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VERWANDTE
ANMELDUNGEN
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Diese
Anmeldung ist berechtigt und beansprucht hierdurch den Anmeldetag
der provisorischen Anmeldung mit der Nr. 60/230,659, "METHOD FOR PRODUCING
A PVC RESIN THAT PROVIDES ENHANCED PERFORMANCE CHARACTERISTICS FOAM
APPLICATIONS" eingereicht
am 7. September 2000, von Michael T. Moran, Thomas E. Moses and
Sherry Rohn Clancy.
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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Diese
Erfindung betrifft eine Polyvinylchloriddispersion (PVC) und Mischharzzusammensetzungen und
eine Zubereitung und Verwendung solcher Zusammensetzungen in der
Herstellung von geweißtem PVC-Schaum.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Polyvinylchloridschaumverfahren
(PVC-Schaumverfahren) erfordern häufig einen hohen Grad an Weißheit im
fertigen Schaumprodukt ohne Opferung der Verfahrensleistungseigenschaften,
wie Aktivierungsniveaus, Zellstruktur, Überblasschutz und dergleichen.
Das in dem Verfahren verwendete PVC-Harz ist einer der Bestandteile,
die hauptsächlich
für diese
Leistungseigenschaften verantwortlich sind. Bislang ist versucht worden,
die gewünschten
Eigenschaften durch die Verwendung von Additiven, wie Blasagentien,
Aktivatoren, Pigmenten, wie Titandioxid, und dergleichen, zu steuern.
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Es
ist klar wünschenswert,
die verbesserte Weißheit
ohne die Verwendung oder mit der Verwendung von reduzierten Mengen
dieser zugefügten
Materialien zu erreichen.
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Gemäß dieser
Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt zum Herstellen eines
geweißten
Polyvinylchloridschaums, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt eines
Integrierens in ein Plastisol enthaltend trockenes, teilchenförmiges Polyvinylchloriddispersionsharz,
von etwa 0,01 bis etwa 5 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteilen des
trockenen, teilchenförmigen
Polyvinylchloriddispersionsharzes wenigstens eines ersten Additivs,
das ausgewählt
wird aus der Gruppe bestehend aus einem Sulfonsäurederivat mit der Formel R-SO3M, wobei R eine Alkyl-, Alkylaryl oder eine
Arylalkylgruppe enthaltend 1 bis 12 Kohlenstoffatome ist, die ebenfalls eine
oder mehrere weitere funktionelle Gruppen, wie Hydroxyl, Carboxyl
oder dergleichen, enthalten kann, und wobei M ausgewählt wird
aus Wasserstoff und einwertigen Metallen, einem Sulfinsäurederivat
mit der Formel R-SO2M, wobei R eine Alkyl-,
Alkylaryl- oder
eine Arylalkylgruppe bestehend aus 1 bis 12 Kohlenstoffatomen ist,
die ebenfalls weitere funtionelle Gruppen, wie Hydroxyl, Carboxyl
und dergleichen, enthalten kann, und wobei M ausgewählt wird
aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff und einwertigen Metallen,
und Mercaptoessigsäurenatriumsalz,
und optional integrierend wenigstens ein zweites Additiv, das ausgewählt wird
aus der Gruppe bestehend aus wenigstens einem wasserlöslichen
Metallsalz, ausgewählt
aus der Gruppe bestehend aus wasserlöslichen Salzen von Alkalimetallen,
Erdalkalimetallen und Übergangsmetallen,
und t-Butylhydroperoxid, und eines Erwärmens des Plastisols, um eine
Expansion in geweißten
Polyvinylchloridschaum zu bewirken.
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Bevorzugt
enthält
das Plastisol etwa 15 bis 75 Gew.-% trockenes, teilchenförmiges Polyvinylchloriddispersionsharz
basierend auf dem Gewicht des Plastisols.
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Praktischerweise
umfaßt
das trockene, teilchenförmige
Polyvinylchloriddispersionsharz Harzteilchen mit einem durchschnittlichen
Teilchendurchmesser von etwa 0,1 bis etwa 10 Mikrometer.
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Vorteilhaft
wird das wenigstens eine erste Additiv ausgewählt aus der Gruppe bestehend
aus Natriummethansulfoxylat, Natriumformaldehydsulfoxylat, Natriumformaldehydbisulfit,
Natriumtoluolsulfoxylat, Natriumacetonbisulfit, Natriummethanbisulfit
und Mercaptoessigsäurenatriumsalz.
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Bevorzugt
ist das zweite Additiv vorhanden.
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Praktischerweise
enthält
das Plastisol wenigstens etwa 0,001 Gewichtsteile des wenigstens
einen zweiten Additivs pro 100 Gewichtsteile des trockenen, teilchenförmigen Polyvinylchloriddispersionsharzes.
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Vorteilhafterweise
ist das Additiv wenigstens ein wasserlösliches Metallsalz, das ausgewählt wird
aus der Gruppe bestehend aus wasserlöslichen Salzen von Alkalimetallen,
Erdalkalimetallen und Übergangsmetallen.
