DE1694713A1

DE1694713A1 - Teilchenfoermige Polymerisatschaeume

Info

Publication number: DE1694713A1
Application number: DE19681694713
Authority: DE
Inventors: Bartsch Raymond Curwood; Frank Lerman
Original assignee: National Destillers and Chemical Corp
Current assignee: Millennium Petrochemicals Inc
Priority date: 1967-02-10
Filing date: 1968-12-09
Publication date: 1971-05-06
Also published as: BE710607A; FR1559140A; US3472801A; GB1221244A; NL6801876A

Description

DR.-ING. WALTER ABITZ DR. DIETER MORF

Patentanwälte

8 München 27, Pienzenauerstraße 28 Telefon-483225 und 486415 Telegramme: Chemindus München

9. Februar 1968

A 55132

NATIONAL DISTILLERS JUiD CHEMICAL CORPORATION 99 Park Avenue, New York, NoY*, V₀St₀A,

Teiluhcmförraige Polymerisatsohäume

Die Erfindung betrifft geschäumte thermoplastische Polymerisate, insbesondere einzelne, geschäumte thennoplastiaohe Polymer.I satteilchen mit niedriger Mchte, una ein zu .ihrer Herstellung.

{•ein Pifirteilte thfjrmoplaBtiöche Harae werden verwendet, ν,'βϊΐη die Verv/endung flor Harze in der herkömmlichen WürfeL-odor Kugeli'orm unmöglich oder unzweckmäßig ist. In trooke··

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Poria werden pulvsrföraiige organische polymere thermoplastische Barsse verwendet, xxm Gegenstände durch Eintauchen in ein stationäres Bett oder ein 3?ließbstt unter Bildung eines Sauehtibersugs* dux-oh Aufsprühen oäer Aufstäuben Pulvers unter Bildung eines !Pulverüberaugs, öiareh 3?1skb3~ xmä fluroh elelstrostatisclie Assiebiaiag jsit- θΙβββ s« Tsrselian« !DlLQiesJoplaetische B&rssgralirsr sind in

iOria als Überzüge in ^οχια voa SprulJlfoarsugea» ScblaiaHillbarsugen

gen und elektrostatischen iJberaügen &ai ünteslageB _? wie Metallj Papier₉ Pappe und dergleichen siafgslsrsclit Diese Pulver sind auch in große» Oißfat!g bei ks

als PapiarpulpenEusatse^ für Eautselnafe, als Siisätse für ¥a,obgie_s äs· stricluaittel «nfi Poliermittel ₅ als Biiadeiaiirt;©! :für Tli stoff© laad dsrglelqhea 'verwendet vrorden«.

besteht sin -Viaeheonaes Bedürfnis für t Iiarspulver für spezielle J5
als Aerosöl~ü?raeer bei Ig als ^eilohetisimulatoxen xmü. SoilcIienoteHaasils für

tun- V in Hinblick auf ö:le üiift^eryaroini^t-i^» im

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diese Stoffe ν er irägliohe wad stabile Eigenschaften besitsen· 25s sollte säöglieä sein, diese Stoffe leicht &er~ anstellen und ilree Eigensehaftea su regeln oder au stansit wea-n PolyiBerisatfcaterial_t Zusätse, Verarbei-

und Arbe5-tsbeöinguageii eatsprecheiQd gewählt Jt>.?)?ül:t eine d3^a;itie;e geregelte HerBtollung Icaart die eßäo Klasslfisieiimg ±a Einblick auf mittlere iOeil- ^f5öe und. G2?ö-g®iivöri>eilt»ag lölnijaal gsliölten oder ver-* weräeß» X!®w& larbe-.ssngegebea wird, ißt die Gleichit ser jMrbTer*eiluag unter den «nd innerhalb der

eS.a Haispäroi'teil für die freeamtfarbeffekte &&& Pulvers· oci&r tier darstis hergestellten Produkte, sowie bei eves? Kei?.cifceji£e3ustGllimg oder der quantitativen BestiuiEiung b-ai Iiiapassiov-.äi»-' imd iPjiaeer-TJnters-achungen. Die Kagelforin uui?de dabei übeiflegaise Fließ- xaad Pluidisiei'ungseigenschäften imö -!γ©?.*&οβ6©ρϊθ· Mspsrgierbarkelt der Pulver

BIe vorliegend $ DreflBöting liefert Stoffe iisd Verfahr en "

7λχζ Herstel lia-ßg von.eiaseliaen, freifliegend en und geringe .T):I.chte aiai?sär&1.ri©n(lGK_f im wesentlichen kegelförmigen porii™ r.ea teilchen iait; einer d-nreheohnit-bliche» Seilchengrößa Im Es3?eieh von siuigen ^i bis zu Über 1 mia im BurohEiesBer.:

Bias© Soilchen haben besondere physikalische, chemische.

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mechanische» aerodynamische und elektroatatieohe Eigenschaften, die a&t Hilfe des gewählten Polymerisats, des Schäunmilttels, clem Ausmaß des Schäumens und den Sohäuanrerfahren, den Arbeltobedingungen und den Farbstoffen und/ oder anderen Zueätsea* die vor dor Zerteilung 1» das Polyiserleat oder in lie slob ergebenden Seilcfeen eingearbeitet oder eingemischt werden, geregelt werden können. Die erfindMögsgemaSen ϊοϋοΐιοη Isafen glatte, sfttBammeiihättge&ae Außenober.tläohen iand stark poröee mneuräume oder können im Inneren und an der Oberfläche der eiuselnexi SeIX-eine offenporißo Struktur beeitssen«

In den Terfahren gemäß Patent »,, · * _β« (Patentanmelöimg H 30 710 IVo) «erde» Hiselnmgett bus polymeren Stoffen una Parbetoffoii mit oder ohne anäoren 2ueätssn hergestellt. Sie Meoiiung wird in Form Ton grob «erteilten !Feststoffen oder als heiSes flüssiges Sxtrttdat zusaimeu mti eines) ge*- eigneten Sidpergiennittel in einen Bebälter öingeführt, d@r Waeser entMlt· 3>ie Hischting wird bis ana Erweiclmngspujükt oder auf eine temperatur oberhalb des Erweiohungepunktes der 3PolyasriBatBiisolmng ernitsst und unter Bildrang von in der flüssigkeit dispergierten, fein aerteilten Kugelteilcne» stark gerötet· Die SispörBion wird dann * ■ '' ■ .selinell abgekühlt _fe böliipielsweise dtiroh Belüften deö ge-

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Behälters aiir Terxainderung des Innendrucks» wenn das flüssige Medium W&aeer oder eine andere flüchtige Elttseigteelt ist* die -unter Druck gehandhabt wird» An~ schließend wird öae ge&tt&lte Produkt, beispielsweise üv>vgL· Filtrieren«. WaaeXieii und Trocknen, gewonnen.

