DE1669746C3 - Feinteilige verschäumbare Formmassen - Google Patents

Description

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R'

entspricht, in der R einen Kohlenwasserstoffrest mit 6 bis 24 Kohlenstoffatomen, der gegebenenfalls an einem aliphatischen Kohlenstoffatom eine Hydroxylgruppe trägt, R' einen Kohlenwasserstoffrest mit 2 bis 24 Kohlenstoffatomen, der gegebenenfalls an einem aliphatischen Kohlenstoffatom eine Hydroxylgruppe trägt, und R" eine Hydroxyäthyl- oder Hydroxypropylgruppe bedeutet.

Die verschäumbaren Formmassen werden in bekannter Weise durch Erhitzen in Wasser oder Wasserdampf zunächst vorgeschäumt und danach in Formen weiter aufgeschäumt und so zu Formkörpern versintert Die vorgeschäumten Formmassen werden nach der Trocknung und Zwischenlagerung meist pneumatisch den Ausschäumanlagen zugeführt Auch hierbei laden sich die Teilchen elektrostatisch auf. Es bilden sich Agglomerate, so daß beim Fördern in den Leitungen Verstopfungen auftreten, die zu Störungen des Arbeitsablaufes ffihren.

Aus der französischen Patentschrift 1 478 998 ist bekannt, feinteilige verschäumbare Formmassen, die ein Styrolpolymerisat und ein Treibmittel enthalten, mit einer quaternären Ammoniumverbindung zu beschichten. Derartige Beschichtungen haben sich jedoch in der Praxis nicht bewährt, da die durch unvermeidliche Zersetzungsreaktionen der quaternären Ammoniumverbindungen entstehenden Amine zu einer Geruchsbelästigung bei der Verarbeitung und der Verwendung führen. Quaternäre Ammoniumverbindungen sind darüber hinaus physiologisch nicht unbedenklich und geben beispielsweise zu Ekzemen Anlaß.

Es wurde nun gefunden, daß feinteilige verschäumbare Formmassen, die ein Styrolpolymerisat und ein Treibmittel enthalten, die dadurch gekennzeichnet sind, daß die Oberfläche der Teilchen der Formmassen mit 0,0001 bis 1 Gewichtsprozent, bezogen auf die Formmassen, eines Sulfoniumsalzes beschichtet ist. dessen Kation der allgemeinen Formel

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Feinteilige verschäumbare Formmassen auf der Grundlage von Styrolpolymerisaten werden vorteilhaft durch Polymerisation der Monomeren in wäßriger Suspension in Gegenwart von gasförmigen oder flüssigen Treibmitteln hergestellt. Auf diese Weise werden die verschäumbaren Massen in Form von Perlen erhalten, die einen Durchmesser von etwa 0,2 bis 5 mm haben. Zur Herstellung von Schaumstoffkörpern werden für die verschiedenen Anwendungsgebiete Perlen eines ganz bestimmten Größenbereiches benötigt. Zum Beispiel verwendet man zur Herstellung dünnwandiger Formkörper Perlen von kleinem Durchmesser, für die Herstellung von Schaumstoffblöcken Tür Isolierungen solche mit größerem Durchmesser.

Perlen bestimmter Größe erhält man aus Produktionsansätzen durch Aussieben. Im allgemeinen trennt man die Polymerenpartikpln von dem anhaftenden Wasser ab und bringt sie dann in trockenem Zustand auf bewegte Siebflächen auf. Dabei treten insofern Schwierigkeiten auf. als durch die Bewegung und das Aneinanderreihen der Perlen auf der Siebfläche starke elektrostatische Aufladungen entstehen. Hierdurch wird die Aussiebung mitunter erheblich erschwert. Zum Beispiel können kleine Perlen wie Trauben an den größeren haften und somit nicht mit der Siebfläche in Berührung kommen. Auch können die Siebmaschen durch agglomerierte Teilchen verstopft werden, wodurch der Trenneffekt der Siebe verringert wird. Um die für die Weiterverarbeitung erforderlichen engen Perlfraktionen zu erhalten, war es bisher erforderlich, entweder den Durchsatz stark zu vermindern oder aber die Siebung mehrmals zu wiederholen. Es war außerdem erforderlich, nach jeder Siebung die Siebe zu reinigen.

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S-R

entspricht in der R einen Kohlenwasserstoffrest mit 6 bis 24 Kohlenstoffatomen, der gegebenenfalls an einem aliphatischen Kohlenstoffatom eine Hydroxylgruppe trägt, R' einen Kohlenwasserstoffrest mit 2 bis 24 Kohlenstoffatomen, der gegebenenfalls an einem aliphatischen Kohlenstoffatom eine Hydroxylgruppe trägt, und R" eine Hydroxyäthyl- oder Hydroxypropylgruppe bedeutet, diese Nachteile nicht aufweisen.