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Praktischerweise
ist das wenigstens eine wasserlösliche
Metallsalz ein wasserlösliches
Salz von Natrium, Kalium, Calcium, Zink, Zinn, Nickel oder Kobalt.
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Bevorzugt
ist das wenigstens eine wasserlösliche
Metallsalz ein Chlorid, Chlorat, Hydroxid, Nitrat, Borat, Iodat,
Thiosulfat oder Sulfat.
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Praktischerweise
ist das wenigstens eine zweite Additiv t-Butylhydroperoxid.
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Bevorzugt
eines oder beide der ersten und zweiten Additive wird bzw. werden
zu einer Polymerisationsrezeptur zur Herstellung des trockenen,
teilchenförmigen
Polyvinylchloriddispersionsharzes zugefügt.
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Vorteilhaft
wird eines oder werden beide der ersten und zweiten Additive zu
einem Polyvinylchloridlatex zur Herstellung des trockenen, teilchenförmigen Polyvinylchloriddispersionsharzes
zugegeben.
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Gemäß einer
weiteren Erscheinung dieser Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung
eines geweißten
Polyvinylchloridschaums bereitgestellt, wobei das Verfahren die
Schritte umfaßt
eines Integrierens in ein Plastisol enthaltend trockenes, teilchenförmiges Polyvinylchloriddispersionsharz
und trockenes, teilchenförmiges
Polyvinylchloridmischharz, von etwa 0,01 bis etwa 5 Gewichtsteilen
pro 100 Gewichtsteilen des trockenen, teilchenförmigen Polyvinylchloridmischharzes
wenigstens eines ersten Additivs, das ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend
aus einem Sulfonsäurederivat
mit der Formel R-SO3M, wobei R eine Alkyl-,
Alkylaryl- oder eine Arylalkylgruppe enthaltend 1 bis 12 Kohlenstoffatome
ist, die ebenfalls eine oder mehrere weitere funktionelle Gruppen,
wie Hydroxyl- Carboxyl oder dergleichen, enthalten kann, und wobei
M ausgewählt
wird aus Wasserstoff und einwertigen Metallen, einem Sulfinsäurederivat
mit der Formel R-SO2M, wobei R eine Alkyl-, Alkylaryl-
oder eine Arylalkylgruppe bestehend aus 1 bis 12 Kohlenstoffatomen
ist, die ebenfalls weitere funktionelle Gruppen, wie Hydroxyl, Carboxyl
und dergleichen, enthalten kann, und wobei M ausgewählt wird
aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff und einwertigen Metallen,
und Mercaptoessigsäurenatriumsalz,
und optional integrierend wenigstens ein zweites Additiv, das ausgewählt wird
aus der Gruppe bestehend aus wenigstens einem wasserlöslichen
Metallsalz, ausgewählt
aus der Gruppe bestehend aus wasserlöslichen Salzen von Alkalimetallen,
Erdalkalimetallen und Übergangsmetallen,
und t-Butylhydroperoxid, und eines Erwärmens des Plastisols, um eine
Expansion in geweißten
Polyvinylchloridschaum zu bewirken.
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Bevorzugt
umfaßt
das trockene, teilchenförmige
Polyvinylchloridmischharz Harzteilchen mit einem durchschnittlichen
Teilchendurchmesser von etwa 20 bis etwa 40 μm.
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Vorteilhaft
liegt das trockene, teilchenförmige
Polyvinylchloridmischharz in dem Plastisol in einer Menge von bis
zu 50 Gew.-% des trockenen, teilchenförmigen Polyvinylchloridharzes
im Plastisol vor.
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Praktischerweise
ist das wenigstens eine zweite Additiv vorhanden.
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Bevorzugt
enthält
das Plastisol wenigstens etwa 0,001 Gewichtsteile des zweiten Additivs
pro 100 Gewichtsteilen des trockenen, teilchenförmigen Polyvinylchloridmischharzes.
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Vorteilhaft
wird eines oder werden beide der ersten und zweiten Additive zu
einer Polymerisationsrezeptur zur Herstellung des trockenen, teilchenförmigen Polyvinylchloridmischharzes
zugefügt.
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Praktischerweise
wird eines oder werden beide der ersten und zweiten Additive zu
einer Polyvinylchloridslurry zur Herstellung des trocken, teilchenförmigen Polyvinylchloridmischharzes
zugefügt.
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Praktischerweise
wird das Plastisol auf eine Temperatur von etwa 180 bis etwa 210°C erwärmt, um eine
Expansion des Plastisols in geweißten Polyvinylchloridschaum
zu bewirken.