Das erfinäungsgösiäSe Verfahren verläaft allgemein derart» ä&ß ein■. Bolytaerisat» das ain Treib- oder ßohäuiianittel enthält» mit oder ohne Verteilung geschmolseB \md dann auf eins höhere üteapoyatur weiter erhitzt wird, um die Ϊ&llclien durch Sohäuaen in einen porösen Zustand zu überfuhren j wobei kugolbildencles und eufälliges Ztiearaaenflies- ΐ-icm der Seilohen, insbesondere der kleineren» auftritt. In einer Aueführungßfor» dee Verfahrene wirdein körniges» p^lverfönnigfös oder extrMiertes !Polymerisat, das gefärbt ist oder Naturfarbe aufweist und mit oder ohne anderen vorliegt_P- jedoch ein !reib- oder Schäummittel

enthält j xait oder ohne Zerteilung oder K&gelbildung ™

CD geachmolssen-und

-CZ)- in einer 3?lfissigkeit illBpergiert, (3i vföitor erhitzt» wa die dispergieren iPeilehen uater

imd
dehnen odor 2{ii

(4) die geaohäuiDten !»Hohen werden, vräbrend sie noch in

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dispergieren Zustand vorliegen» abgekühlt und

(5) die sich ergebenden teilchenförmigen Schäume werden aus dem Trägermedium gesasmslt und abgetrennt.

In einer anderen Ausfübrungsforo wird

(1) die Mischung eines thernoplastisohen Polymerisate, das ein Iroibuittel enthält, und einer Plüseigkeit in Gegenwart eines grenzflächenaktiven Mittels auf eine Temperatur oberhalb des Sehnelspunlctee des Polymerisate erhitzt,

(2) die helfie Mischung eur Herstellung einer feinen Dispersion stark gerührt»

(3) die disperglerten fellohen werden welter erhitst,

(4) die geschäumten Teilchen werden, während sie noch in dispergieren Zustand vorliegen, abgekühlt und

(5) die sich ergebenden teilchenförnigea Sohäuae werden gesaaaaelt und von den SrägenMdiva abgetrennt.

einer dritten AusführungsforiD wird

(1) eine Hisohung eines thermoplastischen Polymerisats _? das ein Sreibstittel enthält, und einer Flüssigkeit In Gegenwart eines grenzflächenaktivem Mittel© auf eine

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Sejuperatur oberhalb des Schmelzpunktes dee eats erhitztund gerührt,

(2) die dispergieren feileh©n werden veiter erhitzt» um sie unter kogelbildenäew und möglichem Zusammenfließen oder stt ach&uinön*

die geschäumten-Hellenen werden, -während sie noch in dispergiertem gestand vorliegen, abgekühlt und

(4) die sieh ergehenden teilchenförmigen Schäume werden äem 5räger23GÖium abgetrennt und gesammelte

eiser weiteren Aiasführtmgaiora! werden polyiaere Stoffe» öle ein Se&äisBHaitte! alt oder ohne farbstoffe und andere 2iaeätae enthalten a

■(1) ©ntwsder saseliaiiisöii oder in Pliiseigkeiten zerteilt v;&ü damm getroekaets 'wie often besearieben,

(2) nziter-Bildung eines lließbettes in einem ÖasBtroia cllspergisrt,

(6) abgeMialt und ·.

C?) mm des Gasstrom als geschäumte Teilchen gewonnen

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Polymere Stoffe» insbesondere thermoplastische Barse, wie Äthylen- und Propylenhomopolyiaerisate und -Mieehpolyiaerisate, die ein freib-, Schäum- oder ein·gasbildendes Mittel eindispergiert enthalten, werden in einem flüssigen ISediuün beispielsweise Wasser, mit Hilfe eines grenzflächenaktiven Mittels oder Dispergiermittels unter starkem Rühren rand Er hitsen auf eine !Temperatur oberhalb äes Erweichungspunktes des Polymerisats in -BOräö "von fein zerteilt en Kugelteilcb.en dispergiort. 33isrcii Erhöhen der iPoiaperatiir bis jsu äem Irunktp der star Zersetßungj Vsrdajripfung oder Ausdehnung des Gases oder des gasersetzenden Mittels erforderlich ist_s

ein ausreichendes' Gasvoliiaaen in den feilehen gebildet ₉ äiess %u scliäiainen w&ü ihnen eine poröse "Struktur sii

Erh-itsan ksan auch bewir2sea_p daß di© Seilchen s^ größeren Sfe.5J.ohen siasasaasBseiaiaelKöSg Iragelföraiger ·¥©3?ά©η₉ eine glatt© snsaias!.©i2liäiigende Ofe.srfläch© be&oa&iss imd durch Zu~ ^3!siBduf-lie£es der feigeren 3?©ileiien ssia größere» Seuchen in Hinblick auf die Sröß© gleieüaiäßigsr werden= ¥etm ein flüchtiges flüssiges Mediiün, beispie-leweise ¥asser unter 3)e--üoI£_s, vezrWeiid-öii wird_r wird die üteilchenäispersion dann abgekühlt, gewöhnlich inä©ja der Sealrfeor schnell belüftet wird s im des Druck in deia gerührten Behälter au

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eiern» Die goMi&lte Mischung- wird, dann aus dem Biopergierungssne&ium abgetrennt₉ ma die gese&ätäSLten Steile&sn ssta .ge winnen-«ad su ssasBela*-die. SSiM₉ wie erf order lid*, water Bildimg des tailokeiaföasaigen Sehavjaprodukta getrocknet