Unter Styrolpolymerisaten, die in den feinteiligen expandierbaren Formmassen enthalten sind, sind Polystyrol und Copolymerisate des Styrols zu verstehen, die mindestens 50 Gewichtsprozent Styrol einpolymerisiert enthalten. Als Comonomere Tür Styrol kommen z. B. in Frage: Substituierte Styrole, wie a-Methylstyrol oder kernmethylierte Styrole; HaIogenstyrol, wie 2,4-Dichlorstyrol; Ester α,/ί-ungesättigter Carbonsäuren von Alkoholen mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, wie Ester der Acryl- oder Methacrylsäure, z. B. Methacrylsäuremethylester; Nitrile «,/i-ungesättigter Carbonsäuren, wie Acrylsäure- und Methacrylsäurenitril; N-Vinylverbindungen, wie N-Vinylcarbazol; N-Vinylketone, wie N-Vinylcaprolactam. Auch können die Copolymerisate geringe Mengen an Verbindungen mit mehreren polymerisierbaren Doppelbindungen einpolymerisiert enthalten. Solche Verbindungen sind z. B. Divinylbenzole, Butadien oder 1,4-Butandioldiacrylat

Als Treibmittel enthalten die Formmassen flüssige oder gasförmige organische Verbindungen, die das

Polymerisat nicht lösen und deren Siedepunkt unterhalb des Erweichungspunktes des Polymerisates liegt, z. B. aliphatische oder cycloaliphatische Kohlenwasserstoffe, wie Propan, Butan, Pentan, Hexan, Heptan, Cyclohexan oder Halogenkohlenwasserstoffe, wie Methylenchlorid, Dichlordifluormethan oder 1,2,2-Trifluor-l,l,2-trichloräthan. Auch Mischungen der Treibmittel können in den Massen enthalten sein. Es ist vorteilhaft, 3 bis 10 Gewichtsprozent, bezogen auf das Styrolpolymerisat, an Treibmittel zu verwenden.

Die Massen können außerdem noch andere Zusätze, wie Flammschutzmittel, Gleitmittel oder Weichmacher, enthalten.

Die Formmassen können z. B. in Perlform, in Form zylindrischer Granulate oder in Form von Brocken vorliegen, wie sie beim Mahlen von Substanzpolymerisaten erhalten werden. Die Teilchen haben einen Durchmesser von 0,1 bis 6 mm, vorzugsweise von rund 0,4 bis 3 mm.

Als Beschichtungsmittel im Sinne dieser Erfindung werden Sulfoniumsalze verwendet, deren Kation der allgemeinen Formel

R'

S — R"

entspricht, in der R einen Koblenwasserstoffrest mit 6 bis 24 Kohlenstoffatomen, der gegebenenfalls an einem aliphatischen Kohlenstoffatom eine Hydroxylgruppe trägt, R' einen Kohlenwasserstoffrest mit 2 bis 24 Kohlenstoffatomen, der gegebenenfalls an einem aliphatischen Kohlenstoffatom eine Hydroxylgruppe trägt, R" eine Hydroxyäthyl- oder Hydroxylpropylgruppe bedeutet.

Vorzugsweise werden solche Salze verwendet, in denen die Reste R' und R" identisch sind und insbelondere den /i-Hydroxyäthylrest bedeuten. Als Kohlenwasserstoffreste R und R' sind bevorzugt Alkylreste geeignet, wie der Hexyl-, Octyl-, Nonyl-, Dodecyl- und Octadecylrest. Insbesondere verwendet man Alkylreste mit 8 bis 20 Kohlenstoffatomen. Geeignet sind ferner Cycloalkyl-, Aryl-, Aralkyl-, Alkenyl- und Cycloalkenylreste, wie die Cyclohexyl-, Phenyl-, Phenyläthyl-, Oleyl- und Cyclooctenylgruppe. Geeignete an einem aliphatischen Kohlenstoffatom eine Hydroxylgruppe tragende Kohlenwasserstoffreste sind für die Reste R und R' beispielsweise die 6-Hydroxyhexyl-(l)- und die 3-Hydroxyoctyl-(l)-Gruppe. Als Reste R' kommen ferner beispielsweise die Hydroxyäthyl- und die Hydroxypropylgruppe in Betracht.

Die zu den Sulfoniumsalzen gehörenden Anionen lind im allgemeinen von untergeordneter Bedeutung, doch sind Sulfoniumsalze, die mehrwertige Anionen haben, besonders gut geeignet. Geeignete Anionen sind z. B. Halogenionen, z. B. Chlorionen, der zweiwertige Rest der Schwefelsäure, der dreiwertige Rest der Phosphorsäure, Acetationen, Tosylationen oder das Anion der Methylschwefelsäure.

Die Sulfoniumsalze sind technisch leicht zugänglich durch Umsetzung von Sulfiden der Formel R — S—R' mit Äthylenoxyd oder Propylenoxyd und der dem Anion entsprechenden Säure.

