NO118937B

NO118937B -

Info

Publication number: NO118937B
Application number: NO166322A
Authority: NO
Inventors: E Crossley
Original assignee: Ditchburn Organisation Ltd
Priority date: 1966-01-11
Filing date: 1967-01-10
Publication date: 1970-03-02
Also published as: DK115670B; CH453733A; BE692427A; NL6700394A; FR1508548A; GB1139971A; LU52789A1; US3415424A

Description

Fremgangsmåte for fremstilling av skumpolystyren. Process for the production of polystyrene foam.

Nærværene oppfinnelse vedrører visse nye strengeformede, ekspanderbare poly-styrenkomposis joner. Den vedrører videre en fremgangsmåte for fremstilling av skumpolystyren, som i det vesentlige har ensartede, små hulrom ved pressing på vanlige strengeformmaskiner. The present invention relates to certain new string-shaped, expandable polystyrene compositions. It further relates to a method for the production of polystyrene foam, which essentially has uniform, small cavities when pressed on ordinary string forming machines.

For tiden omfatter den kommersielle Currently, it includes commercial

fremstilling av skumpolystyren bruken av maskinen under bruk av systemer i hvilke materialet som skal utpresses er bygget inn med et pressystem. F. eks. et normalt gassformet ekspanderende middel innar-beides under trykk i polystyren og det skummende materiale fremstilles ved utpressing. Det vil forstås at dette system lider av ulempene både hva økonomien angår og sikkerheten hos det nødvendige pressystem. I det forløpne er flere varian-ter av ekspanderende midler blitt foreslått for fremstillingen av skumpolystyren. production of polystyrene foam the use of the machine during the use of systems in which the material to be extruded is built in with a pressing system. For example a normal gaseous expanding agent is incorporated under pressure into the polystyrene and the foaming material is produced by extrusion. It will be understood that this system suffers from the disadvantages both as far as the economy is concerned and the safety of the necessary pressure system. In the past, several variants of expanding agents have been proposed for the production of polystyrene foam.

F. eks. etylbenzol i forbindelse med damp har vært foreslått. Normalt gassformede midler, som for eksempel, metylklorid har vært brukt som henvist til foran. Kombinasjonen av natriumbikarbonat og fett-syrer har også vært foreslått. For example ethylbenzene in conjunction with steam has been proposed. Normally gaseous agents, such as, for example, methyl chloride have been used as referred to above. The combination of sodium bicarbonate and fatty acids has also been suggested.

Det er nu funnet, som et trekk ved It has now been found, as a feature

nærværende oppfinnelse, at spesielt gode resultater oppnås ved bruk av i et vanlig utpressingsutstyr en kombinasjon av polystyren, et normalt flytende kullvannstoff, et middel som kan avgi kulldioksyd og en organisk syre som i det minste har 3.0 mil-liekvivalenter av surt vannstoff pr. gram, eller borsyre. Denne kombinasjon av polystyren med foran angitte tre komponenter i mengder som hver for seg er utilstrekke- present invention, that particularly good results are achieved by using, in a normal extrusion equipment, a combination of polystyrene, a normal liquid carbon hydrogen, an agent that can emit carbon dioxide and an organic acid that has at least 3.0 milliequivalents of acidic hydrogen per gram, or boric acid. This combination of polystyrene with the aforementioned three components in quantities that are individually insufficient

lig til å gi skumpolystyren, kan brukes i vanlige utpressingsanordninger uten trykk for å gi skumpolystyren som har i det vesentlige ensartede, små hulrom. Den øko-nomiske fordel ved å bruke vanlige utpressingsutstyr i sammenligning med ut-styr som arbeider under trykk er åpen-bar. Dessuten, ved å bruke de i det følgende angitte mengder av kullvannstoffekspan-derende middel i forbindelse med den angitte syre og middel, som frigir kulldioksyd, er det mulig å fremstille polystyren som inneholder et minimum av salter, og således vil mengden av materiale som kan betraktes som forurensninger reduseres. capable of producing polystyrene foam, can be used in conventional non-pressurized extrusion devices to produce polystyrene foam having substantially uniform, small voids. The economic advantage of using normal extraction equipment in comparison with equipment that works under pressure is obvious. Moreover, by using the following amounts of carbon hydrogen expanding agent in conjunction with the indicated acid and agent, which releases carbon dioxide, it is possible to produce polystyrene containing a minimum of salts, and thus the amount of material that can considered as pollutants are reduced.