Es ist awoli siög3.ich_r fein serteiltes polyaeres ISiaterial in eimern Sasstroia at3 fluidisieren» Es lcaan dann sur Erife ßimag der Seilchen xmöl siar Aktivier'amg äes gasfcilaenaen Mittels @j?feit3i; %ferdsia_s τϊμ die üJeilelieB sw sehäussen» Bie gegoliäuiatsia. a^ä©ilßb.eii weräeii dann abgekühlt _p wälireiioi sie h la äisp®rgisrt©K! Zuatancl vorliege», *aad gesaauaelt.

läßt das Solyisex'isat ₉ äste das !Breibiaittel ent~

in Pora υοώ Körnern, mQGhatii,Boh geiaahlenen oder sehr f©in sserteilten imregelraäßigeii SeiloJien, oäer soianelsene Starkes Eühren a^sasajaen mit <|

Mittel kilöet ©ine wäßrig© Dispersion von fröpfchen öem g©0ch;«iol2gßneia Polymerisat, mit oder oiine Zerteilung_? ^t4ä« γόη &&X* Seilcli(sngr8ße₉ ■ Menge-mnö Syp des grensätflachen .ßi Mittels unci anderen Bedingungen -abhängt» Wenn die

iiOßh genug ist, wird das gaöbilöeMe Mittel w>/i wird durch Zersetzung oder

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ein Gas erzeugt* Dieses Gas wirkt auf die gesohnolsenen Polymerisattröpfohen ein, schäumt diese und macht sie porös· Es kann Zusammenfließen zwischen kleineren Tröpfchen unter Bildung von größeren Teileben auftreten, die anschließend Kugelform annehmen. Sie Öffnungen In der leilohenoberfläone, die von entweichendem Gas verursacht _ sind, können durch die Wärme tftereoamolsen werden« Ansohliessendes schnelles Abkühlen des Re&ktionseystems verfestigt diese Tröpfchen in ihrer geschäuiaten Poria.

Wenn ausreichend Gas erzeugt wird» so daß etwas Gas aus den Seuchen entweicht, ohne daß die Oberfläche nennenswert wieder anschmilzt, können mit speziellen Reaktionsteilnehmern und bei sorgfältig geregelten Bedingungen offenporige Seilohen gebildet werden.

w Mechanisch gemahlene und andere unregelmäßig geformte Teilchan thermoplastischer Homopolymerisate oder Mischpolymerisate Im ßröSenbereich von etwa 10 u bis etwa 6,35 ma (0,25 inch) können in der oben beschriebenen Wei- ae bearbeitet werden, mit der Ausnahme, daß das Rühren gleichzeitig mit dem Erhitsen begonnen und während der ErhitKungsperiode fortgesetzt wird. Es werde» kugelförmige Teilchen verschiedener Größe ereeugt. Die UrBprungs-

- 10 - ,

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-teilchen können mit oder ohne Farbstoffe, !reibmittel und andere Zusätze vorliegen· Die Produktgröße hängt vom Polymerisattyp «der Menge an grenzflächenaktiven Mittel, der Menge.und dem Typ dee zugesetzten Treibmittels und der TJrsprungsgröße der teilchen ab. Manche, insbesondere die großen unregelmäßigen Seilohen, werden zu sehr feinen Kugelteilohen verkleinert. Die unregelmäßigen leuchen mit mittlerer und geringer Größe, d.h. unter et- ™

wo. 500 p,behalten ihre ursprüngliche Größe bei, wenn sie in Kugelform vorliegen, außer wenn überschüssiges grenzflächenaktives Mittel verwendet wird, was bu einer Verminderung der Teilchengröße führt* In anderen Fällen, insbesondere bei Zugabe von Treibmitteln oder bei Temperaturerhöhung, verschmelzen feinere Teilchen unter Bildung von engen Größenverteilungaberelchen zu größeren Teilchen.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist auf jedes polymere ä

Material anwendbar, das mit Hilfe von Wärme erweicht oder geschmolzen, durch ein innerhalb des Materials erzeugtes Ga3 geschäumt und anschließend durch Kühlen verfestigt werden kann. Das Material soll eine vernachlässigbare oder nur geringe Löslichkeit in dem Diapergierungsmedium benitsen und soll eine innige Mischung mit dem gewählten Gaa oder des gasbildenden Flüssigkeit oder dem gasbilden-

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den Feststoff bilden können.

Wenn auch die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf Polyäthylen beschrieben wird, so soll doch klar sein, daß der Rahmen der Erfindung andere Olefinhomopolymerisate und -mischpolymerisate» Polyamide, Acrylharze, Polystyrol, Cellulosederivate, Polyester, Vinylharse, JPluörkohlenwasseratoffe und dergleichen, sowie Mischungen und Mischpolymerisate davon umfaßt. Zu speziellen Beispielen von geeigneten thermoplastischen Harzen gehören Polyvinylchlorid, Polyvinylacetat, Vinylchlorid/Vinylaoetat-Mischpolymerisate, Polyvinylalkohol, Polyvlnylaoetal, Äthylen/-Vinylaeetat, Äthylen/Vinylpropionat, Ä'thylen/Vinylisobutyrat, Äthylen/Tinylalkohol, Äthylen/Methylaorylat, Ithylen/Äthylaorylat, Ithylen/Äthylaiethaorylat, Äthylen/-Allylalkohol, Ithylen/Allylacetat," Äthylen/Allylaoeton, Äthylen/Allylbenzol, Äthylen/Allyläther, Äthylen/Aoroleln, PolyhexaiQethylenadipinsäureamid, Polyhessamethyleneebaolnsäureamid, Polycaprolaotam, Polymethylmethaorylat, Polyacrylnitril, Polynsethylacrylat, Polyäthylmethaorylat, Styrol/MethylsiethacryXat und dergleichen.

