beginnt« M&aa das chlorierte Polyvinylchlorid längere Zeit nach der Imprägnierung mit dem Treibmittel in nicht aufgeschäumtem Zustand gelagert wird, so ist das Treibmittel vorzugsweise anfänglich in größerer Menge anwesend« damit Verluste zulässig sind»

Ein besonders gutes Produkt kann erhalten werden, wenn das chlorierte Polyvinylchlorid mit einem der oben erwähtfc en Chlorfluoralkane geschäumt wird. Ein beträchtlicher Anteil des Chlorfluor alkane bleibt in den geschlossenen Zellen des Schaue» eingeschlossen.Da die Wärmeleitfähigkeit der Chlorfluoralkane geringer iet als die von Luft, ist das Isoliervermögen solcher Schäume besser als das von Schäumen mit luftgefüllten Zellen. Beispielsweise sind derzeit keine Treibmittel von geringer Leitfähigkeit bekannt, die in den Zellen von Polystyrol eingeschlossen gehalten werden können. Daher sind die Zellen eines Polystyrolsohaums schon kurze Zeit nach der Herstellung des Schaums «it Luft gefüllt, und die Wärmeleitfähigkeit des Polystyrolschaums beträgt etwa 0,31 oal.om/om .*C.h, Die entsprechende Wärmelelt» fghigkelt eines Schaums aus chloriertem Polyvinylchlorid,

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der ein als Treibmittel verwendetes Chlorfluoralkan enthält, beträgt noch nach längerer Lagerung weniger als 0,25 und erreicht gewöhnlich einen Gleichgewicht swert von etwa 0,16»

Die Einbringung eines Stabilisators in den Schaum ist nicht wesentlich. Wenn der Schaum jedoch durch Extrudern hergestellt wird« wird vorzugsweise ein Stabilisator in die aufzuschäumende Masse eingebracht, falls die Masse zufolge einer Unterbrechung des Betriebs oder eines schlechten Punktionierens des Extruders längere Zeit erhitzt wird. Geeignete Stabilisatoren sind Gemische., die ein Antioxydationsmittel, wie 3,6-Di-t-butyl-4-methylphenol, Wärmestabilisatoren,. wie Pentaerythrit, und HGl-Aeceptoren, wie Epoxystabilisatoren, enthalten«

Die Schäume der Erfindung haben vorwiegend, d.h. wenigstens 60#, geschlossene Zellen, wodurch einerseits die mechanische Festigkeit der Schäume besonders gut ist und andererseits ein Gas geringer Leitfähigkeit in den Zellen gehalten werden kann. Der Prozentsatz an geschlossenen Zellen wird vorzugsweise auf über 85$ erhöht, indem man den aufzuschäumenden Teilchen vor dem Aufschäumen Kernbildungemittel (a nucleating agent) zugibt. Die verwendete Menge an einem solchen MIttel liegt vorzugsweise zwischen 0,2 und 5 Gew»-Teilen je 100 Gew.-Teile aehäumbare Teilchen. Als Kernbildungsmittel

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eignen sich beispielsweise fein disperse anorganische Pigmente,-wie Siliciumdioxid, Calclumearbonat und Calciumsulfid) Alkali- und Aluminiumsilikate; ein Gemisch eines Kohlendioacyd abgebenden Mittels, wie eines Alkalibicarbonate, mit einer festen organischen Säure, wie Zitronensäure; hydratisierte Salze» wie hydratlsisrtes Natriumzitrat; Stearatö, wie CaIoium- oder Bleistearatj und irgendwelche anderen fein vennahlenen Materialien, wie Talkum. Besonders gut geeignet ist ein Gemisch von fein dispersem Silikaaerogel, Zitronensäure und Natriumblcarbonat, mit dem ein Gehalt an geschlossenen Zellen von über 90$ erzielt wird. Die Dichte der Schäume kann zwischen etwa 16 kg/or bis zu wenig inter derjenigen des nicht geschäumten Ausgangspolymerisats variieren. Da jedoch die Kosten eines Schaums weit gehend von der Menge des darin ext haltenen Polymerisats abhängen, soll die Dichte vorzugsweise nicht mehr ate 220 kg/or betragen und vorzugsweise nicht mehr als l60 kg/nr betragen.

