DE1694591B2

DE1694591B2 - Verschäumbare Polymerisatteilchen

Info

Publication number: DE1694591B2
Application number: DE1694591A
Authority: DE
Inventors: Brinley Glamorgan Wales Roberts; Robert James Cwmbran Monmouthshire Stevenson
Original assignee: Monsanto Chemicals Ltd
Current assignee: Monsanto Chemicals Ltd
Priority date: 1965-09-02
Filing date: 1966-09-20
Publication date: 1975-04-10
Also published as: BE686231A; US3480570A; DE1660540B1; NL6511455A; JPS5021576B1; GB1093899A; GB1098770A; DE1694591A1; US3480507A

Description

flächenaktive Mittel bereits während des Polymerisationsverfabrens vorliegt, bei dem das verschäumbare Polymerisat gebildet wird, so daß das Mittel in die Teilchen des Polymerisates einverleibt wird.

Die verschäumbaren Polymerisationsteilchen werden zur Herstellung von Fonnkörpern verwendet

Der Verschäumungs- und Verformungsvorgang kann in an sich bekannter Weise erfolgen. So können die verschäumbaren Teilchen beispielsweise durch Dampf, heißes Wasser oder heiße Luft oder xo unter dem Einfluß eines Infrarotstrahlers zur Herstellung verschäumbarer Perlen erhitzt werden, und diese werden vorzugsweise durch Aussetzen derselben der Atmosphäre einen oder zwei Tage konditioniert, bevor sie der Verformung zugeführt werden, χ Die verschäumten Teilchen haben oftmals eine verbesserte Fähigkeit, unter dem Einfluß der Schwerkraft zu fließen und sind daher leicht zu handhaben. Eine geeignete Form wird vollständig oder teilweise mit den geschäumten Perlen gefüllt und geschlossen und anschließend wird durch Einlasse in den Formwandungen Dampf eingeleitet. Wenn die Verschäumung beendet ist, wird die Dampfzuführung geschlossen, und man läßt den Gegenstand in der Form abkühlen, bevor die Form geöffnet wird.

Die Abkühlungszeit eines aus den erfindungsgemäßen verschäumbaren Teilchen geformten Gegenstandes ist bedeutend geringer als die Abkühlungszeit, die notwendig ist, wenn verschäumbare Polymerisatteilchen verwendet werden, die sonst ähnlich

meilSailClltllVU <l,l i.vuuv. ..~.„»..,

sind, die aber nicht das erfindungsgemäße oberflächenaktive Mittel enthalten.

Ein Beispiel dafür sind die aus der USA.-Patentschrift 28 57 341 bekannten Styrolpolymerisatteilchen. Diese Teilchen werden dadurch hergestellt, daß man Styrolpolymerisatteilchen, die 0,5 bis 20 Teile einer Fettsäureverbindung einverleibt enthalten, in einen flüssigen, aliphatischen Kohlenwasssrstoff mit einem Siedebereich von 10 bis 80° C eintaucht. Bei den verwendeten Fettsäureverbindungen handelt es sich um Fettsäuresalze und um Monoester mehrbasischer Alkohole.

Als Beispiele werden unter anderem Fettsäuremonoester von Glycerin und Zinkstearat angeführt. Die Verwendung von Ester der Zuckeralkohole, wie von Sorbit, ist dagegen nicht vorgesehen.

Die Abkühlungszeit des geformten Gegenstandes hängt naturgemäß in einem bestimmten Ausmaß von seiner Größe ab, aber in vielen Fällen wurde bei Verwendung der erfindungsgemäßen verschäumbaren Polymerisatteilchen gefunden, daß die Abkühlungszeit beispielsweise zwischen 50 und 8O°/o der »normalen« Abkühlungszeit liegt.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.

Beispiel 1

Dieses Beispiel beschreibt mehrere, erfindungsgemäße, verschäumbare Polystyrole und ihre Verwendung zur Herstellung von geformten Polystyrolgegenständen und zeigt die erhaltenen Verbesserungen.