Zur Herstellung eines gefärbten geschäumten Teilchens kann ein Farbstoff mit der Polymerisatmasse kompoundiert oder

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auf. das fertige Produkt aufgebracht werden. Se kann eich dabei um jedes geeignete Pigment» jeden geeigneten farbstoff» jedes geeignete XrUbungsnitteX» Aufaellwageaittel und Fluoressenzmittel oder dergleichen handeln. Der farbstoff muß, wenn er mit der Polym«riaati&ase· kospotradiert wird, bei der Sispergierungstesiperatur dee polymeren Stoffes hitzestabil sein» soll mit dem polymeren Material chemisch nicht reagieren und vorsugsweise veraacbläfilgbare oder mäßige Löslichkeit in Wasser oder dem anderen verwendeten fltißigen Medium zeigen. Ausserdem soll der Farbstoff vorzugsweise lichtstabil sein und nach der Dispersion aus dem thermoplastischen Harz nioht ausziehen oder herauswandern. Zu Beispielen von geeigneten Stoffen gehören Ruß« Phthalocyaninblau» fluoreszensfarbstoffe» bestimmte organische und anorganische !Farbstoffe, Phthalocyaningrün, Cadmiumsulfid» Cadmiumsulfidselenid, Titandioxyd, kalziniertes Eisenoxyd» Chromoxyd» Zinkoxyd, und dergleichen. Bio .porfteen $eilohen können naoh der Bildung duroh Zugabe von Farbstoffen gefärbt werden, die die !Teilchen Überziehen» in die Teilchen eindiffundieren oder davon absorbiert werden.

Beim Dispergieren der polymeren Stoffe in einer Jlüeeigkeit wird ein grenzflächenaktives Hittal verwendet. Ie wird angenommen» daß diese« dl· Bildung der Mspereicn

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fördert und die Reagglomeration der leuchen durch überziehen der einzelnen !Peilchenoberflächen verhindert. Unter geregelten Bedingungen kann es auch eine weitere Zerteilung der SPeilehen hervorrufen.

Geeignete grenzflächenaktive Mittel sind waaserlösliche Blockmischpolymerisate von Äthylenoxyd und Propylenoxyd. Es handelt sich vorzugsweise um wasserlöslich© Blockmischpolymerisate von Ithylenoxyd und Propylenoxyd Bit einem Molekulargewicht oberhalb etwa 3500,die einen größeren Gewichtsanteil Ithylenoxyd enthalten. Derartige Verbindungen sind bei Temperaturen im Bereich bis zu etwa 26O⁰C (50O⁰P) oder höher, insbesondere bei lemperaturen oberhalb etwa 138⁰O (280⁰F), speziell bei 3?emp era türen im Bereich von «twa 138 bis 204⁰O (280 bis 400⁰F) sowohl stabil als auch als DisperglerungsKittel für thermoplastische Polymerisate wirksam. Repräsentative derartige Verbindungen werden hergestellt, indem Äthylenoxyä an den Enden einer vorgeformten polymeren Grundlage aus Polyoxypropylen anpolj^erisiert wird. Sowohl die länge als auch das Molekulargewicht der Polyoxypropylengrundlage und der PoIyoacyäfchylenendabschnitte können variiert werden, wobei ein weiter Kreis von Produkten erhalten wird* Ein Beispiel eines geeigneten grenzflächenaktiven Mittels ist ein PoIy-

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oxypropylen mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 2700, polymerisiert mit Äthylenoxyd, wobei eich ein Produkt mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von etwa 13 500 ergibt. Daß Produkt enthält etwa 20 Gew.-$ Propylenoxyd und etwa 80 Gew.-$S Äthylenoxyd« Andere wirksame Mittel enthalten

(a) jeweils 50 Gew.-# Propylenoxyd und Äthylenoxyd, Molekulargewicht 6500,

(b) 20 Gew»-# Propylenoxyd und 80 Gew.-fS Äthylenoxyd, Mole kulargewicht 11 250,

(c) 20 Gew.-^ Propylenoxyd und 80 Gew.-^ Äthylenoxyd, HoIe-Irdlargewicht 16 250, und

(d> jeweils 50 Gew.-4> Propylenoxyd und Äthylenoxyd, Molekulargewicht 4500.

JDas Verhältnis des grenzflächenaktiven Mittels zur Mischung " aus Polymerisat und Treibmittel in dem Reaktionsbehälter kann.von etwa 0,10 bis etwa 2,0 Gew.-!eilen grenzflächenaktives Mittel pro Teil Polymerisat/Treibmittel variieren, wobei ein bevorzugter Bereich etwa 0,20 bis etwa 1,0 Teile

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für Wasser-PolyäthyiendieperBionen werden etwa 1 bis etwa 20 Gev.-'!eile Wasaer pro Teil Harz/Treibmittel verwendet, wobei der bevorzugte Bereich etwa 2,5 hie etwa 10 Zeile beträgt.

Eb kann jedes geeignete gaserzeugende Mittel verwendet werden, wobei das Schaum- oder Treibmittel jede Substanz ist, die gleichmäßig ohne nennenswerte Zersetzung la der Masse dispergiert werden kann und in der Lage let» bein Erhitzen auf eine erhöhte Temperatur ein Gas freizusetzen, vorzugsweise bei einer Temperatur in der Sähe der Temperatur, bei der die Polymerisat- oder Harzteilohen erweichen oder schmelzen« Zu geeigneten Mitteln gehören feste organische Verbindungen, wie Benzolsulfonylhydrazid, 4>4'-0xy-biB-(benzöl8Ulfonylhydrazid)_f Azodicarbonamid, 4,4' -Oxy-bis-(benzolsulfonylsemiearbazid), IT,BT♦ -Diaethyl-HjH-dinitrosoterephthalamid, !!,H'-Linitrosopentainethylentetramin, 4,4'-2)iphenyldisulfonylazid, 4-tert.-Butylbenzolazidt Dlazoaminobenzol, Azohezahydrobenzonitril, S^a'-Asoisobutyronitril, feste anorganische Verbindungen, wie Ammoniumoxalat, Ammoniumsulfanat, Ammoniumthiosulfat, Ammoniumbicarbonat, Ifatriumbicarbonat, Natrimnitrat, Kombinationen von anorganischen Verbindungen, die beim Erhitzen unter Freisetzung von flüchtigen Stoffen reagieren, beispielsweise ITatriumnitrid plus hydratieiertee

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Hatriumaoetat, Batriunbioarhonat plus Batriuahydrogentartrat und-dergleichen.

