DE1794184C3

DE1794184C3 - Vinylharzpulver zur Herstellung von Schaumstoffen aus einem Plastisol

Info

Publication number: DE1794184C3
Application number: DE19681794184
Authority: DE
Inventors: Nicolas Paris Fischer; Claude Boulogne Lambling
Original assignee: Produits Chimiques Pechiney Saint Gobain
Current assignee: Produits Chimiques Pechiney Saint Gobain
Priority date: 1967-09-20
Filing date: 1968-09-20
Publication date: 1973-09-27
Also published as: GB1196510A; DE1794184B2; BE721101A; NL6813412A; DE1794184A1

Description

Bei der Herstellung von Schaumstoffen werden, je nachdem, ob von trockenem Gemisch oder Piastisolen ausgegangen wird, verschiedene Arbeitsweisen angcwandt. Trockene Gemische bzw. Heißmischungen, welche bekanntlich das Harz und mindestens einen Weichmacher enthalten · und wie Pulver aussehen und sich verhalten, werden mit einem Treibmittelsystem ve ,"setzt, das sich beim Erhitzen zersetzt und zur Bildung des gewünschter. Schaumstoffes führt, der beim Erhitzen geliert.

Piastisole hingegen sind stabilisierte Dispersionen eines pulverförmigen thermoplastischen Harzes in einer vorgegebenen Menge Weichmacher, wobei allgemein der Weichmacheranteil mehr als 30% beträgt, deren Viskosität beim Erwärmen zunächst ab- und dann wieder zunimmt bis zum Wert unendlich, d. h. bis zur Gelbildung der Harzdispersion.

Bei der Herstellung von offen- oder geschlossenzelügen Schaum- oder Schwammstoffen aus Polyvinylchlorid, ausgehend von einem Plastisol, wird das Plastisol entweder mit komprimiertem Gas, chemischen Treibmitteln oder durch mechanisches Schlagen aufgeschäumt und erhitzt, damit die geschäumte Masse geliert. Bevorzugt wird das mechanische Schaumschlagen, wobei im Plastisol Luft verteilt wird, weil das Arbeiten mit komprimiertem Gas besondere Kühl- und Hochdruckvorrichtungen benötigt und entsprechend kostspielig ist und Treibmittel teuer sind und ihre Zersetzung und damit der Schaumvorgang nur schlecht gesteuert werden kann.

Der mechanisch erzeugte Schaum muß stabilisiert werden, damit er beim nachfolgenden Erhitzen nicht zusammenfällt. Nach der USA.-Patentschrift 2861 963 wird hierzu ein Plastisol aus 100 Teilen Vinylchlorid Homopolymer oder Copolymer, welches 5 bis 15% .Vinylacetat- oder andere Monomereinheiten enthält, in 50 bis 400 Teilen Weichmacher mit 1 bis 25 Teilen nichtionischem grenzflächenaktivem Mittel, 3 bis 100 Teilen Alkalialkylsulfat und 1 bis 25 Teilen Alkalisalz der Alkylendiaminotetraessigsäure versetzt und das Gemisch geschlagen. Erhalten werden Schwammproduktc mit relativ hohem Raumgewicht von etwa 500 bis 100 g/l.

Nach der USA.-Patentschrift .} 301 798 werden leichtere Polyvinylchloridschaumprodukte aus einem Gemisch aus Plastisol, Alkaliseifc und Aminscife erhalten, wobei bei der Zugabe der Zusatzstoffe besondere Bedingungen sorgfältig eingehalten werden müssen: Die Komponenten, aus denen sich die An.inseife und Alkaliseife bilden, müssen vor dem Schaumschlagen vollständig miteinander reagiert haben, es muß eine bestimmte kritische Menge Gemisch aus Aminseife, Alkaliseife und Wasser eingehalten werden, und das Plastisol darf nur wenig Wasser enthalten; zudem verläuft die seifenbildende Reaktion exotherm, und die zuvor bereiteten Emulsionen müssen vor dem Vermischen mit dem Plastisol erst auf Raumtemperatur gekühlt werden.