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Gemäß einer
weiteren Erscheinung dieser Erfindung wird ein trockenes, teilchenförmiges Polyvinylchloriddispersionsharz
zur Verwendung in der Herstellung von geweißtem Polyvinylchloridschaum
bereitgestellt, umfassend Vinylchloridpolymer und etwa 0,01 bis
etwa 5 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile des trockenen, teilchenförmigen Polyvinylchloriddispersionsharzes
wenigstens eines ersten Additivs, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend
aus einem Sulfonsäurederivat
mit der Formel R-SO3M, wobei R eine Alkyl-,
Alkylaryl- oder eine Arylalkylgruppe enthaltend 1 bis 12 Kohlenstoffatomen
ist, die ebenfalls eine oder mehrere weitere funktionelle Gruppen,
wie Hydroxyl, Carboxyl oder dergleichen, enthalten kann, und wobei
M ausgewählt
ist aus Wasserstoff und einwertigen Metallen, einem Sulfinsäurederivat
mit der Formel R-SO2M, wobei R eine Alkyl-,
Alkylaryl- oder eine Arylalkylgruppe bestehend aus 1 bis 12 Kohlenstoffatomen
ist, die ebenfalls weitere funktionelle Gruppen, wie Hydroxyl, Carboxyl
und dergleichen, enthalten kann, und wobei M ausgewählt ist
aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff und einwertigen Metallen,
und Mercaptoessigsäurenatriumsalz,
und optional enthaltend wenigstens ein zweites Additiv, das ausgewählt ist
aus der Gruppe bestehend aus wenigstens einem wasserlöslichen
Metallsalz, ausgewählt
aus der Gruppe bestehend aus wasserlöslichen Salzen von Alkalimetallen,
Erdalkalimetallen und Übergangsmetallen,
und t-Butylhydroperoxid.
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Bevorzugt
umfaßt
das Harz Harzteilchen mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser
von etwa 0,1 bis etwa 10 μm.
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Praktischerweise
ist das wenigstens eine erste Additiv ausgewählt aus der Gruppe bestehend
aus Natriummethansulfoxylat, Natriumformaldehydsulfoxylat, Natriumformaldehydbisulfit,
Natriumtoluolsulfoxylat, Natriumacetonbisulfit, Natriummethanbisulfit
und Mercaptoessigsäurenatriumsalz.
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Vorteilhaft
ist das wenigstens eine zweite Additiv vorhanden.
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Praktischerweise
enthält
das Harz wenigstens etwa 0,001 Gewichtsteile des wenigstens einen
zweiten Additivs pro 100 Gewichtsteilen des trockenen, teilchenförmigen Polyvinylchloriddispersionsharzes.
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Bevorzugt
ist das wenigstens eine zweite Additiv wenigstens ein wasserlösliches
Metallsalz, das ausgewählt
ist aus der Gruppe bestehend aus wasserlöslichen Salzen von Alkalimetallen,
Erdalkalimetallen und Übergangsmetallen.
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Vorteilhafterweise
ist das wenigstens eine wasserlösliche
Metallsalz ein wasserlösliches
Salz von Natrium, Kalium, Calcium, Zink, Zinn, Nickel oder Kobalt.
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Praktischerweise
ist das wenigstens eine wasserlösliche
Metallsalz ein Chlorid, Chlorat, Hydroxid, Nitrat, Borat, Iodat,
Thiosulfat oder Sulfat.
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Bevorzugt
ist das wenigstens eine zweite Additiv t-Butylhydroperoxid.
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Die
Erfindung betrifft ebenfalls ein trockenes, teilchenförmiges Polyvinylchloridmischharz
zur Verwendung in einem Plastisol enthaltend trockenes, teilchenförmiges Polyvinylchloriddispersionsharz
für die
Herstellung von geweißtem
Polyvinylchloridschaum, wobei das trockene, teilchenförmige Polyvinylchloridmischharz Vinylchloridpolymer
und etwa 0,001 bis etwa 5 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteilen des
trockenen, teilchenförmigen
Polyvinylchloridmischharzes wenigstens eines ersten Additivs umfaßt, das
ausgewählt
ist aus der Gruppe bestehend aus einem Sulfonsäurederivat mit der Formel R-SO3M, wobei R eine Alkyl-, Alkylaryl- oder eine
Arylalkylgruppe enthaltend 1 bis 12 Kohlenstoffatome ist, die ebenfalls
eine oder mehrere weitere funktionelle Gruppen, wie Hydroxyl, Carboxyl
oder dergleichen, enthalten kann, und wobei M ausgewählt ist
aus Wasserstoff und einwertigen Metallen, einem Sulfinsäurederivat
mit der Formel R-SO2M, wobei R eine Alkyl-, Alkylaryl- oder eine Arylalkylgruppe
bestehend aus 1 bis 12 Kohlenstoffatomen ist, die ebenfalls weitere
funktionelle Gruppen, wie Hydroxyl, Carboxyl und dergleichen, enthalten
kann, und wobei M ausgewählt
ist aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff und einwertigen Metallen,
und Mercaptoessigsäurenatriumsalz,
und optional umfassend wenigstens ein zweites Additiv, das ausgewählt ist
aus der Gruppe bestehend aus wenigstens einem wasserlöslichen
Metallsalz, ausgewählt
aus der Gruppe bestehend aus wasserlöslichen Salzen von Alkalimetallen,
Erdalkalimetallen und Übergangsmetallen,
und t-Butylhydroperoxid.