Bei einen gegebenen Polymerisat hängt die Wahl dee Treibmittels von der Schneletemperatur des Polymerisate, des Zersetsungshereich des Treibmittels, der beim Schäumen zu verwendenden Erhitzungsgesohwindigkeit, den gewünsoiiten Eigenschaften dee Schaums und dergleichen ab. In allgemeinen soll ein Treibmittel mit einer Zersetsungetemperatür oberhalb der Schmelztemperatur des Polymerisats gewählt werden, wenn auch bei schnellen Erhitzungsgesohwindigkeiten treibmittel mit niedrigeren Sersetisungstenperaturen verwendet werden können. Sie endgültige Wahl des für die Anwendung bei einem speziellen Polymerisat bevorzugten !Treibmittels kann der Fachmann durch einfache Routinetests treffen.

Sie verwendete Treibsiittelmenge hängt vom gewünschten Sohäumungsgrad und der gewünschten Sichte des Produkte ab. Die Menge des gaserzeugenden Mittels soll zumindest ausreichend sein, um das zur Sohäuarung der dispergieren, erweichten Teilchen bis zur gewünschten Größe oder Dichte erforderliche Gasvolumen zn erzeugen· Sie Menge kann durch Berechnungen abgeschätzt werden, die auf dem ohe-

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mischen Aufbau des Kittels* üen Molekulargewichten der gebildeten Gase, dem Bimok und der Temperatur des und der gewünschten Produktdlohte basieren. Im liegt die erforderliche Menge iza Bereich zwischen etwa 0,1 und 15 Göw.-^ί beßogön auf dag Gesamtgewicht des Polymerisats« Über etwa 25 ?* aeigen die Schäume eine Struktur mit großen und tingle iohnäBigen Poren und Bind unnötig mit $re±bmittelrüoketänäen verunreinigt· Eine Hengs unter 0,1 Ji 1st gewöhnlich beim Bilden von Schäumen tmwir&saui. Zwischen 0,1 und 25 $ hängt die verwendete Menge von den erforderlichen Eigenschaften--der fertigen Sohäuzae ab, ,Ein für die Zweolce der Yorliegenden Erfindung- beYoratigter Bersich eines 'Treibmittels, wie öelogen₉ liegt swischen e'tim 5 UYiä 15

Die -Homogenität der Verteilung des Sreibinittels la dem Polymerisatpulver ist ±n Hinblick auf öle Qualität des sieh ergebenden Schaums, insbesondere in Hiablioic ^ΰί Boren- ' größe und. Gleichmäßigkeit der Porenverteilimg Es können versohiedane Hethoden angewenaei viöröeii, um das

KiIt öess Sreibaiittel au

Me durchschnittliche Sieilchengröß'e des 3}:.?aib3iiitt-3ls soll vjerlilioh feiner ""als' die dar Polymer! asttelleliea oder dass

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kWi;s1 soll 5a item £ol;mer±8at löslich sein, so daß im

jecfe öoXyjBe^i^atteiXohen in sich eine angömesBe-Kengo tfrs^äsolttal eßfaehnen kann. Xm allgemeinen können die für öle Bir^olifUtemig der TorXiegaadett Erfindung ge*· ■eigaetea Si*eiü?sJ.fct0X eit üttrühachnittlichen ajöiXchengrößen u.nter otiva ^, μ aphoXii&a i3Ed deiQEffuf oXge ohne Teränderung äor GatfSSe Tevt$*en&a^ ver&en. Befriedigende Mieohgrade der trockenen BestaiiöiioiX© können duroh steohauleohe BinriohtungeE, b&i&piolsveise ffirotaoeln» durch Luftrtihrwng, Trocken-

eilen lölcht erreicht werden* Die sich b»©adi·* MikJcMmg lot ©in lioisogeneei frei fließendes PuX-(lan βί*ι»οΐ2 Wuvms zu einer reXätiTr gleichmäßigen Mlwerden

Das gasbiXdeaöo Kittel lcanii in das polymer© MateriaX eiage arbeltet. werdeiSf indem es isit deia fein gserteiXtea oder granulierten Polymerisat in eiaem ZwiXXingslcegeXäBischer ge inisoht wird und anaetoXiessend die beiden Stoffe ia einem ■gwiXXingswaXaenaiöhXwerkp einem Banbury-Hischer, eine» herk_öniaXichen Sclineckenestruäer oder in einer anderen geeigneten Anlage gemischt werden» wo die Wärme, entweder durch. Hoiinmg erzeugt oder zugeführt» geregeit wird, um das Slnnisohen des gaabiidenden Mittels in das Polymerisat Esu fördern unä gleichzeitig die Gaserseugung des Mittels

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zu regeln oder Brinimal zu halten. Das gemischte Material, worin waig oder kein'Ges erseugt worden ißt, wird dann abgekühlt und nach herk&amlichen Methoden tablettiert oder granuliert.

Die Sehäumtesiperaturen sollen oberhalb der SohiaelBteaperatur deo schäiuabaren Polymerisate liegen. Die Sesperaturen gi sollen ausreichend hoch sein, ttm das Polymerisat sra erweichen oder au schmelzen and das Treibmittel zu zereetsen oder sau verflüchtigen. Im allgemeinen wird eine Scbäumteinperatur im Bereich von etwa 93 bis 260⁰C (200 bis 50O⁰P) und vorzugsweise von etwa 138 bis 216⁰C (280 bis 420⁰P) verwendet. Die gewählte !temperatur hängt von der gewünschten Teilchenfona und -größe, dem speziellen gewählten Schäummittel, dem 5?yp des polymeren Materials und den Farbstoffen oder anderen Zusätzen in dem Polymerisat ab.

w Die Drucke des vorliegenden Verfahrens sollen hoch genug sein, um die Verflüchtigung des flüssigen Mediums bei der gewünschten gaserzeugenden Temperatur oder Schäumtemperatür zu verhindern, jedoch nicht so hoch, daß das Treib- oder Schäummittel am Wirksamwerden gehindert wird. Im allgemeinen liegt der Druok bei wässrigen Dispersionen im Bereich von etwa 1,2 bis etwa 29,5 kg/cm² (1? bis 420 psig).