Eine Methode, die Dichte des erzeugten Schaums zu steuern, besteht in der Variierung der Menge an Treibmittel, die von dem chlorierten Polyvinylchlorid absorbiert wird. Wenn ein Schaum sehr geringer Dichte von beispielsweise weniger als 48 kg/nr hergestellt werden soll, wird der frisch hergestellte Schaum vorzugsweise durch Anwendung von Warmo weiter expandiert. Das kann zweckmäßig in der Weise orfoleeii,

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daß der Schaum in eine geheizte Zone, wie einen Tunnelofen, der bei einer Temperatur zwischen der Glasübergangstemperatur des Polymerisate und etwa 50⁰C über der GlasUbergangstemperatür gehalten wird« esst rudert wird. Die Dauer der Behandlung in der geheizten Zone kann zwischen etwa 30 Sekunden und 10 Minuten betragen. Eine solche Nachbehandlung kann auch eine Erhöhung der Formbeständigkeit des Schaums zur Polge haben* da dadurch verhindert wird, dafi der Sohaum sich zu einem späteren Zeltpunkt« wenn er der Einwirkung von Wärme ausgesetzt wird« weiter ausdehnt·

Die zellularen Produkte des Verfahrens der Erfindung sind starre Schäume aus chloriertem Polyvinylchlorid mit einem Chlorgehalt von 60 bis 75 Gew. -# und einer Glasübergangstemperatur von wenigstens etwa &6°C, einer Dichte von 16 - 320 kg/nr und vorwiegend« d.h. wenigstens etwa 60$ geschlossenen Zellen. Die bevorzugten Schäume bestehen aus einem chlorierten Polyvinylchlorid mit einem Chlorgehalt von etwa 64 bis 72 Gew.-^ und einer OlasUborgangstemperatur von wenigstens etwa 105% die eine Dichte von etwa I6-I6O kg/m? und etwa 6*5$ geschlossene Zellen haben und ein Chlorfluoralkan mit 1 oder 2 Kohlenstoffatomen eingeschlossen enthalten. Alle Schäume der Erfindung sind flammfest« so daß keine Flammverzögerungsmittel, wie sie in Polyurethan- und Polystyrolschäumen verwendet werden müssen« erforderlich ßind. Die

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Schäume der Erfindung können als Wärme- und Schallisolierungen« Schwimmkörper* Verpackungsmaterialien u.dgl. verwendet werden«

Die Erfindung soll im folgenden anhand von Beispielen näher veranschaulicht werden. Teile beziehen sich auf das Gewicht.

Beispiel 1

Technisches Polyvinylchlorid mit einer intrinsic Viskosität von 0,48 in o-Dichlorbenzol bei 100⁰C, einem Chlorgehalt von 56*7 Gew.-Jlü und einer Korngröße von etwa 100 bis 400μ wurde ale Ausgangsmaterial verwendet. 8,85 Gew.»Teile Polymerisat und 91,15 dew.-Teile Wasser wurden in ein mit Glas ausgekleidetes und mit Mitteln zum Mischen ausgestattetes Stahlgefäss eingebrachte Das Gefäß mirde verschlossen und mit Stickstoff gespült· Die wäßrige Suspension de Polymerisate wurde auf l4o°C erhitzt, und Chlor wurde mit einer Geschwindigkeit von 0,29¹I- Teilen je Stunde Je Teil Polyvinylchlorid eingeleitet, während die Suspension gerührt wurde. Die Chlorierung wurde 2,55 Stunden fortgesetzt. Danach war der Chlorgehalt des Polymerisate auf 68,4$ gestiegen. Das Gefäß wurde erneut mit Stickstoff gespult und auf Zimmertemperatur gekühlt· Die bei der Umsetzung geblläfce Säure wurde aus dem Gefäß gepumpt und das chlorierte Polymerisat wurde mit Wasser gewaschen und dann aus dem Druckgefäß entnommen und