Es hat sich nun überraschend gezeigt, daß das zur Stabilisierung de^ Schaumes notwendige Emulgatorsystem bereits ,ährend der Polymerisation von Vinylharzen für die Herstellung von Piastisolen, die sich zur Herstellung von Schaumstoffen nach den! mechanischen Schaumschlagverfahren eignen, zug. geben werden und die Polymerisation dennoch sto rungsfrei ^u Ende geführt werden kann. Das Poly merisat enthält das Emulgatorsystem adsorbiert an seiner Oberfläche und kann ohne besondere Maßnahmen zu einem Plastisol für das Schaumschlag verfahren verarbeitet werden, aus welchem Schaum stoffe mit sehr geringem. Raumgewicht erhalten werden.

Die Erfindung betrifft daher ein Vinylharzpulver in Form eines Polymerisats oder Copolymerisats von Vinylchlorid zur Herstellung von Schaumstoffen aus einem Plastisol, enthaltend ein Alkalialkylsulfat und eine nichtionische s;renzflächenaktive Substanz, mittels Schaumschlagen und Gelieren, das dadurch gekennzeichnet ist, daß es auf 100 Teile Harz 1 bis 10 Teile Alkalialkylsulfat, 1 bis 15 Teile Alkalimetallseife, 0,1 bis 4 Teile Alkanoalmid und 0,2 bis 4 Teile Kondensationsprodukt eines Alkylenoxids mit einem Alkohol, Phenol oder einer Säure an der Oberfläche der Harzteilchen adsorbiert enthält.

Das für das Schaumschlagverfahren benötigte Plastisol läßt sich nunmehr in zwei statt bisher drei Verfahrensschritten herstellen und zeichnet sich zudem durch regelmäßige Dispersion und Verteilung der Emulgatoren und der Harzteilchen aus.

Der erhaltene Schaumstoff besitzt feine, gleichmäßige Zellen und zeichnet sich außer durch sehr niedriges Raumgewicht noch durch verminderten Geruch und vermindertes Ausschwitzen des Weichmachers aus.

Die Bestandteile des Emulgatorsystems werden zu einem beliebigen Zeitpunkt während der Herstellung des Harzpulvers, zugesetzt.

Vorzugsweise erfolgt die Polymerisation oder Copolymerisation von Vinylchlorid in Gegenwart des Emulgatorsystems, das in Gewichtsteilen auf 100 Teile Vinylmonomeres oder Vinylmonomere 1 bis 10 Teile Alkalialkylsulfat, 1 bis 15 Teile seifenbildende Säure, 0,1 bis 4 Teile Alkanolamid und 0,2 bis 4 Teile Kondensationsprodukt eines Alkohols oder eines Phenols oder einer Säure mit einem Alkylenoxid enthält; der Latex wird durch Zugabe eines Alkalihydroxids stabilisiert und das gebildete Harz durch Zerstäuben in einem Zerstäubungstrockner gewonnen. Es können aber auch die Bestandteile des Emulgatorsystems in den durch Emuilsionspolymerisation erhaltenen Latex eingebracht werden; das Harz wird durch Trocknen, vorzugsweise durch Zerstäubungstrocknen, wiedergewonnen und gegebenenfalls vermählen.

Als Alkylsulfate werden die Natrium-, Kalium-

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oder Ammoniumsalze verwendet. Der Alkylrest kann dann in einem Tunnelofen bei 160 C geliert. Die

10 bis 18 Kohlenstoffatome enthalten. Länge des Ofens betrug 6 m, die Auftragsgeschwin-

AIs Alkalimetallseife kommt das Natrium-, Kalium- digkeit 1 m/min.

oder Ammoniumsalz einer gesättigten oder ungesät- Unter diesen Bedingungen betrug das Raumgetigten Fettsäure zur Anwendung, beispielsweise von 5 wicht des erhaltenen Polyvinylchloridschaumstoffes Octansäure, Nonansäure, Decansäure, Undecansäure, 0,20 g/cm^:!. Der Schaumstoff besaß offene, feine und Laurinsäure, Myristinsäure,Palmitinsäure und Stearin- gleichmäßige Zellen. Die Oberfläche des Schaumsäure oder von Ölsäure, Linolsäurc, Linolensäure stoffes wies ein mattes, gleichmäßiges Aussehen auf und Ricinolsäure. und hatte einen weichen Griff.