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Der bevor saugte Druck hängt von der SPesaperatur, bei der das Verfahren durchgeführt wird, und de» verwendeten flüssigen Medium ab.

Die bevorzugten Arbeitsbedingungen variieren mit der gewünschten Teilehenformgröße und -diohte und müssen in Hinblick darauf bestimmt werden. Die erwünschten Bigensohaften des "Teilchens werden durch den verwendeten Poly- _Λ merisattyp, durch Typ und Menge des in das polymere material eingearbeiteten gaserzeugenden Mittels, die Wirkungen von anderen Zusätzen und die tatsächlich gewählten Arbeitsbedingungen bestimmt. Die optimalen Boreiche für diese Variablen werden experimentell bestimmt.

Die Dispergierungsvorrichtung kann jede Vorrichtung sein, die auf eine flüssige Mischung bei erhöhten Temperaturen und Drucken ein zumindest mäßiges Ausmaß an Scherwirkung ausüben kann. Ein Beispiel einer geeigneten Vorrichtung I ist exn herkömmlicher Autoklav, der mit herkömmlichen Propellerrührern ausgerüstet 1st. Bin Propeller, der ausgelegt ist, um auf die Mischung eine größere Scherwirkung auszuüben, kann die durchschnittliche !!teilchengröße und die durchschnittliche üJeilchengrößenverteilung des gewonnenen Polymerisats beelnflußen. Die durchschnittliche

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!!teilchengröße und die durchschnittliche SJeilchengrößenverteilung des Pulverprodukts verdau duroh dan Anlag«typ, die Bühreeit, die Rilhrgeeohwindigkeit und andere Betriebs- und Apparaturfaktoren beeinflußt. Höhere Hührgeschwindigkeiten führen im allgemeinen se feineren und engeren Dispersionen» bis eine optimale Geschwindigkeit erreicht ist. Die BUhrdauer beträgt bei Diepersionsteisperaturen in allgemeinen etwa 2 bis 24 Hinuten bei Sührer-Spitzenuinfangsjgeschwindigkeiten von 121,92 bis 365,76 m/Min. (400 bis 1200 linear feet per minute), vorsugsweiee etwa 5 bis 15 Minuten bei Spitzonumfangsgeschwinäigkeiten von etwa 182,88 bis 504»80 m/Min. (600 bis 1000 linear feet per Minute)· Die Rührgeschwindigkeiten und Rührperioden hängen jedoch von dsm bearbeiteten Material und dem verwendeten Anlagetyp ab.

Das Dispergierungsmittel muß nicht vorher in das Polymerisat durch Mahlen oder dergleichen eingearbeitet werden, «ondern kann in die Dispergiervorrichtung als Feststoff oder als wäßrige Lösung gleichseitig mit den anderen Beet tandteilen gegeben werden· Gegebenenfalls kann das Mspergierungßverf&hren in kontinuierlicher Weise durchgeführt werden.

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iieän ϊ^ύ,ααϊ- öes gewonnenen fein zerteilten Polymerisats ergibt sZoh ία allgemeinen ein -frei fließendes Pulyer alt feiner {Pellclietigfföfie· Im allgemeinen halsen diese Pulver« teilchen sine enge arößenTerteil-ang, wenn atteh der durch-βcliirittj.iahe 5eilchead-?B?oiiinesser iron etvra. 10 bis 2000 ja rerr kann. Die durehsclmitiilicke üJeilohetigröße kann Yareiisrsa der Zusammensetauiag dee gewählten Dis-, des Yerhältnissös von Polymerisat zu .

«nd anderen Baterialkonzentrationen und

geregelt werden« Besonders bevorsiigt

sisö Pulver Kit enger SeilchengröSenverteiliing und einer durchschnittlichen SeilciteisgröSe «nter 200 }*» oft er<~ n unter 20 Ji..

3>isi ti ich "ergebenden. Pr-ofl-ukte sind einseine,- kugelf Snaige, geschäumte Polyiaerisatte-ilch©ii Bit geringer Dichte, die eine glatte sassissjQnhängeüfie Anssenoherfläche-iand ein stark poröses Τύη^τ-Qs aufweisen. -Durch- Einstellung der "

v.t&& der.Arbeitsbedingungen ist ©s ilelisnförinigö Schäume mit 'offenporii;v'5r F/iz~n\'G?:T im Inneren "and &n der ■ Oberfläche" der

der Größe, Mchte und Sarbe der Endteil-

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chen durch. Anwendung von Zusätzen und Variationen der Arbeitsbedingungen können "handgeschneidert©" Seilchen erzeugt werden, die als Simulatoren und Tracer für Luft- und Wasserverteilungeuntereuchungen verwendbar sind. Bei manchen Stoffen nehmen die gebildeten Teilchen von Hatür aus ähnliche Ladungen an und erzeugen so eine gegenseitige Teilchenabstoßung und somit ein frei fliesendes Pulver. fe Diese und andere Eigenschaften isachen die Seilchen für Überzüge» die später geschmolzen werden» auf entsprechend geladenen Papier- oder Textiloberfläohen brauchbar. Bei größeren Teilchen znaoht diese Aktivität der geladenen Teilchen die Teilchen als erzieherisches und unterhaltendes Spielzeug interessant. Biese elektrostatischen Eigenschaften der Teilchen können durch Mischen mit Zusätzen vor oder nach der Zerteilung und dem Schäumen modifiziert werden.

Das Harz, das das Treibmittel enthält» kann in Form von * feinen Kugelteilchen dispergiert werden» ohne diese zu schäumen. Das trockene Pulver kann dann elektrostatisch» unter der Wirkung der Schwerkraft» durch Blasen oder andere zweckmäßige Mittel auf ausgewählten flächen aus Papier, Kunststoffen, Textilien oder dergleichen niedergeschlagen werden, wobei eine Prägung oder ein Reliefdruck erzeugt wird, wenn die Teilchen dann während des Wärmeschmelzver-

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fahrens geschäumt worden. !Die Verwendung von Farbstoffen zusammen mit den Teilchen erlaubt gefärbten Prägedruck.