Verschäumbare Polystyrolteilchen, die ein Pentantreibmittel enthalten, wurden in einem doppelten Kugelmischer mit 0,1 %> (bezogen auf das Polystyrolgewicht) Sorbitmonopalmitat (HLB-Zahl 6,7) getrommelt.

Ein zweiter Teilchenansatz wurde auf die Weise behandelt, daß man 0,15 Gewichtsprozent Sorbitmonopalmitat verwendete und zwei weitere Ansätze wurden in entsprechender Weise bebandelt, wobei 0,1 bzw. 0,15 Gewichtsprozent Sorbitmcnostearat (HLB-Zahl 4,7) an Stelle von Sorbitmonopalmitat verwendet wurde. Ein fünfter Ansatz wurde mit 0,1 Gewichtsprozent Sorbitmonolaurat (HLB-Zahl 3,6) behandelt und mit seinem eigenen Gewicht n-Pentan zur Unterstützung des Mischens gemischt

Jeder Teilchenansatz wurde in einer Dampfatmosphäre in einer kontinuierlichen Vorschäumungsvorrichtung verschäumt und einen Tag auf einem offenen Trockenblech trocknen gelassen. Die Neigung des »Vorschaumes«, zu Klumpen zu verkleben, wurde festgestellt, und die Fähigkeit des Vorschaumes, eine geneigte Fläche hinunterzufließen bzw. zu laufen, wurde ebenfalls bestimmt, wobei man diesen, wie er aus dem Vorschäumer herauskam, eine Rutsche hinunterlaufen ließ, deren Winkel von der Vertikalen her geändert werden konnte, wobei der maximale Winkel, bei dem der Vorschaum noch herunterlief, bei jedem Ansatz gemessen wurde. Eine Kontrollprobe von Perlen, die nicht mit einem oberflächenaktiven Mittel behandelt wurde, wurde in entsprechender Weise verschäumt und getrocknet. Eine bestimmte Menge von jedem Ansatz der geschäumten Perlen wurde in eine geeignete Form eingebracht und in einem Block von 0,02832 m^s durch Einleiten von Dampf durch eine Anzahl von Löchern in Wandungen der Form unter Bildung eines Druckes von etwa 0,98 kg/cm² eine Minute geformt. Man ließ den Block abkühlen und öffnete die Form, sobald die Form ohne Wölbung des Blockes geöffnet werden konnte. Eine Anzahl von Verformungsuntersuchungen wurden zur Bestimmung der minimalen Abkühlungszeit für jeden Ansatz durchgeführt.

Oberflächenaktives Mittel

Klumpen· bildung

Fließ-

winkel

(maximal)

Keines

Sorbitmonopalmitat ..

Sorbitmonostearat ...

Sorbitmonolaurat

0,1

0,15

0,1

0,15

0,1

schwere Klumpen	43°
keine	48°
keine	51°
keine	48°
keine	50°
keine	57°

Abkühlungszeit (Min.)

45

34 35 40 29 27

Die gesamten geformten Blöcke hatten gute physikalische Eigenschaften, und es wurde ebenso festgestellt, daß die geformten Perlen in den Blöcken, die aus den behandelten Perlen verformt wurden, besser zusammengeschlossen waren als in dem Kontrollblock.

Beispiel 2

Dieses Beispiel beschreibt ein anderes erfindungsgemäßes verschäumbares Polystyrol und seine Verwendung zur Herstellung eines geschäumten Polystyrolgegenstandes und zeigt die erhaltenen Verbesserungen.

Verschäumbare Polystyrolteilchen (einer unter-

schiedlichen Größe gegenüber denen, die in Beispiel 1 verwendet wurden), die ein Pentantreibmittel enthielten, wurden kontinuierlich in einem Mischer mit-0,1'°/« (bezogen auf das Polystyrolgewicht) Sorbittrioleat (HLB-Zahl 1,8) gemischt und mit seinem eigenen Gewicht Isopropanol zur Unterstützung des Mischens gemischt.