zentrifugiert, und erneut mit 909d3i/U21

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Wasser gewasohen, um restliche Säure abzutrennen. Dann wurde das chlorierte Polyvinylchlorid in e⁴nem Vakuumdrehtrookner zu einem freifließenden Granulat mit einer Glasübergangstemperatur von etwa 131Φ'getrocknet.

Dae Polymerisat wurde mit einem Dreikomponentenstabilieator aus ein Teil Je Hundert 2,6-Di-t-butyl~4~methylphenol, ein Teil je Hundert Pentaerythrit und drei Teilen je Hundert eines Epoxyda der Formel

,CH₂-O-C,

vermischt.

Die Teilchen aus chloriertem Polymerisat wurden in ein drehbares Druckgefäß eingebracht und 40$ Trichlormonofluormethan (Kp ?4,7°C)» bezogen auf das Gewicht des Polymerisats wurden zugesetzt und durch Drehen dos Gefäßes bei B(K 16 Stunden Alt dem Polymerisat vermischt. Während dieser Zeit wurde das Druckgefäß geschlossen gehalten« so dafl ein beträchtlicher Anteil des Treibmittels durch den erzeugten Druck in flüssiger Phase gehalten wurde. Danach wurde das Qef80 auf 10 - 15⁴C gekühlt und geöffnet,und das Polyneriaafc wurde entfernt. Das Polymerisat hatte 37 Teile je Hundert

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- 18 an Trichlormonofluormethan absorbiert.

Das chlorierte Polymerisat wurde mit 0,5 Teilen je Hundert an Zitronensäure und 0,5 Teilen je Hundert an Natriumbi-

und
carbonat vermischt/durch eine Matrize von 0,318 χ 1,9 cm an einem S,54 cm-Extruder mit einem Zylinder mit einem Verhältnis Länge/Durchmesser von 20/1 und einer Förderschnecke von 1,55si C,R. extrudert. Der Extruder wurde so geheizt» daß die Temperatur fortschreitend von 50Έ am Besohiekungseinlaß auf 175^ an der Matrize stieg. Man erhielt einen starren Schaum mit einer Dichte von 56 kg/nr und 9i# geschlossenem Zellen. Dieser Schaum wurde 24 Stunden auf H(K erhitzt und unterlag dabei einer linearen Dimensionsänderung von nur 0,3#. Die Anfangswärmeleitfähigkeit des Schaumes betrug 0,11 cal.cm/om ,°C.h und die Wärmeleitfähigkeit nach 30 Tage>v Lagerung 0,13 cal. em/cm² „«C.h.

Beispiel 2

Das In Beispiel 1 verwendete Äusgangapolyvinylehloricl wurde in einer wäßrigen Dispersion, die 13 Ta lie Polymerisat Je Tell Aufschlämmung enthielt, bis zu einem Chlorgehalt von 68,9 Qew.-$ chloriert. Die Chlorierung erfolgt* in der Apparatur und nach dem Verfahren von Beispiel I, jedoch bei einer Temperatur von 13CKl, einer Chlorzufuhrgesohw.ind _;:;!-ei'.

von O₃119 Teii-an Gl_g/ti/^ell Polyvinylchlorid und fü· öias

Zelt van 7,18 Stunden» Das dabei erhaltene ehlorier'Jö

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Polyvinylchlorid war ein Granulat mit einer Glasübergangstemperatur von etwa

Es wurde wie in Beispiel 1 beschrieben stabilisiert.