Sie geschäumten feilohen können als Spesiallibereüge, Druckfarben, Farbstoffe und als !Toner ia Überzüge-, Druck-, Kopier-* Gravier- oder DupXisBierverfabren auf Papier oder anderen Stoffen bßw. als Träger für die vorstehend genannten Materialien dienen. Sie können als ühirmfüllmmaterial ^ oder als Fließbett bei in einer Einheit betriebenen 2wiechenphasenauetauechreaktionen verwendet werden, beispielsweise bei Extraktion, Absorption, Adsorption und Destillation, sowie bei der Gastrennung durch selektive Adsorption und Desorption von Gasmisehungen. Sie können als Verdampfungsschutz auf die Oberfläche von flüchtigen Flüssigkeiten in Tanks oder Becken aufgebrächt werden· Sie können durch Verkleben oder partielles Erhitzen oder Druckscbmelzem in spezielle Formen überführt werden, beispielsweise in poröse Kunststofformen für Diffusions- I barrieren, Filtermedienund dergleichen. Das Produkt kann auch als leichtgewichtige thermische Isolierung, elektrische Isolierimg, Isolierung gegen mechanischen Schlag oder als Schallisolierung in erzwungene Leerräume eingeblasen, eingegossen oder in anderer Weise eingebracht ^

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Sie off anporigen teilchenförmigen Schäüse sind besondere brauchbar als Einschlußstoff« oder !Eriiger für verschiedene aktive Mittel, vie Farbstoffe, Oaestikalien, chemieone oder biologische Kampf stoffe für Imftdiep era ionen, oder in verflochtener, konpximiertea? oder gesinterter Form als DiffusioQsbarrieren oder I'll tar.

Sie nachfolgenden Beispiele sollen die vorliegende Erfindung weiter veranschaulichen, sie jedoch nicht beschränken. Seile eind Sew.-Toila, wenn nichts anderes angegeben ist.

Beispiel 1

In einen mit Leitbleohen versehenen» gerührten 5,68 1 (1,5 gallon) Beaktionsbehälter mit einem luftgetriebenen Eührer, der aus drei achtflügeligen Turbinenläufern mit einem Durchmesser von 9*35 cs> (3,68 inch) auf einer einzigen Welle besteht, werden 0,907 kg ( 2 lbs) granuliertes Polyäthylen mit einer Teilchengröße unter 1 mm (-16 mesh) (Dichte 0,917» Schmelaindex 22), das T Gew.-# Gelogen OT (ein 4»4^l-0xy-bis-(benaolsulfonylhydrazid), das von der Naugatuck Chemical Co. verkauft wird) als Treibmittel enthält, 0,163 kg (0,36 lbs.) Pluronic Ϊ-9Θ (ein Block-

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fflieohpolywerieet aus Äthylenoxyd und Plpopylenoxyd, daß von der Wyandotte QoeDloal Corp. verkauft wird) als grenefläohenaktivee Kittel und 2,72 kg (6 lbs.) Wasser eingebracht. Der Reaktionebehlilter wird vereohloßsen und es wird Bit dem Srliitsen und Rühren Bit einer Umfangsgeschwindigkeit ▼on 182,88 m/Hin. (600 LFPH) begonnen. Kenn die Temperatur 170⁰O (338⁰P) erreioht, wird die AufBoblavaung durch ein sioh sohneil öffnendes Kugelventil isi Boden dee Beaktionebehältere aus dem ReeüctionabebJllter in kaltee Wasser ausströmen gelaesea. Das Produkt wird durch Filtrieren» Waschen und Irooknen an der Luft gewonnen. Das Produkt besteht aus geschäumten Polyäthylenteilohen mit einen Zahlendurchschnittsdurchmeeser von 546 μ und einer geometrischen Standardabweiehung von 1,35.

Beispiel. 2

Die Arbeitsweise von Beispiel 1 wird wiederholt, mit der Ausnahme, daß mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 274,32 n/Min. (900 LPPM) gerührt wird. Die Produktteilchen haben einen Zahlendurchschnittsdurchmeseer von 254 μ und eine geometrische Standardabweiehung von 1,57.

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Be iaj) le 1

Die Arbeitßweiae voa Beispiel 1 wird wiederholt, »If der Ausnahme, daB mit einer* Tfafatigsgeechwindigkeit voa 335»28' nj/Mia. (1100 IiS¹PH) gerührt wird· Die Pr ocluktt eilchen haben einen ZahlenöyrohschnittsöurciiiBessör von 208 jj und eine geometrische Standardabweichtrag von 1,59»

Die Arbeitsweise von Beispiel 1 wird ifiederiiolt, mit der _ Ausnahme, daß der verwendete Shermoplast aus granuliertem Polyäthylen xoit einer !Eeilchengröße unter 1 mm (-16 mesh) (Dichte Oj926, SchiaslBindes 250) besteht, das 7 Gew_e~5& Gelogen Ου?, enthält» Die Eroduktteilchen haben einen Zahlendur chscönittßci^rohEQeeser von etwa 200 ρ waä eine geometrische Standardabwe'ic.hung von 1,40.

B e. i

C1) der vervrende'te ÜJherxsoplast ein granuliert as Polyäthylen einer DJeilchengrö'ße unter 1 asm (~16 mesh)

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0,926,' Sohnielssindex 250) ist, das 7 Gelogen O¹Ji und 1 <Jew,~$» Phthaloeyaninblau enthält, und

(2) 0,286 kg (0,63 lbs.) Pluronie E-98 und 2,63 kg (5j8 lbs,) Wasser verwendet

Die Produktteilohen sind blau und haben einen Zahlendurcbsohnittadurchinesser von etwa 300 μ und eine geometrische StandardabVeichung von etwa 1,85.

