NO136447B

NO136447B -

Info

Publication number: NO136447B
Application number: NO276670A
Authority: NO
Inventors: W H Skoroszewski
Original assignee: Shell Int Research
Priority date: 1969-07-17
Filing date: 1970-07-15
Publication date: 1977-05-31
Also published as: NL164225B; NL164225C; BE753427A; FR2055102A5; GB1317439A; CA942019A; NL7010434A; SE360302B; NO136447C; DE2035159A1

Description

Framgangsmåte ved framstilling av skumplast ved ekstrudering. Procedure for the production of foam plastic by extrusion.

Denne oppfinnelse vedrører en framgangsmåte ved fabrikasjon av cellelegemer av termoplast og produkter framstilt av samme. Oppfinnelsen vedrører spesielt kontinuerlig framstilling av cellelegemer med praktisk tolt ensartete tverrsnitt av termoplastisk materiale i benzen oppløse-lige polymerisater og copolymerisater av polymeriserbare aromatiske blandinger som har et vinylradikal bundet til kullstoffato-met av den aromatiske kjerne. Mere spesielt vedrører oppfinnelsen framstilling av slike produkter av polystyren og styrenkopoly-merisater. This invention relates to a method of manufacturing cell bodies of thermoplastic and products made from the same. The invention relates in particular to the continuous production of cell bodies with practically uniform cross-sections of thermoplastic material in benzene-soluble polymers and copolymers of polymerizable aromatic mixtures which have a vinyl radical bound to the carbon atom of the aromatic nucleus. More particularly, the invention relates to the production of such products from polystyrene and styrene copolymers.

Adskillige framgangsmåter ved framstilling av termoplastiske cellelegemer, mere kjent som skumplast er nu kjent. Disse framgangsmåter er i alminnelighet ikke egnet for en lett framstilling av cellelegemer med stor eller moderat størrelse kontinuerlig og økonomisk ved moderat eller forholdsvis lav framstillingshastighet i apparater med liten størrelse. Ekstrusjons-metodeme er nu generelt godkjent som mest praktiske for framstilling av skumprodukter. Ingen av de kjente ekstrusjonsmetoder kan imidlertid drives ved lave produksjons-hastigheter i et apparat av moderat stør-relse for å framstille produkter med et tverrsnittsareal som er stort nok til å være kommersielt ønskelig. Kontroll av temperatur og trykk og hastigheten ved hvilken de forandres er ytterst viktig for frambringel-sen av gode strukturer. Hvis der er stor temperaturvariasjon over et tverrsnitt av ekstruisjonen kan det resultere i ujevnt skum, grove bobler, variabel vekt, usikker styrke og variabel varmeisolasjon. Temperaturen ved ekspansjonen må være lav nok til å få plasten viskos og til å bli fast slik at den småboblede struktur bibeholdes. Several procedures for the production of thermoplastic cellular bodies, better known as foam plastics, are now known. These methods are generally not suitable for the easy production of cell bodies of large or moderate size continuously and economically at moderate or relatively low production speed in devices of small size. Extrusion methods are now generally accepted as the most practical for the production of foam products. However, none of the known extrusion methods can be operated at low production rates in an apparatus of moderate size to produce products with a cross-sectional area large enough to be commercially desirable. Control of temperature and pressure and the speed at which they change is extremely important for the production of good structures. If there is a large temperature variation across a cross-section of the extrusion, it can result in uneven foam, coarse bubbles, variable weight, uncertain strength and variable thermal insulation. The temperature during the expansion must be low enough to make the plastic viscous and to become firm so that the small-bubble structure is maintained.

Tidligere praksis har tatt i bruk mange midler for å tilfredsstille disse behov, f. eks. amerikansk patent nr. 2 577 743 som blan-der polystyren og ekspanderingsmiddel i timer, og tilsetter tunge såper for å regulere viskositeten, fører blandingen ut ved por-sjonsframgangsmåte ved den store hastighet på 1135 kg pr. time. Hvis det var mulig å drive en slik metode kontinuerlig, som ikke er forutsatt i patentet, måtte den løpe med en enorm produksjonshastighet. Eks-truksjonstemperaturen på 100° C tillater ikke megen avdrift i behandlingen, og hvis den voldsomme ekstruksjonshastighet ned-settes ville skumdannelsen starte i den bakre ende av ekstruderen. Med hensyn til økonomi og arbeide over vidstrakte marke-der er en slik framgangsmåte lite tillok-kende. Previous practice has adopted many means to satisfy these needs, e.g. U.S. Patent No. 2,577,743 which mixes polystyrene and expanding agent for hours, and adds heavy soaps to regulate the viscosity, discharges the mixture by batch process at the high rate of 1135 kg per minute. hour. If it were possible to operate such a method continuously, which is not envisaged in the patent, it would have to run at an enormous production rate. The extrusion temperature of 100° C does not allow much drift in the treatment, and if the violent extrusion speed is reduced, foam formation would start at the rear end of the extruder. With regard to finances and working across vast markets, such a procedure is unattractive.