Das chlorierte Polyvinylchlorid wurde mit 40 Teilen Trichlormonofluormethan je 100 Teile Polymerisat 24 Stunden bei 80¹C in einem drehbaren Druckgefäß vermischt» wie in Beispiel 1 beschrieben.. Etwa 33 Teile dos Treibmittels wurden in 100 Teilen des Polymerisate absorbiert. Zu 100 Teilen des imprägnierten Polyssrisats wurden 0,5 Teile fein disperses Silikaaerogel, 0,5 Teile Zitronensäure und 0,5 Teile Natriumbicarbonat zugesetzt. Das Gemisch wurde extrudert* wie in Beispiel i beschrieben« wobei der Extruder so geheizt wurde, daß die Temperatur von 50% am Einlaß fortschreitend auf 150X an der Matrize stieg. Man erhielt einen starren Schaum mit einer Dichte von 56 kg/nr, und 93# geschlossener Zellen, Die Reißfestigkeit (ASTM Dl623-betrug 4,3 kg/cm² und die Reißdehnung (ASTM D1623-59*)

₇ die Druoknaohgiebigkeit (compressive yield strength) (ASTM D1621-59T) 1,4 kg/cm² und die Deflexion bei 5# (ASTM D1621-59T) 18,9. Die Pormelastlzität bei Kompression (ASTM D1621-59T) betrug

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Beispiel 3 ·

Als Polymerisat wurde das in Beispiel 2 verwendete und wie dort stabilisierte chlorierte Polyvinylchlorid verwendet. Dieses Polymerisat wurde in einem sich drehenden Druckgefäß 16 Stunden bei 8o*C mit 40 Teilen je Hundert an Trichlormonofluonnethan vermischt. Das Granulat absorbierte.39 Teile je Hundert an Treibmittel, Dieses imprägnierte Polymerisat wurde wie in Beispiel 1 extrudert, wobei der Extruder so geheizt wurde» daß die Temperatur von fiOSC am Einlaß auf 150⁰C an der Matrize stieg. Man erhielt einen starren Schaum mit einer Dichte von 70 kg/nr und 63$ geschlossener Zellen.

Beispiel 4

Das verwendete Polymerisat war das in Beispiel 2 verwendete und wie dort stabilisierte ohloriertie Polyvinylchlorid. Dieses Polymerisat wurde in einem si<oh drehenden Druckgefäß 16 Stunden bei 8&C mit 40 Teilen je Hundert an Triohlormonofluormethan vermischt. Das Granulat absorbierte 38 Teile je Hundert an dem Treibmittel. Das imprägnierte Polymerisat wurde mit 5 Teilen je Hundert an fein dispersem Slllkaaerogel vermischt und wie in Beispiel 1 extrudert« wobei der Extruder oo geheizt wurde _r daß die Temperatur fortschreitend von 5<K am Einlaß aui' 175% an der Matrize stieg. Man erhielt einen starren Schaum mit einer Dichte von 53 kg/nr und 89$ geschlossener Zellen.

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Beispiel 5

Das verwendete Polymerisat war das in Beispiel 1 verwendete Polyvinylchlorid, das in wäßriger Suspension mit einem Gehalt von 8,2^ Teilers Polymerisat je äOO Teile Aufschlämmung bis zu einem Chlorgehalt von 71*1 Gew. -% chloriert war.

Die Chlorierung erfolgte in der Apparatur und unter Anwendung des Verfahrens von Beispiel 1, jedoch für eine Zeit von 4,65 »Stunden bei einer Chlorzufuhrgesshwindigkeit von 0,257 Tellen/h/Teil Polyvinylchlorid. Das erhaltene chlorierte Polyvinylchlorid t*ar ein Granulat mit einer Glasübergangstemperatur von 16$%, Es wurde wie in Beispiel 1 stabilisiert.

