DE69922028T2

DE69922028T2 - Verfahren zur herstellung von expandierbaren poly(vinylaren)teilchen

Info

Publication number: DE69922028T2
Application number: DE69922028T
Authority: DE
Inventors: Florentine Michel BERGHMANS; Cornelis Karel BLEIJENBERG; Catharina Alphonsus METSAARS
Original assignee: Nova Chemicals International SA
Current assignee: Nova Chemicals International SA
Priority date: 1998-09-16
Filing date: 1999-09-14
Publication date: 2005-11-24
Anticipated expiration: 2019-09-15
Also published as: WO2000015702A1; CA2341275C; JP2002524637A; EP0987291A1; CA2341275A1; AU6466499A; DE69922028D1; MY125637A; KR100594911B1; TW496882B; BR9913762A; HUP0104205A3; PL346694A1; HU224057B1; NO20011319D0; EP1114088B1; CN1208380C; US6573306B1; KR20010073163A; AU759768B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von schäumbaren Polyvinylarenteilchen und ein Verfahren zum Schäumen dieser Teilchen sowie die Herstellung von geschäumten Gegenständen aus den so geschäumten Teilchen.
Seit vielen Jahren ist bekannt, dass Teilchen aus Polyvinylarenen, wie z.B. Polystyrol, schäumbar gemacht werden können und dass die so erhaltenen Teilchen bei der Herstellung von geschäumten Gegenständen verwendet werden können. In diesem Zusammenhang wird beispielsweise im US-Patent Nr. 2.681.321 ein Verfahren geoffenbart, bei dem Polystyrolteilchen flüssigen Kohlenwasserstoffen ausgesetzt und so behandelt werden, dass der flüssige Kohlenwasserstoff in den Polystyrolteilchen dispergiert wird. So hergestellte Teilchen enthalten im Allgemeinen 4 bis 8 Gew.-% flüssigen Kohlenwasserstoff, wie z.B. Butan, n-Pentan oder Gemische von Pentanen. Diese Teilchen können dann zu Kügelchen mit verringerter Dichte geschäumt werden. Die scheinbare Dichte von Verpackungsteilchen beträgt typischerweise 20 bis 60 kg/m³. Sobald sie geschäumt sind, werden die Teilchen in einer dampfbeheizten Form verschmolzen, um einen geschäumten Gegenstand mit gewünschter Gestalt zu erhalten.
Einer der Faktoren, der sich auf die Schäumung der Polystyrolteilchen auswirkt, ist die Menge an Kohlenwasserstofftreibmittel. Aus Kirk-Othmer, "Encyclopedia of Chemical Technology", 3. Ausg., Bd. 21, S. 838, geht hervor, dass die Dichte von Teilchen mit 5,7 Gew.-% n-Pentan typischerweise 1080 kg/m³ beträgt, während reine Polystyrolkügelchen einen Wert von 1050 kg/m³ aufweisen und ein einfaches Gemisch, worin das n-Pentan in Polystyrol gelöst ist, eine berechnete Dichte von 1020 kg/m³ besitzt. Läge das gesamte Pentan in Hohlräumen vor, würde die berechnete Dichte 1120 kg/m³ betragen. Also wurde angenommen, dass ein Teil des Kohlenwasserstofftreibmittels in kleinen Hohlräumen im Polystyrol vorliegt. Fachleute auf dem Gebiet der Erfindung werden erkennen, dass die oben genannten Dichtewerte Teilchendichten sind, die in scheinbare Dichten umgerechnet werden können. Eine Teilchendichte von 1050 kg/m³ entspricht einer scheinbaren Dichte von etwa 680 kg/m³.
Ein Nachteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass sich während des Transports und der Lagerung der ungeschäumten Teilchen Kohlenwasserstoffe aus den Teilchen, insbesondere aus den Hohlräumen, verflüchtigen können. Wenn die Teilchen bei schwankender Temperatur und/oder unterschiedlich lange transportiert und/oder gelagert werden, können die Mengen an beispielsweise zurückbehaltenem Pentan bedeutend variieren. Abgesehen von zusätzlichen Sicherheitsmaßnahmen, die während des Transports erforderlich sind, wie beispielsweise gasdichte Verpackung, kann sich solch eine Schwankung auch auf den nach dem Schäumen erhaltenen Schaumstoff auswirken.