Framgangsmåten i amerikansk patent nr. 2 450 436 er på lignende måte innskren-ket ved adskillige begrensninger. F. eks. må den minste lineære dimensjon som kan framstilles ved denne framgangsmåte være minst 50 mm og må ekstruderes under den kritiske temperatur for ekspansjonsmidlet. Dessuten må massen når den skummer kjøles til en temperatur som ikke er mere enn 12,2° C over den temperatur ved hvilken skumplasten er formfast. En ytterligere begrensning er at ekstruiksjonsåonimgen må være en åpning med tverrsnittsareal svarende til arealet av en sirkel med minst 19 mm diameter. Framgangsmåten ifølge .' amerikansk patent nr. 2 669 751 er på lignende måte begrenset ved de synspunkter at det skumbare materiale må føres gjennom blandings- og kjølesonene alene ved matningstrykket uten noen framadbeve-gelse av agitatoren og må ha en temperatur på 130° C eller lavere ved ekstruderings-punktet og i noen tilfelle 110° C eller lavere. The method of US Patent No. 2,450,436 is similarly limited by several limitations. For example the smallest linear dimension that can be produced by this method must be at least 50 mm and must be extruded below the critical temperature for the expansion agent. Furthermore, when foaming, the mass must be cooled to a temperature that is no more than 12.2° C above the temperature at which the foam plastic is dimensionally stable. A further limitation is that the extrusion aperture must be an opening with a cross-sectional area corresponding to the area of a circle with a diameter of at least 19 mm. The procedure according to .' U.S. Patent No. 2,669,751 is similarly limited by the views that the foamable material must be passed through the mixing and cooling zones by the feed pressure alone without any forward movement of the agitator and must have a temperature of 130° C. or lower during extrusion. point and in some cases 110° C or lower.

I overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse er det funnet at det er mulig å framstille cellelegemer av skumplast i en , hvilken som helst praktisk størrelse i utstyr av alminnelig eller mindre størrelse og mted full frihet i valg av oppblåsnings- eller ekspanderingsmiddel innbefattende de bil-ligst tilgjengelige materialer. Det er spesielt mulig Ved foreliggende framgangsmåte å ekstrudere ønskede former kontinuerlig og økonomisk i utstyr av alminnelig eller liten størrelse ved regulerte lave produksjons-hastigheter. Som et resultat muliggjør foreliggende framgangsmåte konstruksjo-nen av små anlegg og fordelaktig plaserte markedssentra hvorved man ^inngår store sentrale anlegg og store skipningsornkost-ninger foranlediget ved forsendelse av store materialmengder med liten vekt. Dertil kommer at økonomi ved framgangsmåten er realisert ved bruken av de billige ekspansjonsimidler under betingelser som skal beskrives i det følgende. In accordance with the present invention, it has been found that it is possible to produce cell bodies from foam plastic in any practical size in equipment of ordinary or smaller size and with full freedom in the choice of inflating or expanding agent including the cheapest available materials . It is particularly possible with the present method to extrude desired shapes continuously and economically in equipment of ordinary or small size at regulated low production speeds. As a result, the present method enables the construction of small facilities and advantageously located market centers, whereby one includes large central facilities and large shipping costs caused by shipping large quantities of material with little weight. In addition, economy in the procedure is realized by the use of the cheap expansion agents under conditions to be described in the following.

Ifølge oppfinnelsen framstilles celle-formede termoplastiske produkter kontinuerlig og økonomisk ved å ekstrudere et skumbart materiale gjennom et antall åpninger til individuelle skumelementer ved en slik temperatur og så nær inntil hverandre at de smelter eller løper sammen til nye, hele, sterke og ensartede sluttformer. Muligheten for å bruke små produksjons-enheter plasert nær utnyttelsespunktene og anvendelsen av billige ekspansjonsmidler og unngåelse av kravet om store ekstru-sjonshaistigheter gir foreliggende framgangsmåte enestående høy kommersiell verdi. According to the invention, cell-shaped thermoplastic products are produced continuously and economically by extruding a foamable material through a number of openings into individual foam elements at such a temperature and so close to each other that they melt or run together into new, whole, strong and uniform final forms. The possibility of using small production units placed close to the utilization points and the use of cheap expansion agents and avoidance of the requirement for high extrusion speeds give the present method an exceptionally high commercial value.

Generelt realiseres formålene med foreliggende oppfinnelse ved å ekstrudere et skumbart plastmateriale, f. eks. polystyren blandet med et billig blåse- eller ekspanderingsmiddel, gjennom et antall åpninger i en huMplate. Polystyrenet kan på forhånd være blandet med et slikt middel og brukes i form av skumbare perler eller kan blandes med midlet under behandlingen som nedenfor beskrevet og vist på tegningene. Ved å frigjøre plastmaterialet gjennom antallet av åpninger framstilles individuelle skumelementer i strengform hovedsakelig som et resultat av trykkfallet tversover hver åpning. På grunn av at de enkelte skumstrenger ligger nær inntil hverandre når de ekspanderer vil de smelte eller løpe sammen til en hel, sterk og ensartet form. Ved å anbringe en egnet forme-de! ved siden av hullplaten kan der framstilles gjenstander av en hvilken som helst ønsket form og lengde og oppdeles etter ønske. På lignende måte, kan der når der ikke finnes noen formedel ekstruderes stokklignende gjenstander. Ved en videre utførelse kan der brukes en hullplate som har mange åpninger som hver enkelt er utstyrt med blendere for å gi så å si en hvilken som helst ønsket form eller kontur ved den forutbestemte valgfrie innstilling av åpningene. Ved å anbringe en formedel svarende i form til det geometriske arran-gement av de åpne åpninger, kan der framstilles betydelig innviklede tverrsnitt. In general, the purposes of the present invention are realized by extruding a foamable plastic material, e.g. polystyrene mixed with a cheap blowing or expanding agent, through a number of openings in a hum plate. The polystyrene can be mixed beforehand with such an agent and used in the form of foamable beads or can be mixed with the agent during the treatment as described below and shown in the drawings. By releasing the plastic material through the number of openings, individual foam elements are produced in string form mainly as a result of the pressure drop across each opening. Due to the fact that the individual foam strands are close to each other when they expand, they will melt or run together into a whole, strong and uniform shape. By placing a suitable form-de! next to the perforated plate, objects of any desired shape and length can be produced and divided as desired. In a similar way, when there are no molded parts, stick-like objects can be extruded. In a further embodiment, a perforated plate may be used which has a plurality of apertures each of which is provided with baffles to give virtually any desired shape or contour at the predetermined optional setting of the apertures. By placing a shaped part corresponding in shape to the geometric arrangement of the open openings, considerably complicated cross-sections can be produced.