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Bevorzugt
umfaßt
das Harz Harzteilchen mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser
von etwa 20 bis 40 μm.
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Praktischerweise
ist das wenigstens eine erste Additiv ausgewählt aus der Gruppe bestehend
aus Natriummethansulfoxylat, Natriumformaldehydsulfoxylat, Natriumformaldehydbisulfit,
Natriumtoluolsulfoxylat, Natriumacetonbisulfit, Natriummethanbisulfit
und Mercaptoessigsäurenatriumsalz.
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Bevorzugt
ist das wenigstens eine zweite Additiv vorhanden.
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Praktischerweise
enthält
das Harz wenigstens etwa 0,001 Gewichtsteile des zweiten Additivs
pro 100 Gewichtsteilen des trockenen, teilchenförmigen Polyvinylchloridmischharzes.
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Bevorzugt
ist das zweite Additiv wenigstens ein wasserlösliches Metallsalz ausgewählt aus
der Gruppe bestehend aus wasserlöslichen
Metallsalzen von Alkalimetallen, Erdalkalimetallen und Übergangsmetallen.
-
Vorteilhaft
ist das wenigstens eine wasserlösliche
Metallsalz ein wasserlösliches
Salz von Natrium, Kalium, Calcium, Zink, Zinn, Nickel oder Kobalt.
-
Praktischerweise
ist das wenigstens eine wasserlösliche
Metallsalz ein Chlorid, Chlorat, Hydroxid, Nitrat, Borat, Iodat,
Thiosulfat oder Sulfat.
-
Vorteilhaft
ist das wenigstens eine zweite Additiv t-Butylhydroperoxid.
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Gemäß einer
weiteren Erscheinung dieser Erfindung wird ein PVC-Plastisol bereitgestellt
zur Verwendung in der Herstellung eines geweißten PVC-Schaums, umfassend
ein trockenes, teilchenförmiges
PVC-Dispersionsharz und:
- (i) etwa 0,01 bis
etwa 5 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile eines trockenen, teilchenförmigen PVC-Disperionsharzes
wenigstens eines Additivs ausgewählt
aus der Gruppe bestehend aus:
- a) einem Sulfonsäurederivat
mit der Formel R-SO3M, wobei R eine Alkyl-,
Alkylaryl- oder eine Arylalkylgruppe enthaltend 1 bis 12 Kohlenstoffatome
ist, die ebenfalls eine oder mehrere weitere funktionelle Gruppen, wie
Hydroxyl, Carboxyl oder dergleichen, enthalten kann, wobei M ausgewählt ist
aus Wasserstoff und einwertigen Metallen;
- b) einen Sulfinsäurederivat
der Formel R-SO2M, wobei eine R eine Alkyl-,
Alkylaryl- oder eine Arylalkylgruppe bestehend aus 1 bis 12 Kohlenstoffatomen
ist, die ebenfalls weitere funktionelle Gruppen, wie Hydroxyl, Carboxyl
und dergleichen, enthalten kann, und wobei M ausgewählt ist
aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff und einwertigen Metallen;
- c) Mercaptoessigsäurenatriumsalz,
und
- (ii) optional umfassend wenigstens ein zweites Additiv ausgewählt aus
der Gruppe bestehend aus:
- a) wenigstens einem wasserlöslichen
Metallsalz ausgewählt
aus der Gruppe bestehend aus wasserlöslichen Salzen von Alkalimetallen,
Erdalkalimetallen und Übergangsmetallen;
und
- b) t-Butylhydroperoxid.
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In
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung können
verbesserte Schaumeigenschaften eines PVC-Schaums erzielt werden
durch Zufügen
wenigstens einer Schwefelverbindung ausgewählt aus Sulfonsäurederivaten,
Sulfonsäurederivaten
und Mercaptoessigsäurenatriumsalz,
und optional Zufügen
wenigstens eines wasserlöslichen
Metallsalzes und t-Butylhydroperioxid,
direkt oder indirekt, zu wenigstens einer PVC-Dispersionsharzpolymerisationsrezeptur
oder einem -latex, oder zu einer PVC-Mischharzpolymerisationsrezeptur
oder einer -slurry, oder zu einem PVC-Plastisol enthaltend ein PVC-Dispersionsharz
und optional enthaltend ein PVC-Mischharz und Erwärmen des
Plastisols, um einen geweißten
Schaum herzustellen. Der Begriff „Dispersionsharz" wird verwendet,
um jegliches PVC-Harz zu beschreiben, das durch eine Emulsion, eine
Mikrosuspension oder ein HYBRID, registrierte Marke von Occidental
Chemical Corporation, bezüglich ihres
PVC-Disperionsharzpolymerisationsverfahrens hergestellt wird. Typischerweise
wird das Plastisol auf eine Temperatur von etwa 180 bis etwa 210°C für eine Zeit
von etwa 0,75 bis etwa 1,75 Minuten erwärmt.