Nærværende oppfinnelse vedrører fremstillingen av skumpolystyren som har en spesifikk vekt ikke over 0,16 og med små ensartede hulrom, og det karakteristiske er, at skumpolystyrenpartikler, som på i og for seg kjent måte har innarbeidet i seg fra ca. 4,5 ul 9 pst. av et alifatisk kullvannstoff som tilnærmet koker i området 30—90° C, homogent blandes med et middel som under utpresningen frigir kulldioksyd, f. eks. natriumbikarbonat, og borsyre eller en organisk syre med tilgjengelig syrehydrogen, f. eks. citronsyre, oksalsyre, diglykolsyre, vinsyre, eller ravsyre, som har minst ca. 3,0 milli-ekvivalenter syrevannstoff pr. gram i mengder for ved reaksjon å avgi totalt fra ca. 0,1 til 5 pst. vann og kulldioksyd på basis av polystyrenpartikler inneholdende det alifatiske kullvannstoff og etterfølgende utpressing av nevnte blanding i vanlig utpresningsmaskin ved en temperatur i området fra ca. 120 til 200° C. The present invention relates to the production of polystyrene foam which has a specific weight of no more than 0.16 and with small, uniform cavities, and the characteristic is that polystyrene foam particles, which in a known manner have incorporated from approx. 4.5 ul 9 per cent of an aliphatic carbon hydrogen substance which boils approximately in the range 30-90° C, is homogeneously mixed with an agent which releases carbon dioxide during the pressing, e.g. sodium bicarbonate, and boric acid or an organic acid with available acid hydrogen, e.g. citric acid, oxalic acid, diglycolic acid, tartaric acid, or succinic acid, which has at least approx. 3.0 milli-equivalents of acid hydrogen per grams in amounts so that, upon reaction, a total of from approx. 0.1 to 5 percent water and carbon dioxide on the basis of polystyrene particles containing the aliphatic carbon hydrogen and subsequent pressing of said mixture in a normal pressing machine at a temperature in the range from approx. 120 to 200°C.

Mengdene av syre og middel som frigir kulldioksyd baseres på deres respektive ekvivalente vekter. For å oppnå korro-sjonseffekten av fri syre på utpressings-utstyret er det foretrukket å bruke et lite overskudd av middel som frigir kulldioksyd. The amounts of acid and carbon dioxide releasing agent are based on their respective equivalent weights. In order to achieve the corrosion effect of free acid on the extrusion equipment, it is preferred to use a small excess of agent that releases carbon dioxide.

Oppfinnelsen anskueliggjør en fremgangsmåte for fremstilling av skumpolystyren som har i det vesentlige små, ensartede hulrom og består i homogen til-blanding av polystyrenpartikler, som har inneholdt i seg fra 4 y2 til 9 pst. av et alifatisk kullvannstoff, som tilnærmet koker i området 30—90° C med et middel som frigir kulldioksyd og en syre utvalgt fra den gruppe som består av en organisk syre som har i det minste ca. 3.0 milli-ekvivalenter syrevannstoff pr. gram og borsyre, og de to sistnevnte stoffer er tilstede i mengder for ved reaksjon å gi et total på ca. 1/10 til 5 pst., basert på polystyrenpartiklene inneholdende alifatisk kullvannstoff, av vann og kulldioksyd, og utpressing av nevnte blanding i en vanlig plastikk-utpressingsmaskin. Det vil forstås at tempe-raturen ved hvilken utpressingsanordnin-gen holdes avhenger av slike variabler som hastighet av utpressing og naturen av den spesielle polymer som skal presses ut. Det er funnet at, vanligvis, er utpressingstem-peraturer i området fra ca. 135—190° C til-fredsstillende under bruk av foran beskrevne komposisjoner for oppfinnelsen. Imidlertid kan temperaturer i området ca. 230° C anvendes forutsatt at hastigheten av utpressing økes tilsvarende. The invention envisages a method for the production of foamed polystyrene which has essentially small, uniform cavities and consists of a homogeneous admixture of polystyrene particles, which have contained from 4 y2 to 9 per cent of an aliphatic coal hydrogen, which approximately boils in the range of 30 -90° C with an agent that releases carbon dioxide and an acid selected from the group consisting of an organic acid having at least approx. 3.0 milli-equivalents of acid hydrogen per grams and boric acid, and the two latter substances are present in quantities to give a total of approx. 1/10 to 5 percent, based on the polystyrene particles containing aliphatic carbon hydrogen, of water and carbon dioxide, and extruding said mixture in an ordinary plastic extruding machine. It will be understood that the temperature at which the extrusion device is kept depends on such variables as speed of extrusion and the nature of the particular polymer to be extruded. It has been found that, typically, extrusion temperatures are in the range of approx. 135-190° C satisfactorily using the above-described compositions for the invention. However, temperatures in the area of approx. 230° C is used provided that the speed of extrusion is increased accordingly.

Ifølge en foretrukket form for komposisjonene etter nærværende oppfinnelse foreskrives bruken av polystyrenpartikler som inneholder ca. 6 til ca. 8 pst. av det alifatisk kullvannstoff, som koker i området ca. 30—70° C, et alkalikarbonat eller bikarbonat og en syre utvalgt fra den gruppe som består av en organisk syre, som har minst 10 milli-ekvivalenter syrevannstoff pr. gram i mengder for å produsere ved reaksjon et total av fra ca. 2/10 til 2 pst., basert på polystyrenpartiklene inneholdende det alifatiske kullvannstoff, av vann og kulldioksyd. According to a preferred form of the compositions according to the present invention, the use of polystyrene particles containing approx. 6 to approx. 8 per cent of the aliphatic coal hydrogen, which boils in the range approx. 30-70° C, an alkali carbonate or bicarbonate and an acid selected from the group consisting of an organic acid, which has at least 10 milli-equivalents of acid hydrogen per grams in quantities to produce by reaction a total of from approx. 2/10 to 2 percent, based on the polystyrene particles containing the aliphatic carbon hydrogen, of water and carbon dioxide.