Die Teilchen wurden verschäumt und zu einem Block analog Beispiel 1 geformt, wobei ein Kontrollansatz von unbehandelten Teilchen in gleicher Weise verschäumt und geformt wurde, die meisten der behandelten, geschäumten Teilchen kamen einzeln aus der Vorschäumungsvorrichtung, nur wenige kleine Verklumpungeu wurden beobachtet, während der Kontrollansatz der geschäumten Teilchen solche Klumpen bildete, daß der Auslaß verstopft wurde. Es war daher nicht möglich, den »Fließwinkel« für die Kontrollteilchen zu bestimmen, während der Winkel bei den erfindungsgemäßen Teilchen 57° betrug. Der aus den behandelten Teilchen geformte Block hatte eine Abkühlungszeit von nur 7 Minuten, während der Kontrollblock eine Abkühlungszeit von 23 Minuten erforderte. Beide Blöcke hatten gute physikalische Eigenschaften.

Claims

1 2 säureteil des Moleküls mit einer HLB-Zahl von 1,5 Patentansprüche: bis 9 verwendet wird. Überraschenderweise wurde gefunden, daß die

1. Verschäumbare Polymerisatteilchen, ent- Abkühlzeii, die benötigt wird, um die aus den erfinhaltend ein vinylaromatisches Polymerisat, ein 5 dungsgemäßen verschäumbaren Polymerisatteilchen flüchtiges Treibmittel, und ein lipophiles, ober- hergestellten Formkörper unversehrt der Form entflächenaktives Mittel, dadurch gekenn- nommen werden kann, beträchtlich kürzer ist als die zeichnet, daß das lipophile, oberflächenaktive Abkühlzeit bei Fonnkörpera, die aus andei - verMittel ein Fettsäureester von Sorbit mit 12 bis schäumbaren Polymerisationsmaterialien h< - jtellt 18 Kohlenstoffatomen in dem Fettsäureteil des io worden sind.

Moleküls mit einer HLB-Zahl von 1,5 bis 9 ist. Die erfindungsgemäßen verschäumbaren Polyuieri-

2. Verschäumbare Harzteilchen gemäß An- satteilchen haben außerdem den Vorteil, daß sie eine sprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Poly- verringerte Neigung haben, zu Klumpen zu verklemerisat Polystyrol ist. ben, wodurch oftmals der Herstellungsablauf infolge

3. Verschäumbare Harzteilchen gemäß An- 15 von Blockierungen in den Handhabungsvorrichtungen sprach 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gestört wird. Darüber hinaus werden die einzelnen dem Fettsäureester des Sorbits zugrunde liegende Perlen leichter zu dem Formkörper zusammen-Säure Laurin-, Stearin-, Palmitin- oder Olein- geschlossen.

säure ist. Die erfindungsgemäßen verschäumbaren Polymeri-

4. Verschäumbare Harzteilchen gemäß An- 20 satteilchen dienen zur Herstellung eines Formkörspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die pers, z. B. eines Blockes. Aus den Teilchen wird ein Menge an oberflächenaktivem Mittel von 0,02 Vorschaum von geschäumten Perlen hergestellt, und bis 0,3 Gewichtsprozent beträgt. die geschäumten Perlen werden in einer Form, bei-

5. Verwendung von verschäumbaren Poly- spielsweise durch Behandeln mit Dampf, zum gemerisatteilchen gemäß Anspruch 1 bis 4 zur Her- 25 wünschten Gegenstand verformt.

stellung von Formkörpern in an sich bekannter Besonders gute Ergebnisse werden erhalten, wenn

Weise. das vinylaromatische Polymerisat Polystyrol ist, aber

es kann beispielsweise auch zähgemachtes Polystyrol

sein, ein Polymerisat eines substituierten Styrols, wie

30 von ^-Methylstyrol, oder ein Mischpolymerisat von Styrol mit einem kleineren Anteil (beispielsweise 10 oder 20 Gewichtsprozent) eines älhylenisch unge-

Diese Erfindung betrifft verschäumbare Polymeri- sättigten Monomeren, wie eines Acrylates (wie Me-

satteilchen, enthaltend ein vinylaromatisches Poly- thylmethacrylat), Acrylnitril oder Butadien,

merisat, ein flüchtiges Treibmittel und ein lipophiles 35 Das flüchtige Treibmittel ist vorzugsweise eine

oberflächenaktives Mittel. Kohlenwasserstofftreibmittel oder irgendeine andere

Ein verschäumtes, vinylaromatisches Polymerisat, flüchtige Substanz, die aufquillt, die das vinylaromawie beispielsweise verschäumtes Polystyrol, ist ein be- tische Polymerisat aber nicht löst. Das Kohlenwasserdeutendes industrielles Gebrauchsmaterial, insbeson- Stofftreibmittel kann gasförmig oder unter normalen dere in Form von Blöcken, die in Platten oder 40 Temperatur- und Druckbedingungen eine Flüssigandere Formstücke geschnitten werden. Verschäumte keit und beispielsweise ein Butan oder ein Pentan Polystyrolblöcke werden zweckmäßigerweise nach sein. Vorzugsweise ist es eine Pentanfraktion. Geeinem Verfahren hergestellt, bei dem verschäumbare wohnlich liegen bis zu etwa 10% Treibmittel, beTeilchen, die im wesentlichen aus Polystyrol und zogen auf das Gewicht des Polymerisates, beispielseinem flüchtigen Treibmittel bestehen, durch Ein- 45 weise 3 bis 10 %, vor.

wirkung von Hitze so expandiert werden, daß ein Das in den erfindungsgemäßen verschäumbaren

»Vorschaum« von verschäumten Perlen erhalten Polymerisatteilchen verwendete spezielle lipophile

wird. Diese verschäumten Perlen werden in eine ge- oberflächenaktive Mittel weist eine HLB-Zahl von

eignete Form gebracht und mit Dampf in einem Ver- 1,5 bis 9 auf.

formungsvorgang erhitzt, wobei die Expansion und 50 Die »HLB-Zahl« wird im Journal of the Society der Zusammenschluß der Perlen erfolgt und ein Block of Cosmetic Chemists, I (1949), auf S. 311 bis 326 erhalten wird. Dieses Verfahren arbeitet an sich gut, und (1954) auf S. 249 bis 254 näher erläutert,
hat aber gewisse Nachteile, die insbesondere darin Die dem Fettsäureester von Sorbit zugrunde liebestehen, daß die Abkühlzeit, die benötigt wird, gende Säure ist vorzugsweise Laurin-, Stearin-, PaI-bevor der Block unversehrt der Form entnommen 55 mitin- oder Oleinsäure,
werden kann, verhältnismäßig groß ist. Die Menge an oberflächenaktivem Mittel ist oft

Die vorliegende Erfindung stellt sich daher die größer als etwa 0,5 Gewichtsprozent des Polymeri-Aufgabe, verschäumbare Polymerisatteilchen, die ein sates und beträgt vorzugsweise 0,02 bis 0,3 oder vinylaromatisches Polymerisat, ein flüchtiges Treib- 0,05 bis 0,2 Gewichtsprozent. Etwa 0,1 bis 0,15 Gemittel und ein lipophiles oberflächenaktives Mittel 60 wichtsprozcnt haben besonders gute Ergebnisse geenthalten, zur Verfügung zu stellen, die sich dazu bracht.

eignen, in einer Form zu Formkörpern verarbeitet zu Das oberflächenaktive Mittel kann in geeigneter

werden, wobei aber die Abkühlzeit, die benötigt wird, Weise einverleibt werden; beispielsweise können

bevor der Formkörper unversehrt der Form entnom- Teilchen eines verschäumbaren Polymerisates mit

men werden kann, verkürzt ist. 65 einer geeigneten Menge des Mittels getrommelt

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß als lipo- werden.

philes oberflächenaktives Mittel ein Fettsäureester Ein anderes, mögliches Einverleibungsverfahren

von Sorbit mit 12 bis 18 Kohlenstoffatomen im Fett- besteht darin, es so einzurichten, daß das ober-