Außerdem führt auch der Schäumvorgang selbst dazu, dass Kohlenwasserstoffe, die ursprünglich in den ungeschäumten Teilchen vorhanden sind, in die Umwelt abgegeben werden. Um die Abgabe zu verringern, wurden komplizierte Geräte entwickelt, um die abgegebenen Kohlenwasserstoffe für eine weitere Bearbeitung, d.h. Verbrennung, aufzufangen. Diese Geräte müssen in die Anlagen des Endanwenders, d.h. des Kunden, der die geschäumten Gegenstände herstellt, eingebaut werden. Dies verlangt von diesen Kunden zusätzliche Fachkenntnisse und Investitionen.
Die US-A-5.358.675 offenbart ein Verfahren, bei dem ein Polymermaterial, beispielsweise Polystyrol, in einem Extruder bei erhöhter Temperatur mit einem anderen Zweitphasenmaterial, beispielsweise einem Kautschuk, kombiniert wird. Das Gemisch wird bei einem Druck im Bereich von 800 bis 2000 psi (5.500 – 13.800 kPa) mit Stickstoff imprägniert. Die Gegenwart des Kautschuks ist erforderlich, um eine geeignete Zellengröße über 10 μm zu erhalten. Wenn kein Kautschuk zugesetzt wird, sind die erhaltenen Zellen zu klein. Obwohl durch das Verfahren dieses Dokuments die Umweltprobleme gelöst werden, erfordert es extrem hohen Druck. Nun wurde herausgefunden, dass Teilchen aus Polyvinylaren ohne diesen hohen Druck ausreichend geschäumt werden können.
Demgemäß stellt das vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von schäumbaren Polyvinylarenteilchen bereit, worin kompakte Polyvinylarenteilchen mit einem anorganischen, N₂- und/oder O₂-hältigen Gas bei einer Temperatur von unter 95 °C und bei einem Manometerdruck von 100 bis 2.000 kPa imprägniert werden.
Kompakte Polyvinylarenteilchen weisen geeigneterweise eine scheinbare Dichte von mehr als 600 kg/m³ auf. Im Allgemeinen liegt die scheinbare Dichte dieser Teilchen nicht über 700 kg/m³.
Typischerweise sind die kompakten Polyvinylarenteilchen der vorliegenden Erfindung vor dem Imprägnieren mit einem N₂- und/oder O₂-hältigen Gas nicht schäumbar. In der Praxis bedeutet das, dass sie, bezogen auf die Vinylarenmenge, weniger als 0,5 Gew.-%, noch bevorzugter weniger als 1 Gew.-%, flüchtige organische Verbindungen aufweisen. Insbesondere bevorzugt sind kompakte Polyvinylarenteilchen, die keinerlei flüchtige organische Verbindungen enthalten. Die Wassermenge in den kompakten Polyvinylarenteilchen liegt geeigneterweise nicht über 1 Gew.-%, bezogen auf die Menge an Vinylaren.
Die kompakten Polyvinylarenteilchen können durch verschiedene Verfahren hergestellt werden, einschließlich Massepolymerisation, Lösungspolymerisation und Suspensionspolymerisation oder durch gemischte Anwendung dieser Verfahren. Vorzugsweise wird die Polymerisation in einem Massepolymerisations- oder Suspensionspolymerisationsverfahren durchgeführt. Bei Masseverfahren wird die Polymerisation auf herkömmliche Weise durchgeführt, um kleine Teilchen ("Nibs") zu erhalten. Die Suspensionspolymerisation umfasst die Suspension von Vinylarenmonomeren in einer wässrigen Phase und die Polymerisation der suspendierten Tröpfchen. Beide Verfahren stellen sicher, dass in den Polymerteilchen ausreichend Hohlräume vorhanden sind, in die das anorganische, N₂- und/oder O₂-hältige Gas imprägniert werden kann.
Die Suspensionspolymerisation wird vorzugsweise in Gegenwart von Suspensionsstabilisatoren durchgeführt. Geeignete Suspensionsstabilisatoren sind auf dem Gebiet der Erfindung allgemein bekannt und umfassen Poly(vinylalkohol), Gelatine, Agar, Polyvinylpyrrolidin, Polyacrylamid, anorganische Stabilisatoren, wie z.B. Aluminiumoxid, Bentonit, Magnesiumsilicat, oder Phosphate, wie z.B. Tricalciumphosphat und/oder Dinatriumhydrogenphosphat, gegebenenfalls in Kombination mit einer der weiter oben genannten Stabilisatorverbindungen. Die Stabilisatormenge liegt geeigneterweise im Bereich von 0,1 bis 0,9 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der wässrigen Phase.