Det er videre funnet at det endelige tverrsnitt av et skum har et samband med åpningen hvorfra det stammer. Det er f. eks. bemerket at noen skumbare komposi-sjoner fra en åpning med 1,6 mm diameter kan ekspandere til omkring 16 mm diameter. Basert på dette kan det ventes at bruken av en åpning med 13 mm diameter vil gi en stang med minst 127 mm diameter. Dette er imidlertid ikke tilfelle da det er funnet at en så stor åpning ikke vil vedlike-holde riktig trykk i utstyret uten at mat-niingshastigheten økes sterkt. Enskjønt det er mulig å bruke et reservoar for den skummende blanding og å frigjøre en stor mate-rialmengde i en meget kort tid gjennom en stor åpning og derved framstille en stokk eller stokklignende streng med ønsket tverrsnitt, er et slikt reservoar ikke i sam-svar med kontrollert, kontinuerlig drift. Det vil også sees at forutsetningen med et flertall åpninger, hvorpå oppfinnelsen er basert, fører til den viktige fordel at fram-stillingen av skum med et ønsket tverr-snittsprofil skjer med lite eller intet mate-rialtap. Som en grafisk illustrasjon kan det anføres at ved bruk av en flerhet av åpninger ved fabrikasjon av store plater reduse-res kraftig utøtyrsstørrelsen og kravet om kapital. Spesielt kan tilnærmet 570 hull av 1,6 mm diameter brukes ved foreliggende framgangsmåte ved en produksjonshastighet på 259 kg/t for å framstille en plate med et tverrsnitt på 102 x 1219 mm. Om-regnet ville en hastighet på 34050 kg/t gjennom en sliss på 7,6 x 1016 mm kreves for å framstille en lignende dimensjonert plate. Fordelene ved bruken av et flertall åpninger i forhold til den enkelte sliss er således tydelig. It has further been found that the final cross-section of a foam has a relationship with the opening from which it originates. It is e.g. noted that some foamable compositions from a 1.6 mm diameter opening can expand to about 16 mm diameter. Based on this, it can be expected that the use of an opening with a diameter of 13 mm will give a rod with a diameter of at least 127 mm. However, this is not the case as it has been found that such a large opening will not maintain the correct pressure in the equipment without the feeding speed being greatly increased. Although it is possible to use a reservoir for the foaming mixture and to release a large amount of material in a very short time through a large opening and thereby produce a stick or stick-like string of the desired cross-section, such a reservoir is not in accordance with controlled, continuous operation. It will also be seen that the assumption of a plurality of openings, on which the invention is based, leads to the important advantage that the production of foam with a desired cross-sectional profile takes place with little or no material loss. As a graphic illustration, it can be stated that by using a plurality of openings in the fabrication of large plates, the size of the equipment and the requirement for capital are greatly reduced. In particular, approximately 570 holes of 1.6 mm diameter can be used by the present method at a production rate of 259 kg/h to produce a plate with a cross section of 102 x 1219 mm. Approximately, a speed of 34050 kg/h through a slot of 7.6 x 1016 mm would be required to produce a similarly sized plate. The advantages of the use of a plurality of openings in relation to the individual slot are thus clear.

Det er også funnet hensiktsmessig, når der ekstruderes ved høye temperaturer og før merkbar kjøling av skumprofilet forbi formedelen, å anvende et eller flere ende-løse belter for å fjerne skumgjenstanden. Som et resultat holdes skumgjenstanden rett og plan mens den kjøles og den får derved en glattere overflate. Dessuten kan der ved en regulering av avtagningshastig-heten, overføres et tilstrekkelig mottrykk til punktet hvor skumdannelsen foregår for å sikre sammenløpning av de enkelte strenger. It has also been found appropriate, when extruding at high temperatures and before noticeable cooling of the foam profile past the mold part, to use one or more endless belts to remove the foam object. As a result, the foam object is kept straight and flat while it cools, giving it a smoother surface. Furthermore, by regulating the take-off speed, a sufficient back pressure can be transferred to the point where the foam formation takes place to ensure the convergence of the individual strings.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere under henvisning til tegningene hvor fig. 1 er et sideriss i snitt av en vanlig skrue-ekstruder med huliplate med et antall hull, med de til skum dannede elementer strøm-mende inn i en formedel og fjernet mellom endeløse belter, fig. 2 er et frontrlss av en huliplate med ventilanordninger, fig. 3 er et snitt etter linjen 3—3 i fig. 2, fig. 4 er et perspektivriss av en med et antall hull utstyrt huliplate og individuelle elementer som strømmer ut og sveller for å løpe sammen til en hel form, fig. 5 er et lignende riss av en huliplate med firkantede åpninger med skummende elementer som løper sammen i en formekasse, og fig. 6 er et perspektivriss med detaljerte snitt av en huliplate med runde hull, en formedel, et endeløst belte, og et tverrsnitt av det ekstruderte, ekspanderte, sammenløpne skummende produkt, som illustrerer grafisk de enkelte, sammenløpne elementer. The invention will be explained in more detail with reference to the drawings where fig. 1 is a side view in section of an ordinary screw extruder with a hole plate with a number of holes, with the elements formed into foam flowing into a mold part and removed between endless belts, fig. 2 is a front view of a hole plate with valve devices, fig. 3 is a section along the line 3-3 in fig. 2, fig. 4 is a perspective view of a huli plate equipped with a number of holes and individual elements that flow out and swell to run together into a complete shape, fig. 5 is a similar view of a huli plate with square openings with foaming elements running together in a mold box, and fig. 6 is a perspective view with detailed sections of a hole plate with round holes, a mold part, an endless belt, and a cross-section of the extruded, expanded, confluent foamed product, graphically illustrating the individual confluent elements.