Som angitt foran oppnåes ved en ut-førelsesform for nærværende oppfinnelse forønskede resultater ved komposisjonene og fremgangsmåtene for denne oppfinnelse under bruk av organiske syrer, som har i det minste ca. 3.0 milli-ekvivalenter syre-vannstoff pr. gram. Det skal imidlertid bemerkes at spesielt ønskverdige resultater oppnås når der brukes organiske syrer som har minst 10 milli-ekvivalenter syrevannstoff pr. gram. Fremragende resultater oppnås ved bruk av oksal- eller citronsyre, idet sistnevnte foretrekkes fra et tok-sisitetstandpunkt. Andre egnede syrer er, f. eks., malon-, malein-, fumar-, rav-, ita-kon-, citrakon-, eple-, adipin-, maur-, eddik-, propion-, vin-, ftal-, smør-, melke-, kloreddik- og diglykolsyre, av hvilke alle har minst 10 milli-ekvivalenter syrevannstoff pr. gram. Mange av de forannevnte faste syrer er tilgjengelige i form av deres hydrater, hvilke kan anvendes. Vannet som er tilstede i syrens hydratform skal tas i betraktning ved beregning av mengden vann og kulldioksyd som fremstilles ved reaksjon av syren med et middel som frigir kulldioksyd. As indicated above, in one embodiment of the present invention, the desired results are achieved by the compositions and methods of this invention using organic acids, which have at least approx. 3.0 milli-equivalents of acid-hydrogen per gram. It should be noted, however, that particularly desirable results are obtained when organic acids are used which have at least 10 milli-equivalents of acid hydrogen per gram. Excellent results are obtained using oxalic or citric acid, the latter being preferred from a toxicity point of view. Other suitable acids are, for example, malonic, maleic, fumaric, succinic, itaconic, citraconic, malic, adipic, formic, acetic, propionic, tartaric, phthalic , butyric, lactic, chloracetic and diglycolic acid, all of which have at least 10 milli-equivalents of acid hydrogen per gram. Many of the aforementioned solid acids are available in the form of their hydrates, which can be used. The water present in the acid's hydrate form must be taken into account when calculating the amount of water and carbon dioxide produced by reaction of the acid with an agent that releases carbon dioxide.

Når borsyre og et middel som frigir kulldioksyd anvendes som angitt med de foran angitte mengder for de organiske syrer, gir de komposisjoner som ved utpressing leverer polystyrener som har i det vesentlige ensartede små hulrom og en spesifikk vekt mindre enn ca. 0.08, hvilken spesifikk vekt er særlig ønskelig i kommersielle produkter. When boric acid and an agent which releases carbon dioxide are used as indicated in the amounts indicated above for the organic acids, they provide compositions which on extrusion deliver polystyrenes having substantially uniform small voids and a specific gravity of less than about 0.08, which specific gravity is particularly desirable in commercial products.

Ved beregning av mengden borsyre som skal brukes i forbindelse med midlet som frigir kulldioksyd antas det i oppfinnelsens hensikt at borsyre virker som en enbasisk syre, HB02 . H20, i likhet med metaborsyre pluss vann. When calculating the amount of boric acid to be used in connection with the agent that releases carbon dioxide, it is assumed for the purpose of the invention that boric acid acts as a monobasic acid, HB02. H20, similar to metaboric acid plus water.

For å sikre fraværet av fri borsyre i det utpressede polystyren er det ønsket å bruke et svakt overskudd av midlet som frigir kulldioksyd. To ensure the absence of free boric acid in the extruded polystyrene, it is desired to use a slight excess of the agent which releases carbon dioxide.

Disse syrer, når brukt i mengder som angitt foran, gir komposisjoner som ved utpressing gir polystyren som har i det vesentlige ensartede små hulrom og en spesifikk vekt mindre enn ca. 0.08, hvilken spesifikke vekt er spesielt ønsket i kommersielle produkter. These acids, when used in amounts as indicated above, provide compositions which upon extrusion yield polystyrene having substantially uniform small voids and a specific gravity of less than about 0.08, which specific gravity is particularly desired in commercial products.

Andre organiske syrer som gir ønskverdige resultater er f. eks. stearinsyre, ole-insyre, kaprynsyre, enantinsyre, benzoe-syre, kapronsyre, benzolsulfonsyre, toluol-sulfonsyre og valeriansyre. Disse syrer, når brukt i foran gitte mengder, gir komposisjoner som ved utpressing gir skumpolystyren som har spesifikke vekter i området 0,095—0,32. Det vil forstås at for lett behandling er syrer som er faste ved vanlige temperaturer foretrukne. Other organic acids that give desirable results are e.g. stearic acid, oleic acid, capric acid, enanthic acid, benzoic acid, caproic acid, benzene sulphonic acid, toluene sulphonic acid and valerian acid. These acids, when used in the quantities given above, give compositions which, when extruded, give polystyrene foam having specific gravities in the range 0.095-0.32. It will be understood that for ease of processing acids which are solid at ordinary temperatures are preferred.

Det bør bemerkes at sure salter som har tilgjengelig syrevannstoff kan brukes for reaksjon med midlet som frigir kulldioksyd istedenfor de organiske syrer nevnt ovenfor. Surt kaliumtartrat er representa-tivt for sure salter som kan brukes. It should be noted that acid salts having available acid hydrogen can be used for reaction with the carbon dioxide releasing agent instead of the organic acids mentioned above. Acid potassium tartrate is representative of acid salts that can be used.