Das chlorierte Polyvinylchlorid wurde in einem sich drehenden Druckgefäß 16 Stunden bei 8(K mit 4ü Teilen je Hundert an Trichlorffionofluormethan vermischt, wobei etwa 37 Teile je Hundert an dem Treibmittel absorbier*:; wurden. Diese» imprägnierte Granulat wurde wie in Beispiel 1 extrudert, wobei der Extruder so geheizt wurde, daß die Temperatur von 5<yc am Einlaß auf VJ5% an der Matrize stieg. Man erhielt einen starren Schaum mit einer Dichte von etwa 64 kg/nr. Dieser Schaum konnte 24 Stunden auf 110% erwärmt werden, ohne daß eine lineare Dimensionsänderung festgestellt wurde»

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Beispiel 6

Eine Probe des in Beispiel i verwendeten Polyvinylchlorids wurde in der Apparatur und nach den Verfahren von Beispiel 1 in wäßriger Suspension bis zu einem Chlorgehalt von 67*6 Gew.-^ chloriert. Die Chlorzufuhrgeschwindigkeit betrug 0,050 Teile Clg/h/Teil Polyvinylchlorid und die Chlorierung«- zeit 12*15 Stunden,, Man erhielt ein Granulat mit einer Glasübergangstemperatur von 124«€. .

Das chlorierte Polyvinylchlorid -wurde zu glatten zylindrischen Pellets von 0,475 cm Durchmesser und 0,795 cm Länge verpreßt. Diese Pellets wurden mit 40 Teilen Je 100 Teile an Triehlormonofluormethan in einem sich drehenden Gefäß in drei Stunden bei 80% vermischt, wobei etwa 38 Teile je 100 Teile an dem Treibmittel von den Pellets absorbiert wurden. Die imprägnierten Pellets wurden wie in Beispiel 1 ext rudert, wobei die Temperatur des Extruders von 50^ am Einlaß auf 125<C an der Matrize stieg. Man erhielt einen starren Schaum mit einer Dichte von 51 kg/nr.

Beispiel 7

Ein Teil des in Beispiel 1 verwendeten Polyvinylchlorids wurde in wäßriger Suspension mit 8,55 Teilen Polymerisat je 100 Teilen Aufschlämmung bis zu einem Chlorgehalt von

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von 64,5 Gew.-Ji chloriert. Die Chlorierung erfolgte in der

Apparatur und nach den Verfahren von Beispiel 1, jedoch bei einer Temperatur von 100%« einer Chlorzuf uhrgeschvrlndigke it von O₄Il? Teilen/h/Teil Polyvinylchlorid für eine Zeit von

3,97 Stunden« Man erhielt ein Granulat mit einer Glasübergangs temperatur von etwa 106°C, das wie in Beispiel 1 stabilisiert wurde.

Das chlorierte Polyvinylchlorid wurde in einem verschlossenen Druckgefäß 16 Stunden bei 70T mit 40 Teilen Trlohlormonofluoiroethan je 100 Teile Polymerisat vermischt» wobei das Polymerisat etwa 38 Teile je Hundert an dem Treibmittel absorbierte« Das erhaltene imprägnierte Granulat wurde wie In Beispiel 1 extrudert, wobei die Temperatur des Extruders von 5OT am Einlaß auf 125⁰C an der Matrize stieg. Der aus der Matrize austretende Schaum wurde durch einen bei 12CFC gehaltenen Tunnelofen geführt. Man erhielt einen starren Schaum mit einer Dichte von 43 kg/m'.

Zum Vergleich wurde das obige Polyvinylchlorid in gleicher Weise

stabilisiert, jedoch nicht nachchloriert.Das stabilisierte

Polyvinylchlorid wurde in einem verschlossenen Druckgefäß

24 Stunden bei 80T mit 40 Teilen Trlohlormonof luoraiethan je 100 Teile Polymerisat vermischt. Das Granulat absorbierte 38 Teile Treibmittel je 100 Teile Polymerisat. Dieses Granulat wurde wie oben beschrieben extrudert, jedoch wurde der

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Tunnelofen fortgelassen. Das Treibmittel trennte sich sehr rasch von den Polymerisat, und große Mengen Gas traten durch den Beschickungseinlaß aus. Das Extrusionsprodukt war ein dichtes Band und kein Schaum.