På tegningen betegner 2 en matnings-skrue i den sylindriske trommel 3 av en horisontal ekstruderingsmaskin 4. En inn-løpstrakt for polymerisat er betegnet 5 og et innløp for ekspansjonsmiddel med 6. Kapper 8 og 8' tjener til å regulere ekstra - derimgstemperaturen og er utstyrt med inn-løp og utløp 7, 7' resp. 9, 9' for temperaturregulerende medier. Hullplaten 10 med et flertall åpninger er festet til den forreste ende av ekstruderen. Formedelen 11 er plasert ved hullplaten 10 for å motta og forme de enkelte skummende elementer 12 og er utstyrt med temperaturregulerende anord-ninger 18. Endeløse belter 14, drevet ved valser 15, er anordnet til å motta og fjerne skumproduktet 13 når det forlater formedelen 11. In the drawing, 2 designates a feed screw in the cylindrical drum 3 of a horizontal extrusion machine 4. An inlet funnel for polymerizate is designated 5 and an inlet for expansion agent by 6. Caps 8 and 8' serve to regulate the additional temperature and are equipped with inlet and outlet 7, 7' resp. 9, 9' for temperature regulating media. The perforated plate 10 with a plurality of openings is attached to the front end of the extruder. The forming part 11 is placed at the perforated plate 10 to receive and form the individual foaming elements 12 and is equipped with temperature regulating devices 18. Endless belts 14, driven by rollers 15, are arranged to receive and remove the foam product 13 when it leaves the forming part 11 .

Hullplaten 10, som er vist mere detal-jert i fig. 2, kan være utstyrt med åpninger 16 og ventiilanordninger 17 som ved riktig innstilling virker til å regulere det ønskede mottrykk såvel som størrelsen eller formen av det skurndannende produkt 13. Ventilene 17 er videre vist i fig. 3. The perforated plate 10, which is shown in more detail in fig. 2, can be equipped with openings 16 and valve devices 17 which, when set correctly, act to regulate the desired back pressure as well as the size or shape of the scum-forming product 13. The valves 17 are further shown in fig. 3.

Fig. 4 viser ekstrudering direkte ut i atmosfæren gjennom en huliplate med runde åpninger mens fig. 5 viser ekstrudering gjennom firkantede hull inn i en formedel. Fig. 4 shows extrusion directly into the atmosphere through a hollow plate with round openings, while fig. 5 shows extrusion through square holes into a molded part.

Ved framstilling av cellformet polystyren med foreliggende framgangsmåte, under henvisning til fig. 1 og 6, mates polystyren inn i ekstruderen 4 gjennom trakten 5 og blandes med et ekspanderende middel som mates inn gjennom innløpet 6. Hvis der brukes skumbare perler stenges inn-løpet 6. Ekstruderen holdes på den krevde temperatur ved hjelp av hete- eller kjøle-medier som sirkuleres gjennom kappene 8, 8' og blandingen føres ved bevegelse av skruen 2 henimot hullplaten 10. Ved fri-gjøringen av blandingen gjennom de enkelte åpninger 16 ekspanderer den som individuelle skumdannede elementer eller strenger 12 som på grunn av at de befinner seg nær hverandre løper sammen til en hel struktur 13 når den passerer gjennom formedelen. Denne kan være utstyrt med hete-eller kjølemidier 18 og alminnelige belter 14 kan brukes for å fjerne det av skum dannede produkt. When producing cellular polystyrene with the present method, with reference to fig. 1 and 6, the polystyrene is fed into the extruder 4 through the funnel 5 and mixed with an expanding agent which is fed in through the inlet 6. If foamable beads are used, the inlet 6 is closed. The extruder is kept at the required temperature by means of heating or cooling media which are circulated through the jackets 8, 8' and the mixture is guided by movement of the screw 2 towards the perforated plate 10. When the mixture is released through the individual openings 16, it expands as individual foam-formed elements or strings 12 which, due to the fact that they are located close to each other run together into a whole structure 13 when it passes through the mold part. This can be equipped with heating or cooling media 18 and ordinary belts 14 can be used to remove the product formed from foam.

Enskjønt en rektangulær formedel er vist kan en hvilken som helst ønsket forme-anordning anvendes. På lignende måte kan, enskjønt det ikke er vist, formedelen være av en klemmende type som klemmes om den utstrømmende form, vandrer med den inntil den kjøles, åpnes og føres tilbake for et nytt grep. Når der ikke finnes et belte kan det skumdannede produkt føres eller trek-kes fra hullplaten og formedelen på en hvilken som helst alminnelig måte, f. eks. for hånd eller andre mekaniske anordnin-ger, og i noen tilfelle vil det ved skumdannelsen oppståtte trykk selv presse eller skyve produktet fra hullplaten. På lignende måte er det klart, enskjønt det til skum dannede produkt er vist som en plate, at ved riktig innstilling av ventilene 17, hvorved åpningene 16 kan lukkes helt eller delvis, kan en hvilken som helst ønsket form bli kontinuerlig ekstrudert og deretter opp-delt i passende lengde eller tykkelse. Although a rectangular shaped part is shown, any desired shaping device can be used. Similarly, although not shown, the mold member may be of a clamping type which is clamped around the flowing mold, travels with it until it cools, opens and is brought back for another grip. When there is no belt, the foamed product can be fed or pulled from the perforated plate and the mold part in any general way, e.g. by hand or other mechanical devices, and in some cases the pressure created by the foam formation will itself push or push the product from the perforated plate. Similarly, it is clear, although the foamed product is shown as a plate, that by proper adjustment of the valves 17, whereby the openings 16 can be partially or fully closed, any desired shape can be continuously extruded and then up- divided into suitable length or thickness.