Die Suspensionspolymerisation wird geeigneterweise in zwei Temperaturphasen durchgeführt, wobei die Temperatur in der ersten Phase 85 bis 110 °C beträgt und in der zweiten Phase 115 bis 140 °C beträgt.
Die Polymerisation selbst ist auf dem Gebiet der Erfindung allgemein bekannt. Sie kann durch Wärme, durch radikalische Polymerisation oder durch anionische Polymerisation initiiert werden. Obwohl alle Verfahren eingesetzt werden können, wird radikalische Polymerisation bevorzugt. Geeignete Radikalinitiatoren können aus herkömmlichen Initiatoren für radikalische Polymerisation ausgewählt werden. Sie umfassen insbesondere organische Peroxyverbindungen, wie z.B. Peroxide, Peroxycarbonate und Perester. Typische Beispiele für diese Peroxyverbindungen sind C_6-20-Acylperoxide, wie z.B. Decanoylperoxid, Benzoylperoxid, Octanoylperoxid, Stearylperoxid, Perester, wie z.B. t-Butylperbenzoat, t-Butylperacetat, t-Butylperisobutyrat, t-Butylperoxy-(2-ethylhexyl)carbonat, Hydroperoxide und Dihydrocarbylperoxide, wie z.B. solche, die C_3-10-Hydrocarbylgruppierungen enthalten, einschließlich Diisopropylbenzolhydroperoxid, Di-t-butylperoxid, Dicumylperoxid oder Kombinationen daraus. Auch andere Initiatoren als Peroxyverbindungen sind möglich, wie beispielsweise α,α-Azobisisobutyronitril.
Das im Polymer des vorliegenden Verfahrens enthaltene Vinylaren besteht vorzugsweise hauptsächlich aus Styrol. Das Polyvinylaren kann bis zu 10 Mol-% einer weiteren monomerhältigen Vinylgruppe enthalten, wie beispielsweise Acrylnitril, Acryloder Methacrylsäuren oder -ester, substituiertes Styrol, wie z.B. Chlorstyrol oder α-Methylstyrol, oder Divinylbenzol. Vorzugsweise besteht das Vinylaren im Polyvinyl aren jedoch zu mehr als 99 Mol-% aus Styrol. Noch bevorzugter ist das Polyvinylaren reines Polystyrol.
Es kann von Vorteil sein, die Vinylarenmonomere in Gegenwart anderer Polymere, wie beispielsweise Polyphenylenoxid, zu polymerisieren. Geeignete Polyphenylenoxide wurden in der EP-A-350.137, EP-A-403.023 und EP-A-391.499 beschrieben. Das Polyphenylenoxid ist vorzugsweise, bezogen auf die Menge der Vinylarenmonomere, in einer Menge von 1 bis 30 Gew.-% vorhanden und kann die Steifheit des Polyvinylarenpolymers verbessern.