Die Kondensationsprodukte aus Alkoholen oder iq B e i s η i e 1 2
Phenolen einschließlich Alkylphenolen oder Säuren

und Alkylenoxiden enthalten 3 bis 30, vorzugsweise In dem Autoklav gemäß Beispiel 1 wurden 50 kg 4 bis 16 Alkylenoxideinheiten in der Polyoxyalkylen- entmineralisiertes Wasser, 0,5 kg Natriumlaurylsulkette. Die Alkohole können 8 bis 18 Kohlenstoff- fat, 0,25 kg Alkanolamid aus Laurinsäure und atome enthalten wie Laurylalkohol, Octadecen- 15 Diäthanolamin, 0,1 kg Dinatriumphosphat und alkohole und analoge Derivate. Die Alkylphenole 0,020 kg Kaliumpersulfal vorgelegt. Der Autoklav enthalten in iltism Alkylrest vorzugsweise 2 bis wurde evakuiert und darauf mit 37 kg Vinylchlorid 30 Kohlenstoffatome. Die Säuren können 8 bis und 3 kg Vinylacetat beschickt.
18 Kohlenstoffatomc enthalten. Die Alkylenoxide Das Reaktionsgemisch wurde unter Rühren auf werden aus der Gruppe der Oxide mit 2 bis 20 Koh- 20 52 C erhitzt. Nach 12stündiger Reaktion wurde ein lenstoffatomen wie Äthylenoxid oder Propylenoxid starker Druckabfall registriert, welcher das Ende ausgewählt. Die Polyoxyalkylenketten können aus der Reaktion anzeigte. Um den Latex mechanisch gleichen oder verschiedenen Einl-.eiten zusammenge- zu stabilisieren, wurden vor dem Entgasen der restsetzt sein. liehen Monomereil 25 kg einer lO°'oigen Kalium-

Die Alkanolamide sind die Amide aus Alkanol- 25 lauratlösung sowie 0,5 kg Laurinsäure kondensiert

aminen oder Multialkanolaminen mit 2 bis 4 Kohlen- mit 8 Mol Äthylenoxid zugegeben.

Stoffatomen in d^r Alkanolgruppe wie Äthanolamin Das Gemisch aus Latex und Emulgator wurde

und Diäthanolamin und Fettsäuren mit 8 bis 18 Koh- gemäß Beispiel 1 aufgearbeitet und das erhaltene

lenstoffatomen wie Laurinsäure. Harzpulver zu einem Plastisol verarbeitet. Das

Die Erfindung wird in üer, folgenden Beispielen 30 Plastisol wurde dann mechanisch geschlagen und

näher erläutert. Teile und Prozen.angaben beziehen der Schaum auf ein silikonbeschichtetes Papier auf-

sich. wenn nicht anders angegeben, auf das Gewicht. getragen und in einem Tunnelofen bei 140 C ge-

. -I₁ liert. Die Länge des Tunnelofens betrug 6 m; die

Beispiel 1 Auftragsgeschwindigkeit des Schaumes Immin.

Ein 120-1-Autoklav aus rostfreiem Stahl mit Pro- 35 Der fertige Schaumstoff besaß ein Raumgewicht

pellerrührer wurde mit 501 enlmineralisiertem Was- von 0,21 g/cm·¹ und hatte offene, feine und gleich-

ser, 2,5 kg Laurinsäure, 0,5 kg Natriumlaurylsulfat, mäßige Zellen. Die Oberfläche des Schaumstoffes

0,075 kg Diäthanollaurylamid, 0,1 kg Dinatrium- zeigte ein mattes und gleichmäßiges Aussehen und

phosphat und 0,020 kg Kaliumpersulfat beschickt. hatte einen weichen Griff.