Geeignete Sulfoniumsalze sind beispielsweise η - Nonyl - bis - (/< - hydroxyäthyl) - sulfoniumsulfat, η - Dodecyl - bis- iß - hydroxypropyl)- sulfoniumchlorid, Dihexyl -,1- hydroxyäthylsulfoniuraphosphat. η - Nonyl - /ί - hydroxyäthyl - /i- hydroxypropyl - sulfoniumacetat, Cyclooctyl - bis - (ß - hydroxyäthyl) - sulfoniumtosylat, ρ - Tolyl - bis - {/i - hydroxyäthyl) - sulfoniumsulfat, Phenyläthyl - bis- (/i - hydroxyäthyl) - sulfoniummethylsulfat sowie Gemische von Sulfoniumsalzen dieser Art.

Die Sulfoniumsalze werden in Mengen von 0,0001 bis 1 Gewichtsprozent, bezogen auf die Formmassen, verwendet, vorzugsweise in Mengen von 0,001 bis 0,1 Gewichtsprozent.

Man beschichtet die Oberfläche der Teilchen der Formmasse am zweckmäßigsten mit Lösungen oder Dispersionen der Sulfoniumverbindungen. Als Lösungsmittel eignen sich z. B. Wasser und niedere aliphatische Alkohole. Die Masseteilchen werden zweckmäßig während des Aufarbeitungsvorganges beschichtet. So kann man z. B. Lösungen der Sulfoniumsalze während des Trocknungsvorganges, der sich an den Herstellungsprozeß der Formmassen anschließt, auf die Masseteilchen aufsprühen. Auch ist es möglich, Lösungen auf die Masseteilchen vor dem Sieben aufzudüsen und die Lösungsmittel abzudampfen.

Es ist ein besonderer Vorteil, daß die erfindungsgemäßen Formmassen leicht in einem Durchgang in Siebfraktionen mit engen Teilchengrößenspektren erhalten werden, die zur Herstellung von Schaumstoffen mit guten Oberflächeneigenschaften erforderlich sind. Es hat sich weiterhin gezeigt, daß die geschäumten Massen gemäß der Erfindung während des Aufschäumens und bei der Förderung weniger zum Verklumpen neigen als bekannte Formmassen.

Die in den Beispielen genannten Teile sind Gewichtsteile.

Beispiel 1

2000 Teile eines durch Suspensionspolymerisation gewonnenen Styrolpolymerisates, das 6% Pentan enthält und einen K-Wert von 61 hat, werden in einem Mischer mit 2 Teilen einer 3%igen Lösung von n-Nonyl-bis-/l-hydroxyäthyl-sulfoniumsulfat in Wasser gemischt. Diese Mischung wird auf <0,2% Feuchte getrocknet und anschließend über ein mit quadratischem Maschendraht bespanntes Rüttelsieb gesiebt. Die Siebung wird mit Sieben von 2,5 mm und 0,8 mm lichter Maschenweite vorgenommen. Die folgende Tabelle zeigt die Perlverteilung des nicht gesiebten Ausgangsproduktes.

Anteil

Durchmesser größer als 2,5 mm .... 1,6%

Durchmesser 0,8 bis 2,5 mm 80,0%

Durchmesser kleiner als 0,8 mm .... 18,4%

99,5% der Siebfraktion, die zwischen den beiden Sieben entnommen wird, hat die gewünschte Teilchengröße. Siebt man zum Vergleich ein unbehandeltes Perlpolymerisat unter gleichen Bedingungen, so ist der Anteil nur 91,2%.

Die Siebe bedürfen keiner Reinigung auch nach länger andauerndem Betrieb. Beim Verschäumen in Dampf verkleben die Formmassen nicht. Sie lassen sich im getrockneten Zustand auch nach dem Vorschäumen gut pneumatisch fördern.

Beispiel 2

2000 Teile eines Styrolpolymerisatfs, wie es bei der Arbeitsweise nach Beispiel 1 verwendet wird, werden mit 5 Teilen einer 3%igen Lösung von Dodecyl-bis-(/?-hydroxymethyl)-sulfonium-p-toluolsulfonat in Wasser gemischt, getrocknet und über eiu mit quadratischem Maschendraht bespanntes Rüttelsieb gesiebt. Die Siebe haben eine lichte Maschenweite von 0,8 und 1,50 mm.

Anteil

Durchmesser größer als 1,5 mm Durchmesser 0,8 bis 1,5 mm ... Durchmesser kleiner als 0,8 mm

... 15% ... 60,7% ... 24,3%

99,2% der Siebfraktion hat die ideale Teilchengröße. Siebt man zum Vergleich unbehandelte Teilchen, so ist der Anteil nur 88,7%.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Feinteilige verschäumbare Formmassen, die ein Styrolpolymerisat und ein Treibmittel enthalten, dadurchgekennzeichnet, daß die Oberfläche der Teilchen der Formmassen mit 0,0001 bis 1 Gewichtsprozent, bezogen auf die Formmasse, eines Sulfoniumsalzes beschichtet ist, dessen Kation der allgemeinen Formel