Die kompakten Polyvinylarenteilchen können verschiedene herkömmliche Additive enthalten. Solche Additive umfassen Kettenüberträger, Vernetzer und Nukleierungsmittel. Geeignete Beispiele für Kettenüberträger sind C_2-15-Alkylmercaptan, t-Butylmercaptan und n-Butylmercaptan. Weitere Mittel sind Pentaphenylethan und das Dimer von α-Methylstyrol. Beispiele für Vernetzer sind Butadien und Divinylbenzol. Nukleierungsmittel sind Mittel, welche die Zellenbildung fördern, und werden geeigneterweise, bezogen auf das Vinylaren, in einer Menge von 0,01 bis 3 Gew.-%, vorzugsweise 0,05 bis 2 Gew.-%, eingesetzt. Beispiele für Nukleierungsmittel sind fein dispergierte anorganische Verbindungen, organische Verbindungen und Polymerteilchen. Beispiele sind Carbonatverbindungen, wie z.B. Calciumcarbonat, Sulfatverbindungen, wie z.B. Bariumsulfat und Calciumsulfat, Silicatverbindungen, wie z.B. Talk, Ton, Magnesiumsilicat, amorphe Silicateilchen, Zeolithe, Diatomeenerde, Oxide, wie z.B. Magnesiumoxid und Titanoxid, Gemische aus Natriumbicarbonat und Citronensäure, organische bromidhältige Verbindungen, Naphthalinverbindungen, polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe, Ruß, Koks, künstliche Kohle, Graphit und Diamantstaub, Paraffin und Fettsäurederivate, wie z.B. Stearat- und Palmitatverbindungen. Beispiele für geeignete Polymerteilchen sind Polyvinylchlorid, Polypropylen, Polyethylen, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Kautschuk, Styrol-Butadien-Kautschuk, Styrol-Maleinsäureanhydrid-Copolymere und Cellulose. Weitere Beispiele umfassen polare Polymere, wie sie beispielsweise in der WO 98/01501 beschrieben sind, wie z.B. Stärke und durch Veresterung oder Veretherung modifizierte Stärke, Emulgatoren, wie sie beispielsweise in der WO 98/01488 und WO 98/01489 beschrieben sind, wie z.B. Bisalkylsulfosuccinate, Sorbit-C₈-C₂₀-carboxylate und C₈-C₂₀-Alkylxylolsulfonate. Polyethylenwachse mit einem gewichtsmittleren Molekulargewicht von 500 bis 5.000, die typischerweise in der Polymermatrix bezogen auf die Vinylarenmenge, in einer Menge von 0,01 – 1,0 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 bis 0,5 Gew.-%, fein verteilt sind, sind insbesondere als Nukleierungsmittel bevorzugt.
Die kompakten Vinylarenteilchen können auch Antistatik-Additive, Flammschutzmittel, wie z.B. Hexabromcyclododecan, Farbstoffe, Füllstoffe, Weichmacher, wie z.B. Weißöl, Stabilisatoren und Gleitmittel enthalten. Die Teilchen werden geeigneterweise mit Beschichtungszusammensetzungen beschichtet, die Silicone, Metallsilicate oder Glycerincarboxylate enthalten. Geeignete Carboxylate sind Glycerinmono-, -diund -tristearat, Zinkstearat und Gemische davon. Beispiele für solche Zusammensetzungen wurden im GB-Patent Nr. 1.409.285 geoffenbart. Anstelle von Stearat kann auch ein Citrat oder Palmitat verwendet werden. Die Beschichtungszusammensetzungen wurden durch Trockenbeschichtung in einem Bandmischer oder mithilfe einer Aufschlämmung oder Lösung in einer leicht verdampfbaren Flüssigkeit aufgetragen.
Die kompakten Polyvinylarenteilchen werden bei einer Temperatur unter 95 °C und einem Manometerdruck von 100 bis 2.000 kPa mit einem anorganischen, N₂-und/oder O₂-hältigen Gas imprägniert. Diese Gase enthalten geeigneterweise, bezogen auf das Volumen des Gases, mehr als 90 Vol.-%, noch bevorzugter mehr als 95 Vol.-%, N₂ und/oder O₂. "Anorganisch" bedeutet, dass die Gase gemäß vorliegender Erfindung, bezogen auf das Volumen das Gases, höchstens 1 Vol.-%, vorzugsweise höchstens 0,5 Vol.-%, organische Verbindungen enthalten können. Insbesondere bevorzugt enthalten diese Gase keinerlei organische Verbindungen.
Eine der vorteilhaften Auswirkungen der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die anorganischen, N₂- und/oder O₂-hältigen Gase, die verwendet werden, wenn überhaupt, geringere Wechselwirkung mit dem Polymer selbst aufweisen. Viele han delsübliche Treibmittel, wie z.B. flüchtige Kohlenwasserstoffe (z.B. Ethan, Propan, Ethylen-Propylen), flüchtige halogenierte Kohlenwasserstoffe (z.B. Methylfluorid) oder Kohlendioxid, werden in gewissem Ausmaß in der Polymermatrix gelöst. Das bedeutet, dass sie im Hinblick auf negative Auswirkungen, beispielsweise im Bereich der Sicherheit, Gesundheit oder Toxikologie, bei manchen Anwendungen mit großer Mühe entfernt werden müssen. Solche Nachteile werden durch die Verwendung der vorliegenden Erfindung vermieden. Fachleute auf dem Gebiet der Erfindung werden erkennen, dass jedes Gas in gewissem Ausmaß in der Polymermatrix gelöst wird, dass aber die in der vorliegenden Erfindung verwendeten Gase in der Polymermatrix deutlich schwächer löslich sind als die oben genannten herkömmlichen Treibmittel. Das Imprägniergas ist vorzugsweise Stickstoff oder Luft. Diese Gase weisen den zusätzlichen Vorteil auf, dass sie wirksam und billig sind und keine negativen Auswirkungen auf die Umwelt oder die Gesundheit haben.
