DE2360901C2

DE2360901C2 - Verfahren zur Herstellung überzogener expandierter Teilchen aus vinylaromatischen Polymeren

Info

Publication number: DE2360901C2
Application number: DE2360901A
Authority: DE
Inventors: Elizabeth Mary Timperley Cheshire Badley; John David Sale Cheshire Clarke; Michael John Lymm Cheshire Evans
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date: 1972-12-08
Filing date: 1973-12-06
Publication date: 1984-04-26
Also published as: IT1001198B; BE808164A; FR2209790A1; SE398239B; NL7316694A; ZA739287B; FR2209790B1; AU475223B2; NL175921C; GB1409285A; AU6329973A; DE2360901A1; NL175921B

Description

Die Herstellung von ccllularen Gegenständen aus expandierbaren Teilchen ist bekannt und geschieht im wesentlichen in zwei Stufen, nämlich _w

a) Vorexpandicren der expandierbaren Teilchen mit anschließender Alterung und

b) Erhitzen der vorexpandierten Teilchen in einer

Form, um eine cellulare Struktur zu erreichen.

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Für eine leichte Handhabbarkeit und zufriedenstellende Gegenstände ist es zweckmäßig, daß die Teilchen frei fließend sind und sie eine möglichst geringe Neigung zur Zusammenballung vor, während oder nach der Vorexpandierung besitzen. -ίο

Zur Beschichtung expandierbarer Teilchen aus vinylaromatischen Polymeren wurden bereits langkettige Säureamide (BE-PS 6 51211), Dimethyl- bzw. Diphenylpolyslloxanc (US-PS 30 86 885), Perfiuoroctansäure (US-PS 30 56 752). Homo- oder Copolymere von Styrol (GB- -r, PS 8 17 981), Polyäthylen-Wachse (GB-PS 10 12 277) und amorphe wasserhaltige Calclumsllicoalumlnatc (US-PS 34 44 104) angewandt. Aus der GB-PS 12 89 466 Ist eine Beschichtung für expandlcrbare Polymer-Teilchen aus

a) Polyolester langkettlger Carbonsäuren,

b) Weichmacher und gegebenenIaIIs

c) Glycerylmonostearat bekannt.

Der Weichmacher für diese Beschichtungsmasse Ist eine essentielle Komponente. Diese bekannte Beschlchtungsmasse wird in Form einer Flüssigkeit aufgetragen, so daß dort alle zusätzlichen Verfahrensmaßnahmen und Risiken mit den benötigten Verdünnungs- und Lösungsmitteln gegeben sind.

Aufgabe der Erfindung ist nun die Herstellung überzo- eo gener expandierbarer Polymer-Teilchen, bei dem es zu keinem Zusammenballen der expandierbaren Teilchen kommt und IUr welches keine Lösungs- oder Verdünnungsmittel benötigt werden.

Diese Aulgabe wird erllndungsgeniäß dadurch gelöst, *'> daß man auf die expandierbaren Teilchen von Polymeren vinylaromatischer Verbindungen eine Beschichtungsmasse aus

a) einem Gemisch der Mono-, Di- und Tristearate von Glycerin und

b) einem Metallstearat trocken aulbringt.

Die bevorzugten Mengen für die Glycerinstearat-Komponente und die Metallstearat-Komponente sind in den Unteransprüchen angegeben.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren treten keine Zusammeiiballungen der expandierbaren Teilchen auf. Die Zeit, die der Formkörper bis zum Ausformen In der Form verbringen muß, um für die Handhabung entsprechend abgekühlt zu sein. Ist gegenüber dem Stand der Technik herabgesetzt, d. h. bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann der geformte Körper, nachdem die Zellenstruktur mit der Atmosphäre ins Gleichgewicht gekommen ist, ausgeformt werden.

Als Komponente a) bei der erfindungsgemäß angewandten Beschichtungsmasse bevorzugt man ein Handelsprodukt, welches aus zumindest 30 bis 40% Glycerylmonostearat, Rest Dl- und Tristearat und etwas freiem Glycerin besteht. Die bevorzugte Menge an Komponente a) beträgt 0,2 bis 0,7 Gew.-¹V,, bezogen auf expandierbare Teilchen.