Mengden av det anvendte ekspanderingsmiddel avhenger av volumet av gass som det vil frambringe og den ønskede skumtetthet. Generelt vil vektprosenten av ekspanderingsmiddel, basert på harpiks-vekten, ligge i området av 0,1 til 0,5 av dets molekylarvekt, fortrinnsvis omkring 0,25 av dets molekylarvekt. The amount of expanding agent used depends on the volume of gas it will produce and the desired foam density. In general, the percentage by weight of expanding agent, based on the resin weight, will be in the range of 0.1 to 0.5 of its molecular weight, preferably about 0.25 of its molecular weight.

Oppblåsnings- eller ekspanderingsmidler som i foreliggende tilfelle er funnet egnet kan være en gass som ekspanderer ved frigjøring for trykk, for å bringe plasten til å skumme, en væske som vil fordampe til en gass og ekspandere plasten ved frigjør-ing for trykk, et fast stoff som ved spalting frigjør en gass, f. eks. en forbindelse av ammonium eller azotypen, eller kombinasjon av slike gasser, væsker eller faste stof-fer. Som et eksempel på normalt gassaktige midler kan der anvendes parafiner såsom propan- eller butan eller blandinger av disse, eller krakkede petroleumsfraksjoner. Likeledes kan med fordel olefiner, f. eks. etylen, propylen, butylen etc. og blandinger av disse brukes. Egnede normalt væskeak-tige ekspanderingsmidler innbefatter me-tylklorid, høyere parafiner f. eks. pentan eller heksan, freon, vann etc. I tillegg kan mere permanente gasser såsom kulldioksyd, nitrogen, eller luft benyttes. Forbindelser av ammonium- og azotypen som er fordel-aktige i framgangsmåten innbefatter ammon iumkar bona t, ammon i u mb ikairbo - nat, kaliumbikarbonat, diazoaminobensin, diazoaminotoluen, azodikarbonamid, di-azoisobutyronitril etc. Inflating or expanding agents found suitable in the present case may be a gas which expands on release of pressure to cause the plastic to foam, a liquid which will evaporate into a gas and expand the plastic on release of pressure, a solid substance which, when split, releases a gas, e.g. a compound of the ammonium or azo type, or a combination of such gases, liquids or solids. As an example of normally gaseous agents, paraffins such as propane or butane or mixtures thereof, or cracked petroleum fractions can be used. Likewise, olefins, e.g. ethylene, propylene, butylene etc. and mixtures of these are used. Suitable normally liquid expanding agents include methyl chloride, higher paraffins e.g. pentane or hexane, freon, water etc. In addition, more permanent gases such as carbon dioxide, nitrogen or air can be used. Compounds of the ammonium and azo type which are advantageous in the process include ammonium carbonate, ammonium bicarbonate, potassium bicarbonate, diazoaminobenzene, diazoaminotoluene, azodicarbonamide, di-azoisobutyronitrile, etc.

Til sammenligning har tidligere praksis lært at det er nødvendig bare å bruke temperaturer under den kritiske temperatur for ekspanderingsmidlet for å framstille skumplast, hvilken begrensning ikke er knyttet til framgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse. F. eks. i tilfelle der brukes metyltolorid, som er et vanlig ekspansjonsmiddel med en kritisk temperatur på 143° C og et kritisk trykk på 70 kg/cm<2>, er det klart at en blanding med polystyren ved denne temperatur vil få en meget lav viskositet og vil ikke frambringe det nød-vendige trykkfall på 70 kg/cm<2> som kreves tversover enhver brukelig åpningsstørrelse. Det vil derfor være nødvendig å bruke dette materiale betydelig under dets kritiske temperatur for å framstille et skum. Det må imidlertid bemerkes at dette faktisk ikke har noen forbindelse med den varmeabsorp-sjon som er skapt ved faseforandringen ved trykkavlastning av en varm væske under dens kritiske temperatur. I motsetning har propan en kritisk temperatur på ca. 98° C ved et trykk på ca. 43,4 kg/cm<2>. Når det tas hensyn til de dårlige oppløsningsegenskaper av propan i polystyren, vil resultatet bli høy viskositet ved denne lave temperatur og for kommersielle vurderinger vil det være nød-vendig å framstille skum over den kritiske temperatur, mens trykket også kan variere innen vide grenser, og foretrukne trykk er noe høyere enn autogentrykket av den skumbare blanding ved driftstemperatur for å sikre homogenitet. In comparison, previous practice has taught that it is only necessary to use temperatures below the critical temperature for the expanding agent to produce foam plastic, which limitation is not linked to the method according to the present invention. For example in the event that methyl toloride is used, which is a common expanding agent with a critical temperature of 143° C and a critical pressure of 70 kg/cm<2>, it is clear that a mixture with polystyrene at this temperature will have a very low viscosity and will not produce the necessary pressure drop of 70 kg/cm<2> required across any usable opening size. It will therefore be necessary to use this material significantly below its critical temperature to produce a foam. However, it must be noted that this actually has nothing to do with the heat absorption created by the phase change upon depressurization of a hot liquid below its critical temperature. In contrast, propane has a critical temperature of approx. 98° C at a pressure of approx. 43.4 kg/cm<2>. When the poor dissolution properties of propane in polystyrene are taken into account, the result will be high viscosity at this low temperature and for commercial evaluations it will be necessary to produce foam above the critical temperature, while the pressure can also vary within wide limits, and preferred pressure is somewhat higher than the autogen pressure of the foamable mixture at operating temperature to ensure homogeneity.

For videre å illustrere oppfinnelsen skal, uten begrensning hertil, følgende eksempler gis: To further illustrate the invention, without limitation, the following examples shall be given:

Eksempel 1: Example 1:

En blanding sammensatt av 91 vekts-deler av en støpbar type polystyren og 9 deler propan ble ekstrudert under et trykk på 70 kg/cm<2> og ved en temperatur på 107,2° C gjennom en huliplate med 23 åpninger hver med 1,6 mm diameter og inn i en rektangulær formedel festet til hullplaten. En skumplastplate 152,4 mm bred og 50 mm tykk ble framstilt ved en kontinuerlig produksjonshastighet på 12,2 kg/ time. Produktet var en sterk, ensartet, hel sluttstruktur av ekspanderte, sammenløpne elementer med en tetthet på ca. 33,45 g/dm<;!>, og var et klart bevis på et nytt og nyttig skumprodukt framstilt i et Iltet utstyr ved en kontinuerlig hastighet og adskillig over den kritiske temperatur for det som ekspanderingsmiddel anvendte propan. A mixture composed of 91 parts by weight of a moldable type of polystyrene and 9 parts of propane was extruded under a pressure of 70 kg/cm<2> and at a temperature of 107.2°C through a huli plate having 23 openings each of 1, 6 mm diameter and into a rectangular shaped part attached to the perforated plate. A foam sheet 152.4 mm wide and 50 mm thick was produced at a continuous production rate of 12.2 kg/hour. The product was a strong, uniform, whole final structure of expanded, confluent elements with a density of approx. 33.45 g/dm<;!>, and was clear evidence of a new and useful foam product produced in oxygenated equipment at a continuous rate and well above the critical temperature for propane used as an expanding agent.

Eksempel 2: Example 2:

Ved bruk av apparatet i eksempel 1 men med alle 23 åpninger stengt ved ventilene til omtrent halvparten for å innstille trykket riktig, ble en blanding sammensatt av 89 vektdeler av en støpbar type polystyren og 11 vektdeler butan ekstrudert ved et trykk på 45,5—49 kg/cm<2> og en temperatur på 121—125,5° C. En skumplate med samme dimensjoner som produktet i eksempel 1 og en tetthet på 27,2 g/dm<*> ble framstilt ved en kontinuerlig produksj onshastigihet på 12,2 kg/time. Using the apparatus of Example 1 but with all 23 ports closed at the valves to about half to set the pressure correctly, a mixture composed of 89 parts by weight of a moldable type of polystyrene and 11 parts by weight of butane was extruded at a pressure of 45.5-49 kg/cm<2> and a temperature of 121-125.5° C. A foam board with the same dimensions as the product in example 1 and a density of 27.2 g/dm<*> was produced at a continuous production rate of 12 .2 kg/hour.

Eksempel 3: En blanding sammensatt av 89,7 vektdeler polystyren og 10,3 vektdeler av en gassblanding inneholdende 65 pst. butan og 35 pst. propan ble kontinuerlig ekstrudert gjennom en huliplate med 6 åpninger hver med en diameter på 1,6 mm og inn i en rektangulær formedel festet til hullplaten. Trykkfallet tversover åpningene var 45 kg/ cm<2> og temperaturen ved platen var tilnærmet 125,5° C. En skumplate med en tetthet på 25,5 g/dm<8> ble formet kontinuerlig ved en hastighet på 4,54 kg/time. Example 3: A mixture composed of 89.7 parts by weight of polystyrene and 10.3 parts by weight of a gas mixture containing 65% butane and 35% propane was continuously extruded through a hollow plate with 6 openings each with a diameter of 1.6 mm and into in a rectangular shaped part attached to the perforated plate. The pressure drop across the openings was 45 kg/cm<2> and the temperature at the plate was approximately 125.5° C. A foam plate with a density of 25.5 g/dm<8> was molded continuously at a rate of 4.54 kg/ hour.

Foreliggende framgangsmåte kan benyttes ved framstilling av nye celleproduk-ter av faste termoplastiske i bensin opp-løselige polymerisater og copolymerisater av aromatiske monovinyylforbindelser såsom aromatiske monovinyl kullvannstoffer av bensinrefeken med vinylradikalet bundet direkte til et kullstoffatom av den aromatiske kj erne og kj ernehalogenerte derivater av samme. Blant slike aromatiske monovinyl forbindelser er styren, vinyyltoluen, vinylxylen, etylvinylbensin, para- kloro-styren, metaklorostyren, para-isopropyl-styren og etyl vinyl toluen. Kopolymerisater av en hvilken som helst to eller flere av slike aromatiske monovinylf orbindelser kan også brukes. Framgangsmåten kan også brukes ved framstilling av celle-produkter av termoplastiske harpikser såsom poly-metylmetakrylat og kopolymerisater av metylmetakrylat og styren eller av styren og alfametylstyren. Framgangsmåten er også anvendelig for podningspolymerisater og polymerisater med hvilke der er forbundet andre modifiserende midler, f. eks. polystyren som inneholder en liten mengde gummi. Den er likeledes egnet for andre hydrocarboner, f. eks. polyetylen, polypro-pylen, polyisobutylen og deres blandinger. The present method can be used for the production of new cell products from solid thermoplastic petrol-soluble polymers and copolymers of aromatic monovinyl compounds such as aromatic monovinyl carbon hydrocarbons of petrol refector with the vinyl radical bound directly to a carbon atom of the aromatic core and core halogenated derivatives of the same. Among such aromatic monovinyl compounds are styrene, vinyl toluene, vinyl xylene, ethyl vinyl gasoline, para-chlorostyrene, metachlorostyrene, para-isopropyl styrene and ethyl vinyl toluene. Copolymers of any two or more of such aromatic monovinyl compounds may also be used. The method can also be used for the production of cell products from thermoplastic resins such as polymethylmethacrylate and copolymers of methylmethacrylate and styrene or of styrene and alphamethylstyrene. The method is also applicable to graft polymers and polymers with which other modifying agents are connected, e.g. polystyrene containing a small amount of rubber. It is also suitable for other hydrocarbons, e.g. polyethylene, polypropylene, polyisobutylene and their mixtures.

Framgangsmåten ifølge oppfinnelsen er, som ovenfor angitt, fordelaktig til bruk ved produksjon av langstrakte cellelegemer, f. eks. stokker, planker, bord etc. Mest bemerkelsesverdig er unngåelsen av de be-grensede og kritiske driftsforhold som tidligere ble benyttet. F. eks. krevde tidligere fremgangsmåter ved bruk av ekspansjonsmiddel i form av kullvannstoff som inneholder flere enn 4 kullstoffatomer, skum-dannelsestemperaturer'" under den kritiske temperatur for ekspansjonsmidlet. Ingen slik restriksjon er forbundet med foreliggende fremgangsmåte ved valg av temperatur eller ekspansjonsmiddel. Andre tidligere forhold er diktert av størrelsen av det anvendte utstyr og størrelsen av det ønskede skinnprodukt. Som et resultat har skum fremstilt ved en gitt prosess egenskaper med liten mulighet for variasjon. I skarp kontrast tillater foreliggende fremgangsmåte, på grunn av den elastisitet som tillates i bruk av ekspansjonsmidler og fjernelsen av begrensninger i driftstempe-raturer, -trykk og gjennomløpshastighe-ter, fremstilling av skumtyper med en bred varietet av forutbestemte fysiske egenskaper. F. eks. er det mulig ved foreliggende prosess å framstille et stivt, sprøtt skum eller et fjærende støtsikkert, noe bløtere skum. Dertil kan der ved riktig kontroll av driftstemperaturene og trykkene framstilles et høyt orientert skum. Det er også mulig ved hjelp av foreliggende oppfinnelse å framstille et skumpolystyren som frambyr en høy grad av bøyelighet. Det sistnevnte kan illustreres ved følgende eksempel: The method according to the invention is, as indicated above, advantageous for use in the production of elongated cell bodies, e.g. logs, planks, tables etc. Most remarkable is the avoidance of the limited and critical operating conditions that were previously used. For example required prior methods using an expanding agent in the form of carbon hydrogen containing more than 4 carbon atoms, foaming temperatures'" below the critical temperature of the expanding agent. No such restriction is associated with the present method in the choice of temperature or expanding agent. Other prior conditions are dictated of the size of the equipment used and the size of the leather product desired. As a result, foams produced by a given process have properties with little scope for variation. In sharp contrast, the present method allows, because of the flexibility allowed in the use of expanding agents and the removal of limitations in operating temperatures, pressures and flow rates, production of foam types with a wide variety of predetermined physical properties. For example, it is possible with the present process to produce a rigid, brittle foam or a springy shock-resistant, somewhat softer foam ll of the operating temperatures and pressures, a highly oriented foam is produced. It is also possible by means of the present invention to produce a polystyrene foam which produces a high degree of flexibility. The latter can be illustrated by the following example:

Eksempel 4: Example 4:

Polystyren som inneholder en forholdsvis stor prosent butan, i dette tilfelle ca. Polystyrene which contains a relatively large percentage of butane, in this case approx.

15 vektpst., ble ekstrudert gjennom den i 15 wt.%, was extruded through the i

eksempel 2 anvendte huliplate. Skum med en tetthet på 24 g/dm<8>, ble tillatt å av-kjøle og herdne før det hele av ekspansjonsmidlet var oppbrukt. Det avkjølte, herdede skum ble derpå behandlet påny ved en lav temperatur i et atmosfærisk dampbad og det fortsatte å ekspandere sakte med den endelige frigjøring av ekspansjonsmidlet, hvorved dets tetthet falt til 16 g/dm<8>. Under kjøling forårsaket sammentrekning av gassene at skummets cellevegger falt delvis sammen i en rynket, trekkspillignende form, og den begynnende tetthet på 24 g/dm8 ble nådd. Som et resultat ga de mikroskopiske folder i celle-veggene skummet stor bøyelighet, helt ulikt det vanlige stive polystyrenskum. example 2 used huli plate. Foam with a density of 24 g/dm<8> was allowed to cool and harden before all of the expansion agent was used up. The cooled, cured foam was then reprocessed at a low temperature in an atmospheric steam bath and continued to expand slowly with the final release of the expanding agent, whereby its density dropped to 16 g/dm<8>. During cooling, contraction of the gases caused the cell walls of the foam to partially collapse into a wrinkled, accordion-like shape, and the initial density of 24 g/dm 8 was reached. As a result, the microscopic folds in the cell walls gave the foam great flexibility, quite unlike the usual rigid polystyrene foam.

Enskjønt de foregående eksempler viser bruken av sirkulære åpninger, er oppfinnelsen ikke begrenset hertil og innbefatter innenfor sin ramme bruken av hullpla-ter med et flertall hull som kan ha en hvilken som helst enkel eller kombinasjon av figurering f. eks. slisser, firkanter, hull, spesielle profiler, etc. Although the preceding examples show the use of circular openings, the invention is not limited to this and includes within its framework the use of perforated plates with a plurality of holes which can have any simple or combination of shapes, e.g. slots, squares, holes, special profiles, etc.

På grunn av de små åpninger som brukes i praksis, frambyr foreliggende oppfinnelsen også en hensiktsmessig anordning for å framstille perler eller strukturer som er fullstendig omdannet til skum, og som deretter er ekspandert ved varme. Strengene kan således ekstruderes inn i en lav-trykssone som ikke desto mindre er høy nok til å forebygge full ekspansjon, og kan derpå kjøles (som fryser plasten) og bry-tes ved alminnelige metoder i perler for etterfølgende bearbeidelse under videre ek-spandering. Strengene som strømmer ut fra hullplatene kan også mates direkte til former hvori de ekspanderer for å danne skumplastlegemer av sammensatt form. Due to the small openings used in practice, the present invention also provides an appropriate device for producing beads or structures which are completely converted into foam, and which are then expanded by heat. The strands can thus be extruded into a low-pressure zone which is nevertheless high enough to prevent full expansion, and can then be cooled (which freezes the plastic) and broken by ordinary methods into beads for subsequent processing during further expansion. The strands flowing out from the perforated plates can also be fed directly into molds in which they expand to form composite shaped foam bodies.

Med hensyn til åpningenes størrelse har tilfredsstillende drift vært virkeliggjort med så små åpninger som 0,5 mm i diameter og følgelig synes den nedre grense for åpnings-størrelsen å være begrenset bare ved om-kostningene med maskinbearbeidelsen. Der anvendes fortrinsvis åpningsdiameter på 1,6 til 3,2 mm, med innstillbare ventiler for strømregulering. Større åpninger f. eks. 19 mm kan imidlertid brukes men den øko-nomiske fordel med å framstille store former med moderat gjennomføring minskes hurtig med økning i åpningsstørrelsen. With regard to the size of the openings, satisfactory operation has been realized with openings as small as 0.5 mm in diameter and consequently the lower limit for the opening size seems to be limited only by the costs of machining. An opening diameter of 1.6 to 3.2 mm is preferably used, with adjustable valves for flow regulation. Larger openings, e.g. 19 mm can, however, be used, but the economic advantage of producing large shapes with a moderate penetration diminishes rapidly with an increase in the opening size.

I en videre utførelse av oppfinnelsen har skumprodukter av forutbestemt form vært ekstrudert og samtidig dekorert med farve i forutbestemte arealer. Enskjønt det selvfølgelig er mulig å ekstrudere et skinnprodukt med en ensartet farve er det ikke mulig å få en flerfarvet virkning på samme måte. Flerfarvet virkning kan nu fåes i skumprodukter ved bruk av framgangsmåten ifølge denne oppfinnelse ved å mate farver eller pigmenter gjennom ventilan-ordningen til hver streng når den ekstruderes. På denne måte innføres forskjellige farver eller pigmenter inn i hver streng etter ønske og en forutbestemt farvevirk-ning fåes med liten eller ingen sammen-løpning av farvene. Individuelt farvede skumelementer, som forløper i lengderet-ningen inne i skumstrukturen ved forutbestemte steder, gir forutbestemte aksialt kontinuerlige farver og gir når de oppdeles påtvers i en ønsket tykkelse ferdige, farvede gjenstander. Som en illustrasjon kan det nevnes at farvede produkter innbefattende juledekorasjoner, lekedyr, f. eks. påskekyllinger, butikk- og vindusutstil-lingsanordninger og lignende framstilles ved denne metode. In a further embodiment of the invention, foam products of a predetermined shape have been extruded and simultaneously decorated with color in predetermined areas. Although it is of course possible to extrude a leather product with a uniform colour, it is not possible to obtain a multi-coloured effect in the same way. Multicolor effect can now be obtained in foam products using the method of this invention by feeding colors or pigments through the ventilan arrangement to each strand as it is extruded. In this way, different colors or pigments are introduced into each strand as desired and a predetermined color effect is obtained with little or no merging of the colors. Individually colored foam elements, which extend longitudinally within the foam structure at predetermined locations, provide predetermined axially continuous colors and when divided transversely to a desired thickness provide finished, colored objects. As an illustration, it can be mentioned that colored products including Christmas decorations, toys, e.g. Easter chickens, shop and window display devices and the like are produced by this method.

De ekstruderte skum framstilt ved pro-sessen ifølge denne oppfinnelse har enestående egenskaper. Mens skum framstilt ved de vanlige ekstruksjonsmetoder ikke er elastiske og lett knuses ved fallkuleprøve-metoden, er foreliggende skum meget elastisk og mostandsdyktig mot knusing. Mens videre et perlesfcum vil la fuktighet og damp passere på grunn av en ufullstendig smeltet struktur besitter foreliggende skum ekstruderende skums ugjennomtren-gelighet for fluider. Av disse egenskaper er det klart at det nye skum ifølge denne oppfinnelse kombinerer de ønskede egenskaper av begge tidligere skumtyper, nemlig elastisitet, motstand mot knusing og ugjen-nomtrengelighet og eliminerer ulempene med ufullstendig smelting, gjennomtrenge-lighet og sprøhet. Mest viktig er evnen til å danne forutbestemte former for første gang i apparatur av liten størrelse til lav pris. The extruded foams produced by the process according to this invention have unique properties. While foams produced by the usual extrusion methods are not elastic and easily crushed by the drop ball test method, the present foam is very elastic and resistant to crushing. Furthermore, while a pearl foam will allow moisture and steam to pass due to an incompletely melted structure, the present foam possesses the impermeability of extruding foam to fluids. From these properties, it is clear that the new foam according to this invention combines the desired properties of both previous foam types, namely elasticity, resistance to crushing and impenetrability and eliminates the disadvantages of incomplete melting, permeability and brittleness. Most important is the ability to form predetermined shapes for the first time in apparatus of small size at low cost.

De nye produkter ifølge oppfinnelsen finner et omfattende anvendelsesområde. F. eks. er disse skum anvent som isolasjon for kjølerom, betonggulv, tanker og lignende. Dertil finner skummet anvendelse i båtkonstruksjon, andre anvendelser i flyte-øyemed og pussunderlag og industriell tak-isolasjon. Det jevne, farvede og farvemøn-strede skum har også anvendelse for pak-ninger, blomster og utstillingsbruk, leketøy og lignende. The new products according to the invention find an extensive field of application. For example These foams are used as insulation for cold rooms, concrete floors, tanks and the like. In addition, the foam is used in boat construction, other applications for floating purposes and plastering substrates and industrial roof insulation. The smooth, colored and patterned foam is also used for packaging, flowers and exhibition use, toys and the like.

Claims

Process for the production of foam plastic, in particular polystyrene, by continuously extruding a foamable plastic mixture into a zone of lower pressure, preferably through a forming channel, characterized in that the mixture is extruded through a number of openings which are located so close together that the individual elongated foam elements unite into a continuous cell product.