Bevorzugte Temperaturbereiche für das Imprägnieren sind 0 bis 50 °C, noch bevorzugter 10 bis 30 °C. Insbesondere bevorzugt ist Raumtemperatur. Auf diese Weise werden die Hohlräume in den Teilchen mit dem Gas gefüllt, ohne dass das Polyvinylaren erhitzt wird und sich verformt. Solch eine Verformung kann sich nachteilig auf die Struktur und die Eigenschaften der Hohlräume auswirken, wodurch sie sich auch nachteilig auf die Schäumbarkeit der resultierenden imprägnierten Teilchen auswirken würde. Außerdem stellt die niedrige Temperatur sicher, dass die Teilchen frei fließen können und nicht aneinander haften, was vorkommen könnte, wenn die Imprägnierung bei höheren Temperaturen durchgeführt würde.
Der Manometerdruck, bei dem die Imprägnierung stattfindet, liegt im Bereich von 100 bis 2.000 kPa. Bevorzugt ist ein Manometerdruck zwischen 100 und 1.500 kPa, noch bevorzugter zwischen 300 und 800 kPa. Die Verwendung eines niedrigeren Drucks würde bedeuten, dass die Hohlräume nur mit Gas, z.B. Stickstoff oder Luft, mit etwa Atmosphärendruck gefüllt würden. Solch ein Austausch würde, wenn überhaupt, zu unzureichender Schäumung führen. Ein höherer Manometerdruck als 2.000 kPa ist ebenfalls möglich, ist aus z.B. wirtschaftlichen und Sicherheitsgründen jedoch unerwünscht (z.B. müssen Druckbehälter besser ausgestattet sein). Außerdem wird das Probenziehen dadurch viel schwieriger.
Nach dem Imprägnieren können die imprägnierten Teilchen in eine herkömmliche Schäumungsanlage übergeführt werden, um sie auf eine scheinbare Dichte aufzuschäumen, die unter jener der kompakten Polyvinylarenteilchen liegt. Beim Übertragen der Teilchen in die Schäumungsanlage besteht keine Notwendigkeit spezifischer Sicherheitsvorkehrungen. Es könnte jedoch vorteilhaft sein, eine Druckschleuse zu verwenden.
Demgemäß stellt die vorliegende Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung von geschäumten Polyvinylarenteilchen bereit, worin schäumbare Polyvinylarenteilchen durch ein Verfahren hergestellt werden, wie es oben beschrieben ist, und die so erhaltenen imprägnierten Teilchen auf eine scheinbare Dichte geschäumt werden, die unter jener der kompakten Polyvinylarenteilchen liegt.
Beim Schäumungsverfahren werden die imprägnierten Teilchen auf eine scheinbare Enddichte geschäumt, die geeigneterweise 3-mal geringer ist als ihre ursprüngliche Dichte. Noch bevorzugter werden die imprägnierte Teilchen auf einen scheinbare Enddichte geschäumt, die zumindest 5-mal geringer ist als die der kompakten Polyvinylarenteilchen. Obwohl auf jede gewünschte Dichte geschäumt werden kann, ist es praktisch, auf eine scheinbare Dichte zu schäumen, die 20-mal, vorzugsweise 40-mal, geringer ist als die scheinbare Dichte der kompakten Polyvinylarenteilchen.