Beispiel 8

Ein Teil des in Beispiel 1 verwendeten Polyvinylchlorids wurde in einer wäßrigen Suspension mit 4,46 Teilen Polymerisat je 100 Teile Aufschlämmung bis zu einem Chlorgehalt von 72,3 Gew.-# chloriert. Die Chlorierung erfolgte in der Apparatur und nach dem Verfahren von Beispiel 1, jedoch mit einer Chlorzufuhrgeschwindigkeit von 0,290 Teilen/h/Teil Polyvinylchlorid für eine Zeit von 4,6*5 Stunden. Man erhielt ein Granulat mit einer Glasübergangstemperatur von . Dieses Granulat wurde wie in Beispiel 1 stabilisiert.

Das chlorierte Polyvinylchlorid wurde in einem geschlossenen Druckgefäß 16 Stunden tei 70⁴C mit 40 Teilen je Hundert an Trichlormonofluonsethan vermischt, wobei etwa 56 Teile Trlohlonnonofluormethan je 100 Teile Polymerisat absorbiert wurden. Das imprägnierte Granulat wurde wie in Beispiel 1 extrudert» wobei die Temperatur des Extruders von 50¹C am Einlaß auf 215% an der Matrize stieg. Man erhielt einen starren Schaum mit einer Dichte von 90 kg/nr.

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Beispiel 9

Als Ausgangsmaterial wurde technisches Polyvinylchlorid mit einer intrinsic Vislcosität von 0,74 in ο-Dichlorbenzol bei lOOT und einem Chlorgehalt von 56,7 öew.-ji verwendet. Eine wäßrige Aufschlämmung von 8,55 Gew.-Teilen Polymerisat und 91 »45 (Jew.-Teilen Wasser wurde wie in Beispiel 1 chloriert. Die Chlorierungstemperatur betrug 10(K, die Chlorzufuhrgeschwindigkeit 0,075 Teile/ü/Telle Polyvinylchlorid und die Chlorierungszeit 10,02 Stunden. Das chlorierte Polyvinylchlorid enthielt 68 0ew.-£ Chlor. Es wurde wie in Beispiel 1 stabilisiert.

Das stabilisierte chlorierte Polyvinylchlorid wurde in einen geschlossenen Druckgefäß 16 Stunden bei 70*C mit 4o Teilen Trichlormonofluormethan je 100 Teile Polymerisat vermischt, wobei etwa 38 Teile des Treibmittels je 100 Teile Polymerisat absorbiert wurden. Das imprägnierte Polymerisat wurde wie in Beispiel 1 extrudert, wobei die Temperatur von 50% am Einlaß des Extruders auf 125t an der Matrize stieg. Man erhielt einen starren Schaum mit einer Dichte von 70 kg/m³.

Beispiel 10

Chloriertes Polyvinylchlorid mit einem Chlorgehalt von 68/4 Gew..£ wurde wie in Beispiel 1 besehrieben hergestellt und stabilisiert. Das stabilisierte Polymerisat wurde

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wie in Beispiel 1 beschrieben mit Treibmittel imprägniert? Jedoch wurde als Treibmittel Dichlormonofluoroethan verwendet. Das erhaltene Produkt wurde wie in Beispiel 1 mit einer Bxtrusionsgesohwlndlgkeit von 2,1? kg4i ext rudert. Man erhielt einen starren weißen Schaum mit einer Dichte von 58 kg/nr⁵.

Beispiel 11

Chloriertes Polyvinylchlorid mit einem Chlorgehalt von 68,4 Qew.-£ wurde wie in Beispiel 10 beschrieben hergestellt und stabilisiert. Das stabilisierte Polymerisat wurde wie in Beispiel i beschrieben mit Treibmittel imprägniert; jedoch wurde als Treibmittel Äthylchlorid verwendet. Das Imprägnierte Polymerisat wurde mit einer Bxtruslonsgeechwindlgkeit von 3#85 kg/h durch den Extruder von Beispiel 1 ext rudert und dann durch einen Tunnelofen von 145% geführt· Man erhielt einen starren weiden Schaum mit einer Dichte von 35 kg/nr.