Der Autoklav wurde evakuiert; dann wurden 20 kg 40 , . ,

monomeres Vinylchlorid eingebracht. Vergleichsversuche

Das Reaktionsgemisch wurde unter Rühren auf Es wurde das Verhalten eines Vinylharzplastisols 52 C gebracht. Nach 3stündiger Reaktion wurde entsprechend der USA.-Patentschrift 2 861 963 beim 1 1 einer 10%>igen Kaliumcarbonatlösung zugesetzt. mechanischen Schaumschlagen untersucht:
Diese Zugabe wurde jeweils nach einer Reaktions- 45 Verwendet wurde folgende Rezeptur entsprechend dauer von 6 und 9 Stunden wiederholt. Nach insge- Spalte 4, Zeile 42 bis 75 der USA.-Patentschrift:
samt 12 Stunden Reaktionszeit wurde ein Druckabfali registriert, der das Ende der Umsetzung anzeigte. Gewichwalc

Zur Stabilisierung des Latex wurden vor dem Ent- PVC-Harz H)O

gasen des restlichen Monomeren 21 einer 10%igen 50 Weichmacher (Octyldiphenylphosphat) . 139

Kaliumcarbonatlösung und 0,5 kg Laurinsäure kon- 2-basiscr-es Bleiohosnhit 6 6

densiert mit 8 Mol Äthylenoxid zugegeben. ·.·,,.-..

Das Gemisch aus Latex und Emulgator wurde in Athoxylierte Fettsaure 5,9

einen für diesen Zweck gebräuchlichen Zerstäubungs- Laurylsulfat 29,4

trockner gebracht und schließlich das gewonnene 55 Abfangmittel (Tetranatrium-Produkt in an sich üblicher Weise vermählen. äthylendiamino-tetraaeetat) 5,9

Ausgehend von dem vermahlenen Harz wurde in Viskosität des Plastisol 16 P

an sich bekannter Weise ein Plastisol aus 100 Teilen

Polyvinylchlorid + Emulgatoren, 40 Teilen Dioctyl- Das verwendete Polyvinylchloridharz war ein phthalat, 40 Teilen Butylbcnzylphthalat und 5 Teilen 60 weißes Pulver mit Korngröße etwa 10μηι, Schutt-Stabilisator (epoxydiertes Sojaöl) he-gestellt. Die Be- dichte 0,28 bis 0,34g/cnv^s, Viskositätszahl 120 bis standteile wurden 20 Minuten in einem Werner- 130, K-Wert 68 bis 70; pH-Wert des wäßrigen Kneter und dann weitere 20 Minuten im Vakuum Extrakts 8,5; hergestellt wie das im Beispiel 1 ververmischt. Das auf diese Weise erhaltene Plastisol wendete PVC, jedoch ohne die erfindungsgemäßen wurde dann z. B. mit einem Dan-Mixer mechanisch 65 Zusätze. Das Plastisol wurde unter den anmeldungsgeschlagen, gemäß eingehaltenen Bedingungen hergestellt und

Der erhaltene Schaum wurde mit einer Streich- dann geschlagen, und zwar einmal mit einem Laho-

maschinc auf eine Siliconpapierbahn aufgetragen und ratorium-Schaumschläger und das andere Mal mil

einem halbtechnischen mechanischen Schaumschläger.

Ergebnisse

a) Laboratoriums-Schaumschläger Peugimix,
Expansion null nach 20 Minuten.

b) Halbtechnischer mechanischer Schläger, Dan-Mixer; übliche Gebrauchsbedingungen, d. h. Luftdruck beim Eintritt 6 Bar; Gegendruck <Bar; Expansion null.

Das aus üblichem PVC-Harz unter Zusatz von Akylsulfat, Polyglykolderivat und Abfangmittel hergestellte Plastisol ließ sich durch einfaches mechanisches Schlagen nicht zu einem Schaumstoff oder zelligen Produkt verarbeiten.

Claims

Patentanspruch:

Vinylharzpulver in Form eines Polymerisats oder Copolymerisate von Vinylchlorid zur Her-Stellung von Schaumstoffen aus einem Plastisol, enthaltend ein Alkalialkylsulfat und eine nichtionische grenzflächenaktive Substanz, mittels Schaumschlagen und Gelieren, dadurch gekennzeichnet, daß es auf 100 Teile Harz ίο 1 bis 10 Teile Alkaiialkylsulfat, 1 bis 15 Teile Alkalimetallseife, 0,1 bis 4 Teile Alkanolamid und 0,2 bis 4 Teile Kondensationsprodukt eines Alkylenoxids mit einem Alkohol, Phenol oder einer Säure an der Oberfläche der Harzteilchen adsorbiert enthält.