Das Schäumungsverfahren zum Erreichen der gewünschten scheinbaren Enddichte wird typischerweise in Schritten durchgeführt. Dazu werden die geschäumten Polyvinylarenteilchen, die nach dem Schäumen erhalten werden, erneut mit einem anorganischen, N₂- und/oder O₂-hältigen Gas imprägniert ("reimprägniert"), und die so reimprägnierten Teilchen werden erneut geschäumt. Das Reimprägnierungsverfahren kann mehrere Male wiederholt werden. Fachleute auf dem Gebiet der Erfindung werden sich bemühen, ein Gleichgewicht zwischen der Imprägnierungsdauer einerseits, um die Menge an imprägniertem Gas zu maximieren, und einer geringen Anzahl an Wiederholungen des Imprägnierungs- und Schäumungsablaufs andererseits zu erreichen. Geeigneterweise führt dies zu einem Verfahren, bei dem die Imprägnierungs- und Schäumungsschritte 1- bis 4-mal wiederholt werden.
Wie schon erwähnt, kann das Schäumen in einer beliebigen herkömmlichen Schäumungsanlage durchgeführt werden. Das bedeutet, dass das Schäumen unter Verwendung von Heißluft, von heißem Wasser, eines heißen Ölbads, von Infrarotstrahlung oder Mikrowellenstrahlung durchgeführt werden kann. Vorzugsweise wird das verbreitetste Verfahren eingesetzt, d.h. es wird Dampf verwendet. Der Dampf kann, je nach Gegenwart von Additiven und/oder anderen Polymeren in den vorgeschäumten Polyvinylarenteilchen, mit einer Temperatur von 100 bis 168 °C und einem Manometerdruck von 0 bis 600 kPa verwendet werden. Im Falle von Polystyrol wird vorzugsweise gesättigter Dampf mit einer Temperatur von 100 bis 125 °C und einem Manometerdruck von 0 bis 230 kPa verwendet. Es zeigte sich jedoch, dass auch andere handelsübliche Verfahren verwendet werden können. Schäumung unter Verwendung von Heißluft mit einer Temperatur von 90 – 200 °C ist ebenfalls geeignet, vor allem für den ersten Schäumungsschritt. Vorzugsweise weist die Luft eine Temperatur von 95 – 160 °, insbesondere bevorzugt 100 – 140 °C, auf. Die Dauer beträgt vorzugsweise bis zu 3 Stunden.
Wie schon in der Beschreibung weiter oben angeführt wurde, werden geschäumte Teilchen geeigneterweise in eine Form gefüllt und erhitzt, sodass die geschäumten Teilchen verschmelzen, um ein geschäumtes Formteil herzustellen. Folglich stellt die Erfindung weiters ein Verfahren zur Herstellung eines geschäumten Gegenstandes bereit, worin geschäumte Polyvinylarenteilchen, die durch ein Verfahren gemäß dieser Erfindung erhalten werden, in einer Form erhitzt werden, bis die Polyvinylarenteilchen weich werden und aneinander haften, und die so erhaltene erhitzte Form wird abgekühlt, um einen geschäumten Gegenstand herzustellen. Das Erhitzen in der Form ist allgemein bekannt und wird typischerweise bei 110 bis 125 °C durchgeführt.
Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele veranschaulicht.
BEISPIELE
Alle scheinbaren Dichten wurden gemäß folgendem Verfahren gemessen.
Ein zylindrisches Gefäß mit einer Kapazität von 1000 cm³ +/- 2 cm³ und einem Innendurchmesser von 66 mm und einer Höhe von 293 mm wurde auf 0,1 g genau gewogen (Atmosphärendruck, Raumtemperatur). Danach wurde das Gefäß mit Polyvinylarenteilchen gefüllt. Ein vollkommen flacher Metallschaber wurde verwendet, um dreimal gegen die Seite des Gefäßes zu klopfen und dann das überschüssige Material oben auf dem Gefäß zu entfernen, ohne dass das Gefäß geschüttelt wird. Das Material im Gefäß wurde auf 0,1 g genau gewogen, und das Gewicht von 1 m³ Polyvinylarenteilchen in g wurde berechnet und in kg/m³ umgerechnet.
Beispiele 1 und 2
Kompakte Polystyrolteilchen wurden durch ein Suspensionspolymerisationsverfahren hergestellt. Dazu wurden 4.000 g demineralisiertes Wasser, 3.680 g Styrol und herkömmliche Suspensionsstabilisatoren bei einer Rührgeschwindigkeit von 475 U/min vermischt. Die Polymerisation wurden ausgelöst, indem die Temperatur auf 86 °C erhöht wurde und Peroxidinitiatoren zugesetzt wurden. Nach etwa 6 Stunden wurde die Temperatur auf etwa 120 °C erhöht, wo sie 2 Stunden lang gehalten wurde. Nach Beendigung der Polymerisation wurde das Reaktionsgemisch abgekühlt.