De foretrukne midler som frigir kull-syre og som brukes ved oppfinnelsen er karbonatene og bikarbonatene av alkali-metallene og de alkaliske j ordmetaller, f. eks. slike forbindelser som litium, natri-um, kalium, kalcium, strontium, barium og ammoniumkarbonatene og bikarbonatene. Fremragende resultater oppnås ved bruk av natriumbikarbonat. The preferred agents which release carbonic acid and which are used in the invention are the carbonates and bicarbonates of the alkali metals and the alkaline earth metals, e.g. such compounds as lithium, sodium, potassium, calcium, strontium, barium and the ammonium carbonates and bicarbonates. Outstanding results are obtained using sodium bicarbonate.

Det vil forstås at karbonatene og bikarbonatene av andre metaller enn alkali-metallene og de alkaliske j ordmetaller kan brukes. Kriteriet for anvendeligheten av et brukbart middel som frigir kulldioksyd er evnen til reaksjon for vedkommende middel med forannevnte syrer ved egnede ut-pressingstemperaturer for å gi vann og kulldioksyd. It will be understood that the carbonates and bicarbonates of metals other than the alkali metals and the alkaline earth metals can be used. The criterion for the applicability of a usable agent which releases carbon dioxide is the ability of the agent in question to react with the aforementioned acids at suitable extrusion temperatures to give water and carbon dioxide.

Når uttrykket «vanlig» utpressingsutstyr brukes i denne beskrivelse, omfatter det de forskjellige plastikkutpressingsan-ordninger vanligvis brukt for å presse ut polymerer av slike monomerer som f. eks. styren, vinyl og vinylidenklorid, etylen, akrylonitril og lignende. I disse vanlige utpressingsanordninger mates materialet til en fylletrakt som ikke står under trykk. Det er et trekk ved nærværende oppfinnelse at forannevnte utpressbare, ekspanderbare komposisjoner kan anbringes i trakten for en vanlig utpressingsanordning og presses ut for å gi ekspandert eller skumpolystyren uten å treffe anordninger for å forhindre det ekspanderende middel fra å unnslippe fra trakten som det er nød-vendig hvis f. eks. normalt gassformede ekspanderende midler anvendes. When the term "conventional" extrusion equipment is used in this description, it includes the various plastic extrusion devices commonly used to extrude polymers from such monomers as e.g. styrene, vinyl and vinylidene chloride, ethylene, acrylonitrile and the like. In these common extrusion devices, the material is fed to a hopper which is not under pressure. It is a feature of the present invention that the aforementioned extrudable expandable compositions can be placed in the hopper of a conventional extrusion device and extruded to provide expanded or foamed polystyrene without impinging on devices to prevent the expanding agent from escaping from the hopper as necessary. reversed if e.g. normally gaseous expanding agents are used.

Som det er beskrevet foran er det mulig under bruk av komposisjoner og meto-dene for nærværende oppfinnelse å fremstille skumpolystyren med de ønskede i det vesentlige ensartede små hulrom. Uttrykket «små» brukes for å angi differansen mellom hulrommene som finnes i kommer-sielt tilgjengelig utpresset skumpolystyren og hulrommene som finnes i skumpolystyren fremstilt etter ekspansjonsmetoden og komposisjonene etter nærværende oppfinnelse. Størrelsen av hulrommene i sistnevnte polystyren er utpreget mindre, dvs. av størrelsesorden 1/5 eller mindre, enn størrelsen av hulrommene funnet i kom-mersielt tilgjengelig skumpolystyren. Den lille hulromstørrelse er naturligvis ønsket, særlig, f. eks. når polystyren brukes for isolasjonsformål. As described above, it is possible, using the compositions and methods of the present invention, to produce polystyrene foam with the desired substantially uniform small voids. The term "small" is used to indicate the difference between the voids found in commercially available extruded polystyrene foam and the voids found in the foam polystyrene produced by the expansion method and the compositions of the present invention. The size of the voids in the latter polystyrene is distinctly smaller, i.e. of the order of 1/5 or less, than the size of the voids found in commercially available polystyrene foam. The small cavity size is naturally desired, especially, e.g. when polystyrene is used for insulation purposes.

Komposisjonene etter nærværende oppfinnelse kan fremstilles ved å gå ut fra styrenpolymerer som har i det vesentlige jevnt innarbeidet i seg et alifatisk kullvannstoff, som f. eks. petroleter, særlig pentan og/eller heksanfraksjoner. For-trinsvis anvendes polystyrenperler fremstilt ved suspensjonspolymerisasjon og i hvilke petroleter er innarbeidet. Disse petroleter-inneholdende polystyrenperler til-blandes i tørr tilstand, f. eks. passende mengder natriumbikarbonat og citronsyre når en organisk syre brukes eller med passende mengde borsyre. Blandingen kan fullføres på vanlig måte ved anvendelsen av et tørrblandingsapparat som f. eks. en «ribbonblender». Denne blanding kan der-på mates til trakten for et vanlig utpres-singsapparat og presses ut ved en temperatur på ca. 255° C. Det oppnås skumpolystyren som har i det vesentlige ensartede små hulrom. The compositions according to the present invention can be prepared by starting from styrene polymers which have essentially uniformly incorporated an aliphatic coal hydrogen, such as e.g. petroleum ether, especially pentane and/or hexane fractions. Polystyrene beads produced by suspension polymerization and in which petroleum ether is incorporated are preferably used. These petroleum ether-containing polystyrene beads are mixed in a dry state, e.g. appropriate amounts of sodium bicarbonate and citric acid when an organic acid is used or with an appropriate amount of boric acid. The mixing can be completed in the usual way by using a dry mixing apparatus such as a "ribbon blender". This mixture can then be fed to the funnel of a normal extrusion apparatus and extruded at a temperature of approx. 255° C. Foamed polystyrene is obtained which has substantially uniform small voids.