Das Meiallstearat kann wasserlöslich oder wasserunlöslich sein. Die wasserlöslichen Stcaratc, z. B. Natriumoder Kallumstearat, geben den Fließcigcnschalien der virexpandlerten Teilchen eine deutliche Verbesserung, aK:r die Verbesserung ist noch stärker, wenn man ein wasserunlösliches Stearat anwendet, wie z. B. Calciumodcr Zinkstcarat. Wenn man wünscht, kann man auch eine Mischung von wasserlöslichen und wasserunlöslichen Stearaten anwenden, z. B. eine Mischung aus Natrium- und Zinkstearat.

Ein besonderer Vorteil der crflndungsgemäß verwendeten Überzi'gsmassc besteht darin, daß man sie auf die expandlerbarcn Teilchen mit Hilfe einer Vorrichtung zum Trockenübcrzlehen aulbringen kann und dabei die teure und umstilndllche Anwendung von Lösungsmitteln oder nlcht-wäßrlgen Flüssigkeiten nach dem bekannten Verfahren vermeldet. Falls gewünscht, kann jedoch In der Überzugsmasse ein Lösungsmittel oder eine nichtwäßrige Flüssigkeit vorhanden sein.

Der Ausdruck »Polymer einer vinylaromatischen Verbindung« schließt Homopolymere von vinylaromatischen Verbindungen sowie Copolymere mit olefinisch ungesättigten Monomeren ein. Selbstverständlich können die vinylaromatischen Verbindungen Alkylsubstituenten an der Vlnylgruppe haben, z. B. Methyl- und Äthylgruppen. Beispiele für vinylaromatisch·^ Verbindungen sind Styrol, oc-Methylstyrol, die Vlnyltoluole und die halogensubstituierten Styrole. Aus wirtschaftlichen Gründen ist das vorzugsweise angewandte Polymere Polystyrol; daher bezieht sich die folgende nähere Beschreibung aus Gründen der Einfachheit auf Polystyrol.

Bekanntlich enthalten expandierbare Polystyrolteilchen ein verdamplbares expandierendes Agens (Treibmittel). Dieses bewirkt, daß die Teilchen sich durch Wärme oder Dampf ausdehnen oder aufschäumen. Das Treibmittel kann eine Substanz sein, deren Siedepunkt oder Siedeberelch bei normalem Druck < 100⁰C Ist und die Im wesentlichen keine Lösungsmittelwirkung auf das Polystyrol besitzt. Beispiele für Treibmittel sind gesättigte aliphatisch^ oder cycloaliphatische Kohlenwasserstoffe mit 3 bis 7 Kohlenstoffatomen, wie z. B. Propan, Butan, Pentan und Cydohexan. oder Halogenkohlenwasserstoffe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, z. B. Fluorkohlenwasserstofle, oder auch Petrolüther. Die Menge an Treibmittel, das In den Teilchen vorhanden Ist. sollte

ausreichen, um eine cellulare Masse zu erzeugen, sollte aber im allgemeinen bis zu einer Menge von 2 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Polymere, vorhanden sein.

Die expandierbaren Teilchen werden gewöhnlich In Form von KOgelchen oder Perlen hergestellt und zwar mit Hilfe von Suspensions- oder Emulslons-Polymerisatlonsverfahren, wobei das Treibmittel, wie Pentan oder Pentan/Isopentan-Gemisch, während oder nach der Polymerisation zugesetzt wird.

Die Überzugsmasse kann auf die expandierenden Teilchen in üblicher Welse aufgebracht werden und zwar die Bestandteile getrennt oder zusammen. Es Ist jedoch sehr vorteilhaft, sie zusammen aufzutragen In Form eines trockenen Überzuges. Wenn gewünscht, kann die Überzugsmasse ein Schlamm oder eine Lösung εεΐη, wozu eine leicht verdamplbare, nicht-wäßrl^e Flüssigkeit die keine lösende Wirkung auf die expandierbaren Teilchen besitzt, dient, z. B. ein niedriger Alkohol wie Methanol, Äthanol, Isopropanol oder ein allphatlscher Kohlenwasserstoff, z. B. Hexan, Heptan oder Petroläther.