Bei a φ i e 16

T)Is Arbeitsweise vob Beispiel 1 wird wiederholt ₉ mit der Ausnahme, daß der vervmndets Siisriaoplast 7 Gew«-$ des Sreibfflittels ITnicel ED (Mnitr ο so pentamethylente tramin» verkauft von Du Pont) enthält und die Temperatur 193⁰O ⁰S¹) "betrügt. Die Sroduktteilohen haben einen

von etvia 700 μ und sine geometrische Stanäardabweichirag von etwa 1,5»

B e i s_jp_ i e 1 7

Die Arbeitavreise von Beispiel 1 wird wiederholt, rait der Ausnahme, daß der verwendete iaermoplast ein Äth7/len/

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Yinylacetat-Mischpolymerisat mit einer Teilchengröße unter 1 mm (-16 mesh) ist, das 7 Gew.-Ja Gelogen OiD enthält« Die Produktteilchen haben einen Zahlendurchschnittsdurchmesser von etwa 500 μ und eine geometrische Standardabweiehung von etwa 1,4·

Beispiel 8

Die Arbeitsweise von Beispiel 7 wird wiederholt, mit der Ausnahme, daß der Thermoplast 15 Grew,-$ Celogen OT enthält, Die Produktteilchen ha.ben einen Zahlendurchschnittsdurch-Hiesser von etwa 800 u und eine geometrische Standardabvreichnng von etwa 1,6.

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Claims

A 55132 ty 9· P*taru*r 1968

Patentansprüche:

I. Verfahren zur Herstellung von geschäumten, kugelförmigen thermoplastischen Pulvern, dadurch gekennzeichnet, daß man

(1) eine feine Dispersion aus einem thermoplastischen Polymerisat, das ein Treibmittel enthält, einem Blockmischpolymerisat von Äthylenoxyd und Propylenoxyd und einer Flüssigkeit hei einer Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des Polymerisats herateilt,

(2) auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunkts des Polymerisats weiter erhitzt, um die Teilchen zu zerteilen und zu schäumen, g

(3) die geschäumten Teilchen auf eine Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes des Polymerisats abkühlt, und

(4) «lie geschäumten kugelförmigen Teilchen gewinnt, wobei die geschäumten Teilchen eine Durchschnittsgröße im

.Bereich von etwa 10 bis 2000 ^i im Durchmesser aufweisen.

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2» Verfahren naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet» daß man die feine Dispersion duroh Schnellten des thermoplastischen Polymerisats, das das !reibmittel enthält» und anschliessende Zugabe des geschmolzenen Polymerisats, das das treibmittel enthält, zu der Flüssigkeit herstellt, wobei diese in Gegenwart des Blockmischpolymerisate von Äthylenoxyd und Propylenoxyd stark gerührt und auf eine Wt Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des Polymerisats erhitzt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die feine Dispersion durch Erhitzen einer Mischung des thermoplastischen Polymerisats, das das Treibmittel enthält, und der flüssigkeit auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des Polymerisate in Gegenwart des Blockmischpolymerisate von iithylenoxyd und Propylenoxyd und ansohliessendes starkes Rühren der heißen Mi-

^w schung herstellt.

4-. Verfahren nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet» daß man die feine Dispersion durch starkes Rühren und Erhitzen einer Mischung des thermoplastischen Polymerisats, das das !Treibmittel enthält, und der Flüssigkeit auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes des Polymerisats

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in Gegenwart eines Blockmischpolymerisats von Äthylenoxyd und Propylenoxyd herstellt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die geschäumten leuchen eine Durchschnittsgröße im Bereich von etwa 10 bis 1000 u im Durchmesser besitzen,

6. Verfahren naoh einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit Wasser ist.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymerisat in Form von grob zerteilten Feststoffen vorliegt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymerisat in Porm eines geschmolzenen Extrudats vorliegt.

9» Verfahren naoh einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dasa das Polymerisat in Form von Pulvern unregelmäßig geformter leuchen vorliegt.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymerisat einen Farbstoff zusata enthält.

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11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprache, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische Polymerisat ein Polyolefin ist. .

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyolefin Polyäthylen ist.

13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyolefin ein Äthylenmischpolymerieat ist,

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Blockmischpolymerisat aus Äthylenoxyd und Propylenoxyd ein Molekulargewicht oberhalb etwa 3500 besitzt.

15» Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung bei einer Temperatur zwischen ca. 95 und 260⁰O (200,und 500⁰P) und einem Druck zwischen etwa 1,2 und 29,5 kg/cm (17 und 420 psig) gerührt wird»

16. Verfahren zur Herstellung von geschäumten, kugelförmigen thermoplastischen Pulvern, dadurch gekennzeichnet,

daß man eine Mischung aus thermoplastischem Polymerisat mit oder ohne einen Farbstoff zusatz, das etwa 5 bis 15 Gew.-^

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Treibmittel enthält, und Wasser in Gegenwart von etwa 0,2 bis 1 Gew.-Teilen eines Blockmischpolymerisate aus Äthylonoxyd und Propylenoxyd mit einem Molekulargewicht Über etwa 3500 bei einer Temperatur im Bereich von etwa 93 bis 260⁰C (200 bis 500⁰P) und einem Druok sswischen etwa 1,2 und 29,5 kg/cm² (17-und 420 psig) stark rührt, um das Polymerisat zu schmelzen und eine feine Dispersion zu bilden, die Dispersion auf eine Temperatur oberhalb des (| Schmelzpunktes des Polymerisats erhitzt, um die Teilchen su verteilen und zu schäumen, und anschließend die geschäumten Teilchen auf eine Temperatur unter dem Schmelzpunkt des Polymerisats abkühlt, wobei das Wasser in einer Menge zwischen etwa 2,5 und 10 Gew.-Teilen vorliegt, das thermoplastische Polymerisat in einer Form vorliegt, die ausgewählt ist unter grob zerteilten Feststoffen, einem geschmolzenen Extrudat und Pulvern unregelmäßig geformter Teilchen, und die eo erzeugten geschäumten Teilchen einen ι Durchmesaex* unter 2000 μ~ aufweisen.

17. Thermoplastische Zusammensetzung, die aus einzelnen, kugelförmigen geschäumten Teilchen besteht, die bezüglich tier Durchmesser einen engen Größenverteilungsduranschnitt im Bereich von etwa 10 bis 1000 μ besitzen.

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18. Zusammensetzung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Thermoplast ein Polyolefin Ibt.

19» Zusammensetzung nach Anspruch IS₁ dadurch gekennzeichnet, daß das Polyolefin Polyäthylen iet.

20. Zusammensetzung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das? PpJ.|-olef in ein Ä-

r η -

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