Die Teilchen wiesen eine scheinbare Dichte d₁ von 650 – 630 kg/m³ und eine Teilchengröße im Bereich von 700 – 900 μm auf.
Danach wurden die kompakten Polystyrolteilchen mit Luft imprägniert, indem sie in einen Druckbehälter mit Raumtemperatur und einem Manometerdruck der Luft von 600 kPa gegeben wurden. Nach 16 Stunden wurde der Druck abgelassen und die imprägnierten kompakten Polystyrolteilchen wurden herausgenommen und in einen Chargen-Dampfschäumer KURTZ KV450 (KURTZ ist ein Markenname) gegeben, wo sie weiter expandieren gelassen wurden. Die Schäumungsbedingungen sind in Tabelle 1 zusammengefasst.
Die so erhaltenen Teilchen wurden auf ihre scheinbare Dichte d₂ gemessen.
Dann wurden die Teilchen erneut dem oben beschriebenen Imprägnierungs- und Schäumungsverfahren unterzogen, mit der Ausnahme, dass der Druck nach zwei Stunden abgelassen wurde. Die resultierende scheinbare Dichte d₃ wurde gemessen.
Dieses Verfahren wurde weitere zweimal wiederholt, bis ein Teilchen mit einer scheinbaren Dichte d₅ erhalten wurde.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengefasst.

Claims

Verfahren zur Herstellung von schäumbaren Polyvinylarenteilchen, worin kompakte Polyvinylarenteilchen mit einem anorganischen, N₂- und/oder O₂-hältigen Gas, das, bezogen auf das Volumen des Gases, höchstens 1 Vol.-% organische Verbindungen enthalten kann, bei einer Temperatur von unter 95 °C und bei einem Manometerdruck von 100 bis 2.000 kPa imprägniert werden.
Verfahren nach Anspruch 1, worin die Polyvinylarenteilchen Polystyrolteilchen sind.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, worin die kompakten Polyvinylarenteilchen eine scheinbare Dichte von mehr als 600 kg/m³ aufweisen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin die Polyvinylarenteilchen imprägniert werden, indem die Teilchen dem anorganischen, N₂- und/oder O₂-hältigen Gas bei einer Temperatur von 0 bis 50 °C und einem Manometerdruck von 100 bis 1.500 kPa ausgesetzt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin das Gas Stickstoff oder Luft ist.
Verfahren zur Herstellung von geschäumten Polyvinylarenteilchen, worin schäumbare Polyvinylarenteilchen durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 hergestellt werden und die so erhaltenen imprägnierten Teilchen auf eine scheinbare Dichte geschäumt werden, die unter jener der kompakten Polyvinylarenteilchen liegt.
Verfahren nach Anspruch 6, worin die imprägnierten Teilchen auf eine scheinbare Enddichte von zumindest 5-mal weniger als jene des kompakten Polyvinylarens geschäumt werden.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, worin geschäumte Polyvinylarenteilchen, die nach dem Schäumen erhalten werden, erneut mit einem anorganischen. N₂- und/oder O₂-hältigen Gas imprägniert werden, wodurch die so imprägnierten Teilchen erneut geschäumt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, worin die imprägnierten Teilchen geschäumt werden, indem sie Dampf mit Temperaturen von 100 bis 168 °C bei Manometerdrücken von 0 bis 600 kPa ausgesetzt werden.
Verfahren zur Herstellung eines geschäumten Gegenstandes, worin geschäumte Polyvinylarenteilchen, die durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9 erhalten werden, in einer Form erhitzt werden, bis die Polyvinylarenteilchen weich werden und aneinander haften, und die so erhaltene erhitzte Form abgekühlt wird, um einen geschäumten Gegenstand zu erhalten.
Verfahren nach Anspruch 1, worin das anorganische, N₂- und/oder O₂-hältige Gas höchstens 0,5 Vol.-% organische Verbindungen enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, worin das anorganische, N₂- und/oder O₂-hältige Gas keine organischen Verbindungen enthält.