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Typischerweise
enthält
das Plastisol etwa 15 bis etwa 75 Gew.-% des PVC-Dispersionsharzes
basierend auf dem Gesamtgewicht der Plastisolbestandteile. Das PVC-Dispersionsharz
umfaßt
PVC-Harzteilchen mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser
von etwa 0,1 bis etwa 10 μm.
Das Plastisol kann ebenfalls PVC-Mischharz enthalten. Typischerweise
umfaßt
das PVC-Mischharz PVC-Harzteilchen mit einem durchschnittlichen
Teilchendurchmesser von etwa 20 bis etwa 40 μm und ist in dem Plastisol in
einer Menge von bis zu etwa 50 Gew.-% des trockenen PVC-Harzes in
dem Plastisol vorhanden.
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In
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden die Schwefelverbindungen alleine
oder in Kombination mit wasserlöslichen
Metallsalzen und/oder t-Butylhydroperoxid verwendet. Die Schwefelverbindungen
werden ausgewählt
aus der Gruppe bestehend aus Sulfonsäurederivaten, Sulfinsäurederivaten
und Mercaptoessigsäurenatriumsalz.
Die Sulfonsäurederivate
weisen im allgemeinen die Formel R-SO3M
auf, wobei R eine Alkyl-, Alkylaryl- oder eine Arylalkylgruppe enthaltend
1 bis 12 Kohlenstoffatomen ist, die ebenfalls eine oder mehrere
weitere funktionelle Gruppen, wie Hydroxyl, Carboxyl oder dergleichen, enthalten
kann, und wobei M ausgewählt
ist aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff und einwertigen Metallen.
Bevorzugt ist M ausgewählt
aus Wasserstoff, Natrium und Kalium.
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Die
Sulfinsäurederivate
weisen im allgemeinen die Formel R-SO2M
auf, wobei R eine Alkyl-, Alkylaryl- oder eine Arylalkylgruppe enthaltend
1 bis 12 Kohlenstoffatome ist, die ebenfalls eine oder mehrere weitere funktionelle
Gruppen, wie Hydroxyl, Carboxyl oder dergleichen, enthalten kann,
und wobei M ausgewählt
ist aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff und einwertigen Metallen.
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Bevorzugt
ist M ausgewählt
aus Wasserstoff, Natrium und Kalium.
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Mercaptoessigsäurenatriumsalz
ist ebenfalls effektiv.
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Diese
Schwefelverbindungen sind effektive Weißmacher, wenn sie alleine gemäß der vorliegenden
Erfindung verwendet werden. Diese Schwefelverbindungen können zu
einer Polymerisationsrezeptur für
die Herstellung eines PVC-Dispersionsharzes oder eines PVC-Mischharzes zugegeben
werden, oder sie können
als ein Nachadditiv zu polymerisiertem Latex in der Herstellung
des PVC-Dispersionsharzes oder der -slurry in der Herstellung des
PVC-Mischharzes zugegeben werden. Die Schwefelverbindungen können ebenfalls
zum Plastisol zugegeben werden. In jedem Falle ist es notwendig,
daß die
Schwefelverbindungen verhältnismäßig einheitlich
im Material verteilt sind. Die Schwefelverbindungen werden in einer
Menge gleich etwa 0,01 bis etwa 5 Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile
des trockenen PVC-Dispersionsharzes im Plastisol, das für die Herstellung
des PVC-Schaums verwendet wird, zugegeben. Die besten Ergebnisse
werden im Bereich von 0,05 bis 0,5 Teilen pro 100 Teilen des trockenen
PVC-Disperionsharzes erhalten. Dies ist abhängig von der Menge des PVC-Dispersionsharzes,
die in dem Plastisol verwendet wird. Die Zugabe dieser Schwefelverbindungen
in diesem Gehalt erhöht
die Weißheit
des aus dem Plastisol hergestellten PVC-Schaums.
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Die
bevorzugten Schwefelverbindungen sind Natriummethansulfoxylat, Natriumformaldehydsulfoxylat,
Natriumformaldehydbisulfit, Natriumtoluolsulfoxylat, Natriumacetonbisulfit,
Natriummethanbisulfit und Mercaptoessigsäurenatriumsalz.
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Von
diesen sind Natriummethansulfonat und Natriumformaldehydsulfoxylat
bevorzugt.
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Das
wenigstens eine wasserlösliche
Metallsalz ist im allgemeinen ein wasserlösliches Salz eines ein- oder
zweiwertigen Alkalimetalls, Erdalkalimetalls oder Übergangsmetalls.
Bevorzugt ist das Metall Natrium, Kalium, Calcium, Zink, Zinn, Nickel
oder Kobalt. Typischerweise ist das Salz ein Chlorid, Chlorat, Hydroxid,
Nitrat, Borat, Iodat, Thiosulfat oder Sulfat, obwohl andere Salze
ebenfalls verwendet werden können,
vorausgesetzt, daß sie
die gewünschte
Löslichkeit
aufweisen. Der Begriff „wasserlösliche Salze" bezieht sich auf
die Fähigkeit
des Salzes, sich in der wäßrigen PVC-Dispersion
aufzulösen,
in der es verwendet wird.