Die erfindungsgemäß überzogenen expandierbaren Teilchen können leicht einer Vorexpansion und einem Formverfahren unterworfen werden ohne zusammenzuballen oder auf andere Weise In einer Vorrichtung zu stören, die die expandierten Perlen in die Form befördert. Das Fließen der rohen Perlen, d. h. vor der Vorexpansion, erfolgt ausgezeichnet und verursacht keine Schwierigkeit. Die angewandte Überzugsmasse erhöht die Leistung einer gegebenen Form, Indem die Zeit für die Kühlung der Form bzw. des Formkörpers geringer sein kann. Dies hat überraschenderweise keine nachteilige Wirkung aul die Festigkeit der Gegenstände.

Die Erfindung wird durch die nachstehenden Beispiele erläutert.

Beispiele 1 bis 3

Expandierbare PolystyrolkUgelchen (97,25% mit einer Korngröße von 0,350 bis 0,850 mm), üle etwa 6 Gew.-% einer Mischung aus n-Pentan und Isopentan enthielten, wurden In einem Bandmischer mit einem trockenen Überzug versehen, der aus Glycerylstearat und einer Reihe von Metallstearaten bestand, deren Einzelheiten In der nachstehenden Tabelle angegeben sind.

Die überzogenen Kügelchen wurden vorexpandiert und zwar In einem kontinuierlichen Vorexpandler-Aggregat, wobei man ein Dampf/Luft-Gemlsch anwandte, um Kügelchen zu erhalten, die ein Raumgewicht von etwa 25 kg/m' hatten. Der Grad der Zusammenbailung der Kügelchen, ausgedrückt als Prozentsatz der gesamten Kügelchen, wurde bestimmt und Ist In der Tabelle für jedes Beispiel angegeben. Man ließ die vorexpandierten Kügelchen über Nacht altern und formte sie maschinell

-. In Blöcke von 304 · 456,4 · 25,4 mm In einer dampfbeheizten verschlossenen Form gemäß der üblichen Arbeitsweise. Die Zeit für die Kühlung der Form (d. h. die Zeit, die für den Block gebraucht wird, damit er mit der Atmosphäre ins Gleichgewicht kommen und ohne

" Verziehen entformt werden kann) wurde angegeben.

Zwei Handelsprodukte von Glycerylstearat wurden angewandt, nämlich

a) enthält mindestens 30 Gew.-% Glycerylmonostearat, wobei der Rest Glyceryldi- und -trlstearate und eine

• kleine Menge freies Glycerin (etwa 7 Gew.-%) 1st; und

b) enthält mindestens 40 Gew.-% Glycerylmonostearat, wobei der Rest Glyceryldi- und -tristearat, eine kleine Menge freies Glycerin (etwa 7 Gew.-%) und

¹Ii 6% Natriumstearat Ist.

Zum Vergleich wurden Kügelchen, die mit Glycerylstearat allein überzogen waren, dem oben beschriebenen Verfahren unterworfen und die Ergebnisse dieses Verglelchsversuches in der Tabelle unter der Bezeichnung

'> »Vergleich« angegeben.

Tabelle

Beispiel	Überzugsmasse (Gew.-%, bezogen auf Perlen)	% Zusammen ballung	Kühl zeit
Vergleich	a 0,5%	3,6	56 s
1	b 0,5%	1,2	48 s
2	a 0,5% + Zinkstearat 0,02%	0,9	48 s
3	b 0,5%	0.5	48 s

+ Zinkstearat 0,02%

Man sieht aus der Tabelle, daß die Anwesenheit eines Metallstearates In dem Überzug eine erhebliche Verrlnge-■» > rung der Kühlzelt in der Form ergibt. Die natürliche Neigung der vorexpandierten Kügelchen zurr. Zusammenballen wird auch wesentlich durch die Gegenwart eines Metallstearates, insbesondere Zinkstearat, herabgesetzt.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung überzogener, expandierbarer Teilchen eines Polymeren einer vinylaromatischen Verbindung mit Hilfe einer Überzugsmasse, enthaltend Polyol-Ester von Ci₆- bis C₂₀-Carbonsäuren, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Beschichtungsmasse aus

a) einem Gemisch der Mono-, Dl- und Tristearate von Glycerin und

b) einem MetaHstearat trocken auf die expandierbaren Teilchen aufbringt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Glycerinstearate in einer Menge von 0,01 bis 1 Gew.-%, bezogen auf expandierbare Teilchen, aulbringt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das Metallstearat in einer Menge von 0,005 bis 0,1 Gew.-%, bezogen aufcxpandlerbare Teilchen, aulbringt.

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