Når betegnelsen «pst.» og deler brukes i nærværende beskrivelse, brukes de for å angi vekts-pst. og vektsdeler med mindre annet er angitt. When the designation "pst." and parts are used in the present description, they are used to indicate wt. and parts by weight unless otherwise stated.

Eksempel 1. Example 1.

Polystyrenperler som er blitt innarbeidet med 6.1 pst. petroleter (pentanfraksjon) blandes på en båndblander med 1.37 pst. oksalsyredihydrat og 1.82 pst. natriumbikarbonat. Denne blanding presses ut i en vanlig plastikpresse ved en temperatur på 155° C. Der oppnås et skumpolystyren som har en spesifikk vekt på 0.055 og har i det vesentlige ensartede, små hulrom. Utpressingen under lignende betingelser av polystyren inneholdende 6.1 vekts-pst. petroleter (pentanfraksjon) uten til-blanding av oksalsyre og natriumbikarbonat ga et produkt som hadde en spesifikk vekt på 0.765. Polystyrene beads that have been incorporated with 6.1 percent petroleum ether (pentane fraction) are mixed on a belt mixer with 1.37 percent oxalic acid dihydrate and 1.82 percent sodium bicarbonate. This mixture is pressed out in an ordinary plastic press at a temperature of 155° C. A foamed polystyrene is obtained which has a specific gravity of 0.055 and has essentially uniform, small cavities. The extrusion under similar conditions of polystyrene containing 6.1 wt. petroleum ether (pentane fraction) without the addition of oxalic acid and sodium bicarbonate gave a product which had a specific gravity of 0.765.

Samvirkningen av disse tre elementer, dvs. petroleter, syre og midlet som frigjør kulldioksyd fremgår videre av den kjenns-gjerning at utelatelsen av petroleter fra forannevnte komposisjon gir utilfredsstillende resultater. Dvs. polystyren som ikke inneholder noe petroleter og som er tilblandet 1.37 pst. oksalsyre dihydrat og 1.82 pst. natriumbikarbonat presses ved en temperatur på 230° C. Der oppnåes en polystyren som har en spesifikk vekt på 0.82. Videre gir en 7-gange økning av både syren og bikarbonatet i den umiddelbart forannevnte blanding og utpressing ved 230° C et produkt som har en spesifikk vekt på 0.755. Det er å bemerke at ved utpressing ved hvilken ingen petroleter er tilstede i blandingen er det nødvendig å arbeide ved en temperatur på ca. 230° C, som muligvis forklares av at nærværet av petroleter i de foran beskrevne forsøk virker som et smøremiddel for polystyrenet og tillater derfor en lavere utpressingstemperatur på 155° C. The interaction of these three elements, i.e. petroleum ether, acid and the agent which releases carbon dioxide is further evident from the fact that the omission of petroleum ether from the aforementioned composition gives unsatisfactory results. That is polystyrene which contains no petroleum ether and which is mixed with 1.37% oxalic acid dihydrate and 1.82% sodium bicarbonate is pressed at a temperature of 230° C. A polystyrene is obtained which has a specific gravity of 0.82. Furthermore, a 7-fold increase of both the acid and the bicarbonate in the immediately aforementioned mixture and extrusion at 230° C gives a product which has a specific gravity of 0.755. It should be noted that in the case of extrusion in which no petroleum ether is present in the mixture, it is necessary to work at a temperature of approx. 230° C, which is possibly explained by the fact that the presence of petroleum ether in the experiments described above acts as a lubricant for the polystyrene and therefore allows a lower extrusion temperature of 155° C.

Det er å bemerke ved foregående fremgangsmåte at de respektive prosentandeler for oksalsyre og natriumbikarbonat er beregnet til å gi 1.74 pst. vann og kulldioksyd basert på vekten av polystyren inneholdende petroleter. It is to be noted in the preceding procedure that the respective percentages for oxalic acid and sodium bicarbonate are calculated to give 1.74 percent water and carbon dioxide based on the weight of polystyrene containing petroleum ether.

Eksempel 2. Example 2.

En rekke forsøk utførtes ved hvilke citronsyrehydrat og natriumbikarbonat brukes og mengdene variertes for å gi varierende andeler av vann og kulldioksyd. Polystyrenperler, i hvilke det var innarbeidet 6.1 pst. petroleter (pentanf raks jon) ble tilblandet på en båndblander med de nedenfor angitte mengder av citronsyrehydrat og natriumbikarbonat og presset ut ved en temperatur på ca. 155° C. Der oppnåddes en skumpolystyren som hadde i det vesentlige ensartede små hulrom med de angitte spesifikke vekter. A number of experiments were carried out in which citric acid hydrate and sodium bicarbonate were used and the amounts were varied to give varying proportions of water and carbon dioxide. Polystyrene beads, in which 6.1 per cent petroleum ether (pentane fraction) was incorporated, were mixed on a belt mixer with the amounts of citric acid hydrate and sodium bicarbonate specified below and pressed out at a temperature of approx. 155° C. A foamed polystyrene was obtained which had substantially uniform small voids with the indicated specific weights.