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Die
Metallsalze und/oder das t-Butylhydroperoxid können zu einer Polymerisationsrezeptur
für die Herstellung
eines PVC-Dispersionsharzes oder eines PVC-Mischharzes zugegeben
werden, oder sie können als
ein Nachadditiv zu einem polymerisierten Latex bei der Herstellung
des PVC-Disperionsharzes oder der -slurry bei der Herstellung des
PVC-Mischharzes
zugegeben werden. Die Metallionen können ebenfalls zum Plastisol
in einer öllöslichen
Form zugegeben werden. In jedem Falle ist es notwendig, daß die Salze
verhältnismäßig einheitlich
im Material verteilt sind. Typischerweise werden die Metallsalze
und/oder das t-Butylhydroperoxid in einer Menge von wenigstens etwa
0,001 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteilen des trockenen PVC-Dispersionsharzes
in dem Plastisol zugegeben. Bevorzugt werden die Metallsalze und/oder
das t-Butylhydroperoxid in einer Menge von etwa 0,01 bis etwa 0,1
Gewichtsteilen des trockenen PVC-Dispersionsharzes in dem Plastisol
zugegeben.
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Die
Verwendung von Metallsalzen, wenn sie alleine verwendet werden,
ist effektiv, um die Aktivierungstemperatur während des Schaumhärtungsverfahrens
zu reduzieren. Die Verwendung wenigstens eines der Metallsalze und
der Schwefelverbindungen in Kombination ist effektiv, um synergistisch
die Farbe zu verbessern und die Aktivierungstemperatur zu reduzieren,
die bei der Herstellung des PVC-Schaums erforderlich ist.
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Die
Verwendung von Metallsalzen alleine zeigt eine bemerkenswerte Verbesserung
bei der Schaumaktivierungstemperatur, und die Verwendung der Schwefelverbindungen
alleine zeigt eine bemerkenswerte Verbesserung der Schaumweißheit. Diese
Verbesserung der Farbe und der Aktivierungstemperatur wird es Zubereitern
erlauben, geringere Gehalte an bekannten Additiven zu verwenden,
wie Blasagens, Aktivator und Titanoxid. Die Verwendung solcher bekannten
Additive wird als gut bekannt betrachtet und muß nicht weiter diskutiert werden.
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Wünschenswerterweise
werden die Schwefelverbindungen und die Metallsalze und/oder t-Butylhydroperoxid
in Kombination für
die besten Ergebnisse verwendet. Die Verwendung dieser Additive
in Kombination resultiert in einer beträchtlichen und synergistischen
Verbesserung im Weißheitsgehalt
und einer Reduktion der Aktivierungstemperatur, die bei der Herstellung
eines PVC-Schaums erreichbar ist. In Tests von verschiedenen PVC-Schaumzubereitungen
wurde beobachtet, daß die
Zusammensetzungen und das Verfahren der vorliegenden Erfindung effektiv
sind, um in Verbesserungen bezüglich
der Aktivierungstemperaturen und der Weißheit in allen Fällen zu
resultieren. Während
eine Vielzahl von geschützten
PVC-Zubereitungen untersucht wurde, zeigten die Ergebnisse, daß die Verbesserung
mit allen Zubereitungen im wesentlichen die gleiche war. Die Ergebnisse
wurden ebenfalls leicht unter Verwendung einer generischen Standardschaumformulierung beobachtet,
die wie folgt war:
| Gewichtsteile |
PVC-Disperionsharz | 70 |
PVC-Mischharz | 30 |
DOP
(Dioctylphthalat) | 55 |
TiO2 (Weißmacher) | 5 |
CaCO3 | 25 |
Azodicarbonamid
(N2-Freisetzungsmittel, Blasagens) | 2 |
Zinkoxid
(Aktivator) | .05 |
Texanolisobutyrat*. | 5 |
- * Geliefert als KODAFLEX TXIB: KODAFLEX
TXIB ist eine Marke von Eastman Chemicals für 2,2,4-Trimethyl-1,3-pentandioldiisobutyrat
(Weichmacher)
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Es
wird erwähnt,
daß in
der allgemeinen Schaumformulierung sowohl ein PVC-Disperionsharz als auch
ein PVC-Mischharz in dem Plastisol eingeschlossen sind. Es wird
ebenfalls erwähnt,
daß ein Öl (Weichmacher),
Dioctylphthalat, ebenfalls eingeschlossen ist.
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Diese
Zubereitung ist repräsentativ
für Standardzubereitungen,
die verwendet werden, um die für
die Herstellung von PVC-Schaum verwendeten Plastisole herzustellen.
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Es
ist wünschenswert,
entweder das PVC-Dispersionsharz oder das PVC-Mischharz herzustellen,
um die gewünschte
Menge der Schwefelverbindungen und der wasserlöslichen Metallsalze und/oder
des t-Butylhydroperoxids einzuschließen, so daß in dem Plastisol die zugefügten Materialien,
d. h. die Schwefelverbindungen und das Metallsalz oder t-Butylhydroperoxid,
in dem Plastisol in den oben diskutierten Bereichen vorliegen.