Beispiel 12

Technisches Polyvinylchlorid mit einer intrinsic Viskos it Kt von 0,17 in o-Diohlorbenzol bei 100% und einem Chlorgehalt von etwa 56,7 Gew.-£ wurde nach dem Verfahren von Beispiel 1 bis zu einem Chlorgehalt von 67« 5Jt chloriert und dann wie in -Beispiel 1 stabilisiert. Das chlorierte Polymerisat

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wurde In der Apparatur und nach dem Verfahren von Beispiel 1 mit 25 Teilen Trichlonnonofluormethan je 100 Teile Polymerisat imprägniert, wobei jedoch nur 30 Teile je Hundert an dem Treibmittel in das Druckgefäß eingebracht wurden und die Imprögnierungszelt 16 Stunden betrug. Das so erhaltene freifließende Pulver wurde wie In Beispiel 1 extrudert« wobei die Temperatur von 50*C am Einlaß des Extruders auf 120V an der Matrize stieg. Man erhielt einen starren weisen Schaum alt einer Dichte von 75 kg/m³.

Beispiel 13 In der in Beispiel 6 beschriebenen Weise wurden Pellets aus

chlorierten Polyvlnylohlorld hergestellt und mit Triohlormono fluormethan imprägniert. 375 g dieser Pellets wurden in eine Form von 30,5 χ 30,5 χ 2,54 cm alt Offnungen für entweichender.

aas, die auf 125"C vorgewärmt war, eingefüllt. Man erhielt eine

Schaumplatte mit den Abmessungen der Form. Beispiel 1»

Kin 2,54 cm-Extruder, wie er in Beispiel 1 verwendet wurde, wurde mit einem Einlaßrohr zun Einleiten eines Treibmittels zwischen dem Einlaß für das Polymerisat und der Matrize äugestattet. Die Temperatur des Extruders stieg fortschreitend von 5OT auf 175«C. Granalien aus dem chlorierten Polyvinylchlorid von Beispiel 1 mit einem Chlorgehalt von 68,*£ und einer

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GlasUbergangstemperatur von 131¹C wurden in den Extruder eingeführt, und Äthylchlorid wurde mit einem Druck von 175 kg/cm in die Schmelze gepumpt·' Man erhielt einen starren weißen Schaum.

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Claims

Patent anspräche

1. Verfahren zur Herstellung eines starren Polyvinylchloridschaums, dadurch gekennzeichnet, daß man ein chloriertes Polyvinylchlorid mit einem Chlorgehalt von wenigstens 60 Gew.-#, das 5-5Q# seines Gewichtes an einem als Treibmittel verwendbaren halogeniert«!' kohlenwasserstoff mit 1-3 Kohlenstoffatomen enthält, solchen Temperaturen und Drücken unterwirft, daß das Treibmittel sich unter Bildung eines starren Schaums aus chloriertem Polyvinylchlorid ausdehnt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Treibmittel ein Chlorfluoralkan mit 1 oder 2 Kohlenstoffatomen verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein chloriertes Polyvinylchlorid mit einem Chlorgehalt von 64-75 Gew.-^ verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3» dadurch gekennzeichnet, daß ein chloriertes Polyvinylchlorid, das 10-40 Gew.-^ an dem Treibmittel enthält, verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, das das mit dem Treibmittel Imprägnierte chlorierte Polyvinylchlorid vor dem Aufschäumen mit einem Kernbildungemittel (nucleating agent) vermischt wird.

6« Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem Treibmittel imprägnierte chlorierte Polyvinylchlorid aufgeschäumt wird, indem man es bei einer Temperatur unter dem Siedepunkt des Treibmittels in einen Extrusionszylinder einfüllt, durch Erhitzen des chlorierten Polyvinylchlorids auf eine Temperatur über dem Schmelzpunkt des chlorierten Polyvinylchlorids und über dem Siedepunkt des Treibmittels einen hohen Druck In dem Extrusionszylinder erzeugt und das erhitzte chlorierte Polyvinylchlorid in eine Zone von niedrigerem Druck extrudert, so daß das absorbierte Treibmittel sich unter Bildung eines Schaums ausdehnt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das geschäumte Produkt durch eine Wärmebehandlung bei einer Temperatur zwischen der QlasUbergangatemperatur des chlorierten Polyvinylchlorids und 30% über dieser Temperatur zu einem Produkt mit einer Dichte von weniger als 48 kg/nr weiter expandiert wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5« dadurch gekennselch-

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net, daß das mit dem Treibmittel imprägnierte chlorierte Polyvinylchlorid aufgeschäumt wird^ indem man eine Form mit öffnungen für entweichende Oase mit einer ausreichenden Menge an dem chlorierten Polyvinylchlorid füllt, daß die Form nach der Ausdehnung des Treibmittels gefüllt ist, und das chlorierte Polyvinylchlorid dann bis über seinen Erweichungspunkt und Über den Siedepunkt des Treibmittels erhitzt, so daß das chlorierte Polyvinylchlorid durch das Treibmittel aufgeschäumt und ein zellulares Produkt mit den Abmessungen der Form gebildet wird.

9« Verfahren nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem Treibmittel imprägnierte chlorierte Polyvinylchlorid hergestellt wird, indem man Teilchen aus dem chlorierten Polyvinylchlorid In Anwesenheit des Treibmittels bei einer Temperatur von 50-£30«ΰ, jedoch nicht über dem Schmelzpunkt des chlorierten Polyvinylchlorid^ unter solchem Druck« daß ein beträchtlicher Teil des Treibmittels in der flüssigen Phase bleibt, umwälzt, bis die Teilchen aus dem chlorierten Polyvinylchlorid die gewünschte Menge an dem Treibmittel absorbiert haben.

10» Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Treibmittel imprägnierten Teilehen auf unter den Siedepunkt des Treibmittels bei AtmosphSrendruok gekühlt werden, bevor die Masse aufgeschäumt wird.

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11. Verfahren nach einem der Ansprüche 3.-5» dadurch gekenn~ zeichnet, daß das chlorierte Polyvinylchlorid in einem Extruder bis Über seinen Schmelzpunkt erhitzt wird« so daß es eine viskose Flüssigkeit bildet, daS das Treibmittel unter Druck in diese Flüssigkeit eingeleitet wird und daß das so gebildete Gemisch in eine Zone von niedrigerem Druck extrudert wird, so daß das Treibmittel sich unter Bildung eines Schaums ausdehnt^

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,

daß der Schaum durch eine Nachbehandlung bei einer Temperatur zwischen der Glasübergangstemperatur des chlorierten Polyvinylchlorids bis 30¹C über dieser Temperatur weiter ausgedehnt wird, so daß ein Schaum mit einer Dichte unter 48 kg/nr erhalten wird.

13« Schäumbare Masse aus Teilchen oder Pellets eines Polymerisats, das ein Treibmittel absorbiert enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymerisat ein chloriertes Polyvinylchlorid mit einem Chlorgehalt von wenigstens 60 Gew*- ist und daß die Teilchen oder Pellets 5-50$ ihres Gewichtes an einem halogenierten Kohlenwasserstoff mit 1-3 Kohlenstoffatomen als Treibmittel absorbiert enthalten.

Ik* Masse nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß sie als Treibmittel ein Chlorfluoralkan mit 1 oder 2

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- 53 Kohlenstoffatomen enthält,

15. Masse nach Anspruch 1? oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymerisat einen Chlorgehalt von 64-75 Gew.»# besitzt.

16 ο Masse nach einem der Ansprüche 13,jl5, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen oder Pelle*JI 10-40 Gew*-^ an dem Treibmittel enthalten. IF

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