Det er å bemerke at når citronsyre brukes har kombinasjonen av citronsyre og bikarbonat utmerket vedheng til poly-styrenperlene. Tilsynelatende er de spesielle karakteristikker for citronsyre slik at syren og karbonat har tendens til å danne god vedheftende coating på polystyren-perlene, slik at de enkelte perler har syren og det kulldioksydavgivende middel i tett naboskap. Denne vedhefting av karbo-natet og syren er av spesiell fordel ved at komposisjonene kan forsendes uten å støve, hvilket har tendens til å gjøre blandingene mindre homogene. It is noted that when citric acid is used, the combination of citric acid and bicarbonate has excellent adhesion to the polystyrene beads. Apparently, the special characteristics of citric acid are such that the acid and carbonate tend to form a good adhesive coating on the polystyrene beads, so that the individual beads have the acid and the carbon dioxide releasing agent in close proximity. This adhesion of the carbonate and the acid is of particular advantage in that the compositions can be shipped without dusting, which tends to make the mixtures less homogeneous.

Eksempel 3. Example 3.

Eksempel 2 gjentas og citronsyren erstattes med en ekvivalent mengde oksalsyre. I det vesentlige oppnåddes lignende resultater. Example 2 is repeated and the citric acid is replaced with an equivalent amount of oxalic acid. Essentially similar results were obtained.

Eksempel 4. Example 4.

Eksempel 2 gjentas og citronsyren erstattes med en ekvivalent mengde diglykolsyre. I det vesentlige oppnåddes lignende resultater. Example 2 is repeated and the citric acid is replaced with an equivalent amount of diglycolic acid. Essentially similar results were obtained.

Eksempel 5. Example 5.

Eksempel 2 gjentas og citronsyren erstattes med en ekvivalent mengde vinsyre. I det vesentlige oppnåddes lignende resultater. Example 2 is repeated and the citric acid is replaced by an equivalent amount of tartaric acid. Essentially similar results were obtained.

Eksempel 6. Example 6.

Eksempel 2 gjentas og citronsyren erstattes med en ekvivalent mengde ravsyre. I det vesentlige oppnåddes lignende re-sulfater. Example 2 is repeated and the citric acid is replaced with an equivalent amount of succinic acid. Essentially similar re-sulphates were obtained.

Eksempel 7: Polystyrenperler med en innarbeidet mengde på 7.6 pst. petroleter (pentanfraksjon) blandes på en båndblander med 9.0 pst. stearinsyre og 1.82 pst. natriumbikarbonat. Blandingen presses ved en temperatur på 133° C. Der oppnåes en skumpolystyren som har en spesifikk vekt på 0.141, og har i det vesentlige ensartede, små hulrom. Det skal bemerkes at skumpolystyren har en vokset overflate muli-gens på grunn av den anvendte mengde stearinsyre. Example 7: Polystyrene beads with an incorporated amount of 7.6 percent petroleum ether (pentane fraction) are mixed on a belt mixer with 9.0 percent stearic acid and 1.82 percent sodium bicarbonate. The mixture is pressed at a temperature of 133° C. A foamed polystyrene is obtained which has a specific gravity of 0.141 and has substantially uniform, small voids. It should be noted that the polystyrene foam has a waxed surface possibly due to the amount of stearic acid used.

Utpressingen under lignende betingelser av polystyren inneholdende 7.6 vekts-pst. petroleter (pentanfraksjon) uten til-blanding av stearinsyre og natriumbikarbonat gir et produkt som har en spesifikk vekt i området 0.645—0.805. The extrusion under similar conditions of polystyrene containing 7.6 wt. petroleum ether (pentane fraction) without admixture of stearic acid and sodium bicarbonate gives a product which has a specific gravity in the range 0.645-0.805.

Det vil forstås at ekvivalente mengder av organiske syrer som har i det minste 3.0 milli-ekvivalenter syrevannstoff pr. gram og spesielt de som har ca. 3—10 milli-ekvivalenter syre-vannstoff pr. gram kan brukes i foranstående eksempel istedenfor den anvendte stearinsyre og at lignende resultater oppnås. Det vil forstås at jo større syrevannstoff innholdet i en syre er, er en mindre mengde av den nødven-dig og at, som denne mengde synker, synker og forsvinner effekter slik som den forannevnte voks-lignende overflate ved stearinsyre. It will be understood that equivalent amounts of organic acids that have at least 3.0 milli-equivalents of acid hydrogen per grams and especially those with approx. 3-10 milli-equivalents of acid-hydrogen per grams can be used in the above example instead of the stearic acid used and that similar results are obtained. It will be understood that the greater the acid hydrogen content of an acid, a smaller amount of it is necessary and that, as this amount decreases, effects such as the aforementioned wax-like surface with stearic acid decrease and disappear.

Den relative viskositet av en 1 pst to-luoloppløsning av polystyren brukt i foranstående eksempel er tilnærmet 2.4. Det vil forstås at variasjoner av polystyrener kan brukes i blandingene og ved fremgangsmåtene etter denne oppfinnelse. F. eks. polystyrener som har relative viskositeter i området 1.2 til 2.8 (1 pst. toluoloppløsning, Ostwald viskosimeter) gir gode resultater. Videre vil det forstås at kopolymerer av styren eller fysikalske blandinger av polystyren med et elastomert materiale som er kjent som «high impact» polystyrener kan anvendes. The relative viscosity of a 1% toluene solution of polystyrene used in the preceding example is approximately 2.4. It will be understood that variations of polystyrenes can be used in the compositions and in the methods of this invention. For example polystyrenes which have relative viscosities in the range 1.2 to 2.8 (1 per cent toluene solution, Ostwald viscometer) give good results. Furthermore, it will be understood that copolymers of styrene or physical mixtures of polystyrene with an elastomeric material known as "high impact" polystyrenes can be used.