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Die
Verwendung des PVC-Dispersionsharzes oder des PVC-Mischharzes oder
des PVC-Mischharzes enthaltend
die zugefügten
Materialien der vorliegenden Erfindung, um ein Plastisol herzustellen,
resultiert in eindeutiger Weise in der Gegenwart der gewünschten
Mengen an zugefügten
Materialien im Plastisol. Wie unten in den Beispielen beschrieben, werden
das PVC-Dispersionsharz und das PVC-Mischharz unter Verwendung einer
Sprühtrocknung
oder eines äquivalenten
Verfahrens getrocknet. Die resultierende Harze können dann in die Plastisolschaumzubereitungen
gemischt werden.
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Die
Verwendung dieser Plastisole resultiert dann in der Herstellung
eines Schaums, der weißer
ist, und der mit einer geringeren Aktivierungstemperatur als vergleichbare
Zubereitungen hergestellt werden kann, die die Additive der vorliegenden
Erfindung nicht einschließen.
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Die
Wirksamkeit der vorliegenden Erfindung wird in den in Beispiel I
gezeigten Tests unten demonstriert.
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Beispiel I
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In
Tests unter Verwendung der geschützten
Zubereitungen und der generischen Schaumzubereitung wurde in PVC-Dispersionslatices
unter Verwendung geschützter
Rezepturen polymerisiert. Additive der vorliegenden Erfindung wurden
entweder in das Polymerisationsverfahren integriert oder zum Latex
nach der Polymerisation zugefügt.
Der Latex wurde dann unter Verwendung eines Sprühtrocknungsverfahrens getrocknet. Die
resultierenden Harze wurden dann in Plastisolschaumzubereitungen
gemischt. Die Plastisole wurden auf ein organisches Filzsubstrat
unter Verwendung einer 10 mil Bird-Stange (bird bar) gegossen. Die
Konstruktion (das abgeschiedene Plastisol) wurde dann für 10 Sekunden
bei 200°C
geliert. Nach dem Kühlen
wurde ein PVC-Plastisolüberzug
auf die Oberseite der Schaumschicht unter Verwendung einer 10 mil
Bird-Stange gegossen. Die gesamte Konstruktion wurde dann für Zeiten
im Bereich von 1 Minute bis etwa 1 Minute 45 Sekunden verschmolzen.
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Die
Daten in Tabelle I wurden zu Vergleichszwecken hergestellt und verwendeten
eine Härtungszeit von
1 Minute 30 Sekunden. Nach dem Härten
konnten die Proben abkühlen,
und die Farbe des resultierenden Schaumes wurde unter Verwendung
eines Hunter Color Quest Sphere II mit DP-9.000 Kolorimeter, geliefert von
Hunter Associates, Reston, Virginia, gemessen. Vergleiche wurden
an den gleichen Rezepturen ohne die zugefügten Materialien gemäß der vorliegenden
Erfindung durchgeführt.
Geschützte
Zubereitungen wurden für
viele Tests verwendet. Die Farbverbesserung aufgrund der Additive
der vorliegenden Erfindung war in allen getesteten Zubereitungen
offensichtlich, einschließend
der obigen generischen Schaumzubereitung. Die Testergebnisse sind
in Tabelle I gezeigt. TABELLE
1 Verbesserung
gegenüber
Kontrolle
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Tabelle
I faßt
die Effekte der verschiedenen Additive bezüglich der Schaumfarbe zusammen.
Die Gehalte jedes Additivs sind gezeigt, und die Verbesserungen
bezüglich
der Farbe gegenüber
dem Basisharz werden als ΔWerte
ausgedrückt.
Der b-Wert und der Gelbheitsindex (Yid) sind Anzeichen der Gelbfärbung/Weißheit des
Schaums. Je niedriger der Wert, desto weniger gelb ist der Schaum.
Es ist im allgemeinen anerkannt, daß Unterschiede von weniger
als 0,5 auf der b-Skala und weniger als 0,8 auf der Yid-Skala nicht
signifikant sind.
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Als
eine Alternative zur Verwendung der Metallsalze kann t-Butylhydroperoxid
alleine oder in Kombination mit den anderen Metallsalzen verwendet
werden.
