DE1604362A1 - Verfahren zur Herstellung von verschaeumbarem Polystyrol - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von verschäumbarem Polystyrol Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von expandierbaren (verschäumbaren) Styrolpolymerisaten.
• Verschäumbare Teilchen von Styrolpolymerisaten werden im großen Maßstabe zur Herstellung verschiedener Schaumstoffgegenstände verwendet. Solche Gegenstände sind z. B. Eisbehälter, Isolierungen, Bojenteile, Saisonartikel etc, Diese verschäumbaren Teilchen bestehen im allgemeinen aus Styrolpolymerisaten und enthalten ein geeignetes Treib- oder Blähmittel. Ein typisches Blähmittel ist beispielsweise ein niedrig siedender Kohlenwasserstoff, der unterhalb vom Erweichungspunkt des Styrolpolymerisats siedet, Ein typischer Kohlenwasserstoff ist Pentan.
• Ein viel verwendetes verschäumbares Polystyrol wird nach dem Verfahren der USA-Patentschrift 2 983 692 hergestellt0 Bei diesem Verfahren werden die Teilchen in Form von festen kugelförmigen Perlen in einem wässrigen Medium suspendiert und durch Berührung mit einem Blähmittel imprägniert. Die Hersteller und Anwendet: von verschäumbaren Polystyrolteilchen haben ihre Vorrichtungen daher meist auf die Verwendung sphärischer Teilchen abgestimmt. Der Durchmesser der bei dem Polymerisationsverfahren durch Suspension hergestellter Kügelchen bzwo Perlen muß jedoch innerhalb bestimmter Grenzwerte liegen. Sehr kleine Kügelchen würden zu einer Emulsion führen, während bei einem Versuch, sehr große Kügelchen zu polymerisieren, eir Klebrigkeit entsteht, bei der die Kügelchen leicht zusammenbacken.
• Verschäumbare Polystyrolteilelien können auch hergestellt werden, indem das Blähmittel direkt in die geschmolzene Masse des Styrolpolymerisats eingespritzt, das Polymerisat stranggepreßt und ganz plötzlich abgekühlt wird, bevor sich das Polymerisat mit dem einge schlossenen Blähmittel ausdehnen kann. Ein solches Verfahren ist in der USA-Patentschrift 3 089 857 beschrieben0 Da diese Teilchen zu Strängen gepreßt werden, war es bisher notwendig, die Stränge in geeignete Längen zu schneiden. Die sich daraus ergebenden Deilchen sind gewöhnlich zylinder-oder scheibenförmig ausgebildet und nicht zur Verwendung in vielen Preßvorrichtungen, insbesonders in Preßformen, die dünnwandige Gegenstände herstellen und mittels Blasverfahren gefüllt werden, geeignet, Die Erfindung betrifft ein neues Verfahren zum Strangpressen von Teilchen eines verschäumbaren Styrolpolymerisats in Form sphärischer (kugelförmiger) Teilchen0 Die Erfindung besteht darin, daß man eine Mischung aus einem Styrolpolymerisat t v1d einem Blähmittel in geschmolzenem Zustand bildet, und diese Mischung in ein Bad einer Kühlflüssigkeit fließen läßt, wobei diese Mischung Schwingungen einer geringen Frequenz ausgesetzt wird. ("low frequency oscillation") Es wurde gefunden, daß Schwingungen einer geringen Frequenz den Strom in Teilchen aufteilen, die sich beim Durchfluß durch das Kühlmittel zu Kügelchen formen, während die Mischung noch flüssig oder plastisch ist. Iw kälteren Teil des Kühlmittels härten diese plastischen bzw. flüssigen Kügelchen dann zu sphärischen Teilchen aus0 Das Kühlmittel wird überatmosphärischem Druck ausgesetzt, damit das im Styrolpolymerisat vorliegende Blähmittel sich während der Zeit, in der das Styrolpolymerisat stranggepreßt wird, und in der die stranggepreßten Ströme Schwingungen geringer Frequenz ausgesetzt werden, nicht ausdehnen kann, wobei die ausgepreßten Ströme zerteilt werden und sich zu einzelnen Kügelchen wieder vereinigen.
• Eine erfindungsgemäße verbesserte Ausführungsform besteht darin, daß die Kühlflüssigkeit entgegen der relativen Bewegung der stranggepreßten Ströme fließt. Die koalescierten (vereinigten) Kügelchen zukommen mit der Kühlflüssigkeit/erst bei der niedrigsten Temperatur in Berührung, während die stranggepreßten Ströme auf wärmere Zonen der Kühlflüssigkeiten treffen, so daß sie auf die Schwingungen geringer Frequenz besser ansprechen können. EB wurde auch gefunden, daß die erfindungsgemäße plötzliche Abkühlung der Teilchen zur Bildung einer, das Teilchen vollkommen umfassenden Haut führt, wodurch das Blähmittel noch weniger leicht aus dem Teilchen entweichen kan und die Lebensdauer des Teilchens stark verbessert wird0 Die Zeichnung zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Durchführung der Erfindung.
• Bei diesem Beispiel wird ein latent verschäumbares Styrolpolymerisatpräparat hergestellt, indem einer Strangpresse Polystyrol zugeführt und die Temperatur des Polystyrols durch Wärme- und Energiezufuhr auf 93 bis 232°C erhöt wird, woduch das Polystyrol zum Schmelzen gebracht wird. Danach wird dir Strangpresse eine fltich-bzw. wesentliches tige organische Verbindung, die kein wirkliches/Lösungsmittel für das Polystyrol darstellt, wie beispielsweise Pentan, in gewünschten Mengen dem geschmolzenen Styrolpolymerisat zugegeben. Die Strangpresse und die Art der Dürchführung des Vermischens beeinflussen die Brauchgarkeit des erhaltenen verschäumbvaren Styrolpolymerisats erheblich. In der gleichzeitig schwebenden USA-Anmeldung Ser. No. 288 3O9,+wird eine wirksame Strangpresse und ein Verfahren zum Mischen und Strangpressen beschrieben0 Die sich ergebende Mischung wird vermischt und zur Strangpreßform befördert, wo die Schmelze als Strang in ein flüssiges Bad gepreßt wird. Während diese Ströme in ein flüssiges Bad stranggepreßt werden, werden sie durch einen üblichen Oszillator (Schtingungecrreger) in Schwingungen von geringer Frequenz versetzt. Diese Schwingungen unterteilen den Strom in Tröpfchen, die senkrecht durch das Kühlmittel fließen. Die dem stranggepreßten Strom aufgezwungenen Schwingung kann be@spielsweise von einem, seitlich am Badbehäiter angebrachten Transducer (Ultrasohallerzeuger) erzeugt werden. Das strömende Medium unterstützt die Übertragung der Schwingungen von +Anmeldung K 54 509 X/39a Transducer zum Schmelzstrom. Die Frequenz der Schwingungen kann variiert werden; in der bevorzugten Ausführungsform wird ein Schwingungserzeuger gewählt, der einen veränderlichen Frequenzausgang besitzt, damit der Frequenzbereich auf die Resonanzfrequenz des stranggepreßten Schielzstroms eingestellt werden kann. Der Grund dafür besteht darin, daß die auf den Strom übertragenen Schwingungen sehr verstärkt werden, falls sie die Resonanzfrequenz des Stromes besitzen, wodurch auf den Strom ein Maximum an Schwingungsenergie ausgeübt werden kann, und gleichzeitig die angrenzende Vorrichtung nur minimale Schwingungen erfährt. Wenn die Teilchen durch das Kühlmittel fließen, bilden sie sich zu Kügelchen aus, wobei sie nach plastisch sind und härten im Fühlmittel aus, bis sie am Boden des Kühlmittels nahezu Zimmertemperatur erreichen.
• Das Polymerisat wird dann in Form runder oder kugelförmiger Teilchen entnommen.
• Die hier verwendete Bezeichnung 11Styrolpolymerisat11 schließt Homopolymerisate des Styrols sowie Mischpolymerisate von Styrol mit anderen, mit Styrol mischpolymerisierbaren Monomeren ein. f Die verfahrensgemäß als Blähmittel verwendeten Flüchtigen organischen Verbindungen können bei normalen Temperatur- und Druckverhältnissen flüssig oder gasförmig sein. Das Blähmittel sollte das Styrol kaum oder gar nicht lösen und einen Siedepunkt besitzen, der nicht wesentlich höher liegt, als der Erweichungspunkt des Po-Polymerisat. In den oben genannten USA-Patentschriften 2 963 692 und 3 089 857 sind Beispiels solcher Verbindungen beschrieben, su denen Butan, Pentane, Hexane, Heptane und Perohlorfluorkohlonwasserstoffe, wis die Freon, zählen. Die Menge an Blähmittel kann zwischen 2 bis 15 Teile, bezogen auf 100 Teile des Präparats betragen, In üblicher Weise können noch kleine Mengen an Zusatzstoffen, wie flammSest-machende Mittel, Weichmacher, Schmiermittel, Farbstoffe, lichtbeständig-machende Mittel, Arsine und dglo @ zugegeben werden.
• Die entstandenen kugelförmigen Körnchen sind in üblichen Verfahren und Vorrichtungen gut handzuhaben. Im allgemeinen werden die Teilchen in einem wie in der USA-Patentschrift 3 023 175 beschriebenen Vorschäumer vorher aufgeschäumt.
• So können die Teilchen bis zu einer kontrollierten Schüttdichte von beispielsweise 0,008 bis 0,48 g/ccm aufgeschäumt werden. Dann werden sie in eine geschlossene, jedoch nicht luftdichte Form gegeben und auf eine Temperatur oberhalb der Verdampfungstemperatur des Blähmittels, aber unterhalb des Schmelzpunktes des Polymerisats erwärmt. Das Verfahren zur Herstellung des Schaumgebildes wird in der Broschüre "Dylite-Expandable Polystyreni 1954 von Eoppers beschieben.

Claims (3)

1. P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Verfahren zur Herstellung kugelförmiger Teilichen aus verschäumbaren Styrolpolymerisaten, dadurch gekennzeichnet, daß man eine geschmolzene Mischung aus einem Styrolpolymerisat und einem Blähmittel bildet, diese stromförmig in eine Kühlfliissigkeit at.preßt, und diesen Strom Schwingungen von geringer Frequenz aussetzt, wodurch der Strom in Teilchen aufgeteilt wird, und diese Teilchen im Kühlmittel mit einer solchen Gewchwindigkeit abkühlenläßt, daß sie beim Durchfleißen des Kühlmittels sphärische Teilchen bilden.
2. 2¢ Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungsfrequenz, der das strömende Extrudat ausgesetzt wird, in etwa gleich der Resonanzfrequenz desselben ist.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel ein Temperaturgefälle aufweisto L e e r s e i t e