Eksempel S. Example S.

Polystyrenperler, en 1 pst. oppløsning som har en relativ viskositet på 1.6, og som har innarbeidet i seg 7.5 pst. petroleter (pentanfraksjon) blandes i en båndblander med 1.54 pst. citronsyrehydrat og 1.82 pst. natriumbikarbonat og presses ved en temperatur på ca. 135° C. Der oppnås en skumpolystyren som har i det vesentlige ensartede små hulrom og en spesifikk vekt i området 0.0645—0.07. Polystyrene beads, a 1% solution which has a relative viscosity of 1.6, and which has incorporated 7.5% petroleum ether (pentane fraction) are mixed in a belt mixer with 1.54% citric acid hydrate and 1.82% sodium bicarbonate and pressed at a temperature of approx. 135° C. A foamed polystyrene is obtained which has essentially uniform small voids and a specific gravity in the range 0.0645—0.07.

Eksempel 9. Example 9.

Polystyrenperler med 6.1 pst. petroleter (pentanfraksjon) innarbeidet i seg blandes på en båndblander med 1.34 pst. borsyre og 1.82 pst. natriumbikarbonat. Denne blanding presses på vanlig måte i en plastikpresse ved en temperatur på 155° C. Der oppnås en skumpolystyren som har en spesifikk vekt på 0.0425 og som har i det vesentlige ensartede små hulrom. Polystyrene beads with 6.1 percent petroleum ether (pentane fraction) incorporated into them are mixed on a belt mixer with 1.34 percent boric acid and 1.82 percent sodium bicarbonate. This mixture is pressed in the usual way in a plastic press at a temperature of 155° C. A foamed polystyrene is obtained which has a specific weight of 0.0425 and which has substantially uniform small voids.

Utpressing under lignende betingelser av polystyren inneholdende 7.6 vekts-pst. petroleter (pentanfraksjon) uten tilblan-ding av borsyre og natriumbikarbonat ga et produkt som har en spesifikk vekt i området 0.645—0.805. Extrusion under similar conditions of polystyrene containing 7.6% by weight. petroleum ether (pentane fraction) without addition of boric acid and sodium bicarbonate gave a product which has a specific gravity in the range 0.645-0.805.

Samvirkningen av de tre elementer, petroleter, borsyre og middel som frigir kulldioksyd illustreres ytterligere ved at utelatelsen av petroleter fra forannevnte sammensetning gir utilfredsstillende resultater. Dvs. polystyren inneholdende ingen petroleter som er blandet med 1.34 pst. borsyre og 1,82 pst. natriumbikarbonat presses ved en formtemperatur på 230° C. Der oppnås polystyren som har en spesifikk vekt i området 0.705—0.885. Det vil bemerkes at ved utpressinger hvor ingen petroleter er tilstede er det nødvendig å arbeide ved en temperatur på ca. 230° C som muligvis forklares ved at nærværet av petroleter i de foranbeskrevne eksperimen-ter virker som et smøremiddel for polystyren og derfor tillater en lavere utpressingstemperatur på 155° C. The interaction of the three elements, petroleum ether, boric acid and agent that releases carbon dioxide is further illustrated by the fact that the omission of petroleum ether from the aforementioned composition gives unsatisfactory results. That is polystyrene containing no petroleum ether which is mixed with 1.34 per cent boric acid and 1.82 per cent sodium bicarbonate is pressed at a mold temperature of 230° C. Polystyrene is obtained which has a specific gravity in the range 0.705—0.885. It will be noted that for extractions where no petroleum ethers are present, it is necessary to work at a temperature of approx. 230° C, which is possibly explained by the fact that the presence of petroleum ether in the above-described experiments acts as a lubricant for the polystyrene and therefore allows a lower extrusion temperature of 155° C.

Det vil bemerkes i de foregående fremgangsmåter at de respektive prosentandeler av borsyre og natriumbikarbonat er beregnet til å gi 1.74 pst. vann og kulldioksyd basert på vekten av polystyren inneholdende petroleter. It will be noted in the preceding methods that the respective percentages of boric acid and sodium bicarbonate are calculated to give 1.74 percent water and carbon dioxide based on the weight of polystyrene containing petroleum ether.

Eksempel 10: Example 10:

En rekke forsøk utføres hvor borsyre og natriumbikarbonat brukes i varierende mengder for å gi varierende mengder vann og kulldioksyd. Polystyrenperler, i hvilke 7.6 pst. petroleter (pentanfraksjon) er blitt innarbeidet blandes på en båndblander med nedenfor angitte mengder av borsyre og natriumbikarbonat og presses ut ved en temperatur på ca. 155° C. Der oppnås skumpolystyren som i det vesentlige har ensartede små hulrom ved de angitte spesifikke vekter. A series of experiments are carried out where boric acid and sodium bicarbonate are used in varying amounts to produce varying amounts of water and carbon dioxide. Polystyrene beads, in which 7.6 per cent petroleum ether (pentane fraction) has been incorporated, are mixed on a belt mixer with the quantities of boric acid and sodium bicarbonate specified below and pressed out at a temperature of approx. 155° C. This results in polystyrene foam which essentially has uniform small voids at the indicated specific weights.

Eksempel 11: Example 11:

Eksempel 10 gjentas med en ekvivalent mengde kaliumbikarbonat som erstatning for bikarbonatet. I det vesentlige samme resultater oppnås. Example 10 is repeated with an equivalent amount of potassium bicarbonate as a substitute for the bicarbonate. Essentially the same results are obtained.

Eksempel 12: Example 12:

Eksempel 10 gjentas med en ekvivalent mengde natriumkarbonat som erstatning for bikarbonatet. I det vesentlige lignende resultater oppnås. Example 10 is repeated with an equivalent amount of sodium carbonate as a substitute for the bicarbonate. Essentially similar results are obtained.

Eksempel 13. Example 13.

Eksempel 10 gjentas med en ekvivalent mengde kaliumkarbonat som erstatning for bikarbonatet. I det vesentlige lignende resultater oppnås. Example 10 is repeated with an equivalent amount of potassium carbonate as a substitute for the bicarbonate. Essentially similar results are obtained.

Eksempel 15. Example 15.

Eksempel 10 gjentas og bikarbonatet erstattes med en ekvivalent mengde kal-ciumkarbonat. I det vesentlige lignende resultater oppnås. Example 10 is repeated and the bicarbonate is replaced by an equivalent amount of calcium carbonate. Essentially similar results are obtained.

Det vil forstås at vektsekvivalenter av foran angitte syrer kan erstattes i forannevnte fremgangsmåter for oksal-, citron-og stearinsyrene brukt i flere eksempler. På lignende måte kan foran angitte midler som frigir kulldioksyd, spesielt slike forbindelser som natriumkarbonat, kaliumkarbonat og bikarbonat og ammoniumkar-bonat erstattes med ekvivalente mengder natriumkarbonat brukt i de foregående eksempler. It will be understood that weight equivalents of the aforementioned acids can be substituted in the aforementioned methods for the oxalic, citric and stearic acids used in several examples. In a similar manner, the aforementioned agents which release carbon dioxide, especially such compounds as sodium carbonate, potassium carbonate and bicarbonate and ammonium carbonate may be substituted for equivalent amounts of sodium carbonate used in the previous examples.

Det vil bemerkes at farvende midler kan blandes inn tørt med de forskjellige foran-beskrevne komponenter av blandingene ifølge oppfinnelsen og at etter utpressing oppnås en farvet skumpolystyren. It will be noted that coloring agents can be mixed in dry with the various above-described components of the mixtures according to the invention and that after extrusion a colored polystyrene foam is obtained.

Utover dette omfatter nærværende oppfinnelse blandinger inneholdende forannevnte syrer og kulldioksydavgivende midler i forbindelse med polystyrenperler som har innarbeidet i seg fra ca. 4.5 til 9 pst. av et alifatisk kullvannstoff, som koker i området 30^90° C, hvilke perler er blitt tilblandet et høyt halogehert ikke-flyktig kullvannstoff og antimonoksyd. Disse polystyrenblandinger kan presses ut i overensstemmelse med oppfinnelsens fremgangsmåte for å gi flammehemmende skumpolystyren. De høyt halogenerte ikke-flyktige kullstoffer som er anvendelig er generelt stoffer som inneholder mer enn 50 pst. halogen og som koker ved ca. 200° C ved atmosfæretrykk. Disse materialer finnes blant slike i handelen tilgjengelige forbindelser som CHLOROWAX 70 og HALOWAX 105IX. Fint fordelt antimonoksyd som er tilgjengelig i handelen er også nyttig. In addition to this, the present invention includes mixtures containing the aforementioned acids and carbon dioxide-releasing agents in connection with polystyrene beads which have incorporated from approx. 4.5 to 9 percent of an aliphatic coal hydrogen, which boils in the range of 30^90° C, which beads have been mixed with a highly halogenated non-volatile coal hydrogen and antimony oxide. These polystyrene mixtures can be extruded in accordance with the method of the invention to give flame retardant polystyrene foam. The highly halogenated non-volatile coal substances which are applicable are generally substances which contain more than 50 percent halogen and which boil at approx. 200° C at atmospheric pressure. These materials are found among such commercially available compounds as CHLOROWAX 70 and HALOWAX 105IX. Commercially available finely divided antimony oxide is also useful.

De anvendelige blandinger av alifatisk kullvannstoff inneholdende polystyrenperler, høyt halogenert ikke-flyktig kullvannstoff og antiomonoksyd er beskrevet i norsk patentskrift nr. 94 290. The applicable mixtures of aliphatic coal hydrogen containing polystyrene beads, highly halogenated non-volatile coal hydrogen and antimony oxide are described in Norwegian patent document no. 94 290.

Claims

Process for the production of foamed polystyrene which has a specific weight not exceeding 0.16 and small, uniform cavities, characterized in that polystyrene particles which in a manner known per se have incorporated into them from 4.5 to 9 percent aliphatic coal hydrogen which approximately boils in the range 30-90° C, homogeneously mixed with an agent which releases carbon dioxide during the pressing, e.g. sodium bicarbonate, and boric acid or an organic acid that has available acid hydrogen, e.g. citric acid, oxalic acid, diglycolic acid, tartaric acid, or succinic acid, and which has at least 3.0 milli-equivalents of acid hydrogen per grams in amounts so as to give off a total of from 0.5 to 5 percent water and carbon dioxide on the basis of polystyrene particles containing the aliphatic carbon hydrogen and subsequent extrusion of said mixture in an ordinary extrusion machine at a temperature in the range from 120 to 200° C.