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Beispiel II
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Aktivierungsgeschwindigkeiten
wurden ebenfalls während
des Härtens
des Schaums beobachtet. Tabelle II zeigt die Gaszersetzung in einem
repräsentativen
behandelten Harz, das im Vergleich zu einem unbehandelten Harz behandelt
worden ist. Tabelle II zeigt den Gaszersetzungspeak als die Temperatur,
bei der die Gaszersetzung stattfindet. Es wird beobachtet, daß die Aktivierung
für das
behandelte Harz bei einer niedrigeren Temperatur ist. Tabelle
II
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Die
Testergebnisse in Tabelle II wurden bestimmt durch Differentialscanningkalorimetrie
von Schaumzubereitungen unter Verwendung eines behandelten und eines
unbehandelten Harzes. Das behandelte Harz zeigt eine Gaszersetzung
bei einer niedrigeren Temperatur als das unbehandelte Harz. Dies
zeigt eine schnellere Aktivierung. Die schnellere Aktivierung ist
hauptsächlich
aufgrund des Metallions oder des t-Butylhydroperoxids. Obwohl die
verbesserte Weißheit
durch eine schnellere Aktivierung beeinflußt werden kann, resultierend
in einer vollständigeren
Blasagenszersetzung, wird dies nicht durch die Anmelder so gesehen,
um der Hauptmechanismus für
die verbesserte Weißheit
in dieser Erfindung zu sein. Die getesteten Systeme schlossen ein
PVC-Mischharz ein, welches üblicherweise
verwendet wird, um die Viskosität
in Plastisolen zu reduzieren. Das Mischharz kann in Mengen bis zu
etwa 50 Gew.-% des trockenen PVC-Harzes im Plastisol zugegeben werden.
Typischerweise umfassen die Mischharzteilchen ein Harz mit einer
durchschnittlichen Teilchengröße von etwa
20 bis etwa 40 μm.
Tests wurden durchgeführt
durch Integration der Additivsysteme in eine Mischrezeptur. Dies
resultierte ebenfalls in einer verbesserten Weißheit und einer Aktivierungstemperaturreduktion
gegenüber
dem korrespondierenden, nicht behandelten Mischharz. Die Verbesserung
war nicht in der Größenordnung,
wie sie bei der Zugabe zum Dispersionsharz erzielt wird, jedoch
waren die Weißungs-
und Aktivierungseffekte beachtlich. Dies legte nahe, daß das Additivsystem
zu irgendeinem PVC-Harz zugegeben werden kann, um einen gewissen
Weißheitsgrad
und eine verbesserte Aktivierung zu erhalten.
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Wiederum
wird betont, daß die
Kombinationswirkung der zwei Additiven zusammen den höchsten Weißungsgrad
für das
System liefert.
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Beispiel III
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Tabelle
III zeigt den Weißheitsunterschied
zwischen einem Schaum hergestellt mit Additiven und einem Schaum
hergestellt ohne Additive, wobei andere Zubereitungsvariablen modifiziert
wurden. In dem gezeigten Test wurde eine Kaliumhydroxid/SFS(0,05/010)-Zugabe
während
des PVC-Polymerisationsverfahrens durchgeführt. Die Standardzubereitung
wurde zum Herstellen eines Schaums mit keinen Additiven der vorliegenden
Erfindung verwendet, während
Schaum hergestellt mit Additiven der vorliegenden Erfindung unter
Verwendung der gleichen Zubereitung getestet wurde, wobei jedoch
die Titanoxid-, Azodicarbonamid- und Zinkoxidgehalte um 33% reduziert
waren. Das Harz mit den Additiven der Erfindung und reduziertem
Titanoxid, Azodicarbonamid und Zinkoxid ergab eine Schaumfarbe,
die gegenüber
dem Standardzubereitungsschaum überlegen
war, trotz der Reduktion dieser Bestandteile. Blasverhältnisse
der zwei Schäume
waren vergleichbar. Dieses Phänomen
könnte
von besonderem Interesse für
die Formulierer sein, wenn es ein überlegenes Farbschaumprodukt
ermöglichen
würde,
das mit Kostenreduktionen herstellbar wäre, realisiert aus der reduzierten Verwendung
einiger kostspieliger Additivbestandteile. TABELLE
III
![Figure 00200001](https://patentimages.storage.googleapis.com/d8/3d/8f/d7ddf07998267f/00200001.png)
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Zum
Vergleich wurde eine Anzahl von Materialien getestet, die nicht
effektiv waren, um die Schaumfarbe zu verbessern. Diese Materialien
sind in Tabelle IV gezeigt. TABELLE
IV
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In
Tabelle V sind Materialien gezeigt, die die Schaumfarbe verschlechtern. TABELLE
V
- (In Vorlage taucht Tabelle V zweimal auf)
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Es
wird klar angenommen, daß die
Verwendung der Additive der vorliegenden Erfindung effektiv ist, um
die Weißheit
zu verbessern und die Aktivierungstemperatur für das Plastisol zu reduzieren.
Der resultierende PVC-Schaum weist verbesserte Weißheit auf
und stellt ein verbessertes Produkt dar, von dem angenommen wird,
daß es
mit niedrigeren Kosten herstellbar ist.
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Nachdem
die Erfindung nun beschrieben worden ist, wird darauf hingewiesen,
daß die
Ausführungsformen,
die oben diskutiert werden, vielmehr veranschaulichend als begrenzend
der Natur nach sind, und daß viele
Variationen und Modifikationen innerhalb des Umfangs der vorliegenden
Erfindung möglich
sind. Viele solche Variationen und Modifikationen können als
offensichtlich und wünschenswert
für Fachleute
auf dem Gebiet erscheinen, basierend auf der vorangegangenen Beschreibung
bevorzugter Ausführungsformen.
Nachdem die Erfindung beschrieben worden ist, wird folgendes beansprucht: