NO165245B - Fremgangsmaate for fremstilling av et polymerskumlegeme. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte for fremstilling av

et avlangt ekstrudert alkenyl-aromatisk termoplastisk harpiks-skumlegeme. Ved fremgangsmåten anvendes en blanding av esemidler, omfattende karbondioksyd pluss etylklorid og eventuelt visse spesifikke fluorkarboner. Fortrinnsvis er den alkenyl-aromatiske termoplastiske harpiks polystyren.

Den variant av polymerskum som omfattes innen rammen av foreliggende oppfinnelse er de såkalte "ekstruderte skum".

Slike ekstruderte skum har en ganske ensartet cellestørrelse sammenlignet med de såkalte "støpte perleskum".

En av de større anvendelser for ekstruderte styrenpolymer-

skum er på området varmeisolasjon. Styrenpolymerskum som er egnet for varmeisolasjon har ønskelig relativt små celler og god dimesjons-stabilitet. Det er også ønskelig at isolasjonsverdien til skummet opprettholdes i så langt tidsrom som mulig.

Ekstruderte skum anvendes også på det såkalte dekorative

området, hvor en skumplanke kan kuttes opp et "dekorativt skum"

og anvendes som den er eller ellers bli anvendt som basis for ytterligere dekorativt materiale. Spesielt ønskelig stabilt styrenpolymerskum kan ofte oppnås ved å anvende en fremgangsmåte som er angitt i US-patent nr. 3 960 792. I mange år er styrenpolymerskum blitt ekstrudert ved anvendelse av metyl-

klorid alene som esemiddel eller en blanding av metylklorid og klorfluorkarboner. Generelt må produktene fra disse prosesser bli aldret i et tidsrom for å tillate metylklorid å forlate cellene og luft å komme inn ved en passende diffusjonsprosess gjennom celleveggene. Dessuten, i skum hvor det anvendes metyl-

klorid som det totale esemiddel eller som et parsielt esemiddel,

kan aldringsperioden for tykkere ekstruderte plater og planker by på et ubekvemt lagerproblem. Dessuten, på grunn av metylklorids uønskede fysikalske karakteristikker, må man vise forsiktighet og ha god ventilasjon når slike skum lagres eller skjæres opp til ønsket fasong.

Styrenpolymerskum er blitt fremstilt ved anvendelse av etylklorid som et betydelig komponent i esemidlet. Slik skumfremstilling er angitt i U.S.-patentskrifter 4 393 016 og 4 451 417. Et alternativt esemiddelsystem som benytter karbondioksyd og et alkan er angitt i U.S.-patentskrifter 4 344 710 og 4 424 287.

Det ville være ønskelig hvis det var tilgjengelig en forbedret <f>remgangsmåte for fremstilling av alkenyl-aromatisk polymerskum som anvendte esemidler som er mer miljømessig akseptable enn metylklorid; som har evne til å lage isolasjonsskum over et bredt område av densiteter såvel som dekorativt skum; og som kunne bli anvendt på eksisterende utstyr uten modifikasjon på operasjon under svært høyt trykk.

Disse goder og andre fordeler i overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse oppnås ved en fremgangsmåte for fremstilling av et ekstrudert alkenyl-aromatisk termoplastisk harpiks-skumlegeme med forlenget form, i det legemet definerer et flertall av lukkede, ikke-interforbundne gassholdige celler i seg, og fremgangsmåtetrinnene inkluderer (1) å varmeplastifisere et alkenyl-aromatisk syntetisk harpiksmateriale; (2) å tilsette til den varmeplastifiserte syntetiske harpiksmateriale et flyktig, fluid skummiddel for å tilveiebringe en skummiddel-harpiksaktig polymerblanding uimder '

et trykk som er tilstrekkelig høyt til at skummiimg. forhindres;;

(3) å blande det fluide skummiddel med det. pdastifiserte harpiks.'

for å danne en esbar harpiksblanding; ((4)' å. redusere temperatuoreni til blandingen til en slik temperatur at når trykk. f.j':ernes: fra denne, oppnås et skum av ønskelig kvalitet? ((5>)) å r.ediuisere- trykket på blandingen for derved å bevirke at blandingen damner e.t. skum av ønsket kvalitet, og fremgangsmåten er karakterisert ved å anvende en esemiddelblanding av 3-45 vektprosent karbondioksyd, 5-97 vektprosent etylklorid og 0-90 vektprosent av et medlem valgt fra gruppen bestående av diklor-difluormetan , 1-klor-l,1-difluoretan eller blandinger derav, i det esemiddelblandingen benyttes på et nivå

av 3-18 vektdeler per 100 vektdeler harpiksmateriale.

Også innbefattet innen rammen av foreliggende oppfinnelse

er et syntetisk harpiks-termoplastisk skum fremstilt i overensstemmelse med den ovenfor: beskrevne fremgangsmåte, hvorved et forlenget alkenyl-aromatisk termoplastisk syntetisk harpiksskum-legeme som har era maskinretning og en tverr-retning, definerer et flertall av lukkede ikke-interforbundne gassholdige celler i seg,

med den ytterligere begrensning at cellene inneholder minst resterende fordampet esemiddel som beskrevet ovenfor.

Med utrykket "alkenyl-aromatisk syntetisk harpiks" menes en

fast polymer av en éller flere polymeriserbare alkenyl-aromatiske forbindelser. Polymeren eller kopolymeren omfatter i kjemisk kombinert form minst 75 vektprosent av minst én alkenyl-aromatisk forbindelse

med den generelle formel

hvor Ar representerer et aromatisk hydrokarbonradikal, eller et aromatisk halogenhydrokarbonradikal av benzenrekken, og er R

er hydrogen eller metylradikalet. Eksempler på slike alkenyl-aromatiske harpikser er den faste homopolymer av styren, a-metylstyren, o-metylstyren, m-metylstyren, p-metylstyren, ar-etylstyren, ar-vinylxylen, ar-klorstyren eller ar-bromstyren; de faste kopolymerer av to eller flere av slike alkenyl-aromatiske forbindelser med mengder av andre lett polymeriserbare olefiniske forbindelser som for eksempel metylmetakrylat, akrylnitril, maleinsyreanhydrid, citrakonsyreanhydrid, itakonsyreanhydrid, akrylsyre, gummiforsterkede (naturlige eller syntetiske) styrenpolymerer osv.

Esemidler som er anvendelige ved utførelse av foreliggende oppfinnelse, av kommersiell renhet, er generelt tilfredsstillende. Ved utførelse av foreliggende oppfinnelse anvendes karbondioksyd generelt i andelene av fra 3 til 45 vektprosent av det totale esemiddel mens etylklorid anvendes på et nivå av 5-97 vektprosent, fortrinnsvis på et nivå av 19-97 vektprosent, og diklordifluormetanet eller 1,1,1-klordifluoretanet anvendes på et nivå av fra 0 til 90 vektprosent av den totale vekt av den totale esemiddel-komponent. Ved fremstillingen av skum som er spesielt egnet for varmeisolasjon, anvendes karbondioksyd på et nivå av et nivå

fra 3 til 25 vektprosent regnet på det totale esemiddel mens etylkorid anvendes på et nivå av 5-60 vektprosent fortrinnsvis 20-60 vektprosent, og klorfluorkarbonene anvendes på et nivå av 30-90 vektprosent. Diklordifluormetanet eller klordifluoretanet, eller en blanding av hver av disse kan benyttes. For det tilfelle at det er ønskelig å fremstille skum spesielt egnet for dekorative formål, det vil si et skum med store celler som lett kuttes maskineres til ønskede konfigurasjoner, anvendes karbondioksyd på et nivå fra 3 til 45 vektprosent, etylklorid på et nivå fra 60 til 97 vektprosent og klorfluorkarbon komponenten fra 0 til 25 vektprosent. Esemiddelblandingen kan føres til en alkenyl-aromatisk

hapiks på enhver konvensjonell måte. For eksempel kan en blanding med den ønskede sammensetning av esemiddel bli injisert direkte i en varmeplastifiserings- og blandeapparatur som for eksempel en ekstruder, og komponentene i blandingen kan bli injisert separ-at i den varmeplastifiserte harpiks.

Alternativt kan alkenyl-aromatiske harpikspartikler bli behandlet i et trykkar og esemiddelblandingen bli impregnert inn i partiklene ved omgivelses- eller forhøyet temperatur.

Generelt utføres fremstillingen av alkenyl-aromatiske harpiks-polymerskum i overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse bekvemt på en måte som er vist generelt og beskrevet i US-patentskrift 2 669 751, hvorved det flyktige, fluide skummemiddel injiseres i en varmeplastifisert polymerstrøm i en ekstruder.

Fra ekstruderen føres den varmeplastifiserte gel til en mikser,

i det mikseren er en roterende mikser hvor en rotor forsynt med pigger er innelukket i et hus som har en invendig overflate forsynt med pigger som griper inn i pigger på rotoren. Den varmeplastifiserte gel fra ekstruderen mates inn i innløpsenden av mikseren og tappes ut fra utløpsenden, i det strømmen går i en. generell aksial retning. Fra mikseren føres gelen gjennom kjølere som' beskrives i U.S.-patenskrift 2 669 751 og fra kjølerne til en dyse som ekstruderer en generelt rektangulær plate. Et egnet ekstrude-ringssystem er vist i US-patentskrift 3 966 381.

Ved fremstillingen av skum i henhold1 til foreliggende oppfinnelse er det ofte ønskelig å tilsette et kjiernedannelsesmiddel for å redusere den primære cellestørrelse. Talk,, kalsiumsilikat, indigo og lignende er egnede midler som reduserer primære celle-størrelser. Diverse, andre additiver kan benyttes, for eksempel brannhemmende kjemikalier, stabilisatorer og lignende.

Ved fremstillingen av skum i overensstemmelse; med foreliggende oppfinnelse kan esemidlet settes til harpiksen på enhver bekvem måte. Vanligvis pumpes, esemiddelblandingen inn i varmeplastifisert alkenyl-aromatisk harpiks og blandes med denne før ekstrudering for dannelse av skum. Esemidlene kan blandes og pumpes som en kombinasjonsstrøm inn i den varmeplastifiserte harpiks, eller de kan tilføres som separate strømmer. Adekvat blanding av esemidlene inn i den varmeplastifiserte harpiks kreves for å oppnå et produkt av ønsket ensartethet... En slik blanding kan utføres på en rekke måter inklusive roterende miksere, for eksempel ekstrudere, såkalte statiske miksere eller grenseflate-generatorer, for eksempel slike som benyttes i henhold til U.S.-patenter 3 751 377 og 3 817 669.

Eksempler på oppfinnelsen og sammenligningseksempler gis nedenunder. Det skal bemerkes at sammeligningseksemplene ikke tilhører teknikkens stand.

Følgende forkortelser anvendes i de eksempler som følger:

Eksempel 1

Det ble fremstilt et styrenpolymerskum ved å benytte en ekstruder med diameter 6,35 cm som matet en roterende mikser generelt av den figurasjon som åpenbares i•U.S.-patent 2 669 751. Det som kom ut fra den roterende mikser ble ført gjennom tre varmevekslere av den variant som er gitt i U.S.-patentskrift 3 014 702. Det som kom ut fra varmevekslerne ble på sin side ført gjennom et flertall av grenseflategeneratorer eller statiske miksere av den type som er vist i U.S.-patentskrift 3 583 678. Det som kom ut fra de statiske miksere ble ført til en spaltedyse.

Skum bTe ført ut fra spaltedysen i en hastighet av 90,8 kg/h. Tre eksperimentelle skum ble fremstilt;

ett i overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse.

Resultatene er angitt i tabell I.

Forestående tabell viser at tilsetning av CC>2 til EtCl reduserer densiteten med ca. ekvivalent antall mol av esemiddel og øker kompresjonsstyrken betydelig selv ved lavere skumdensitet.

Det resulterende skum oppnådd ved blandingen av karbondioksyd og etylklorid var et skum med store celler egnet for dekorative prosesser.

Eksempel 2

Den generelle fremgangsmåte fra eksempel 1 ble gjentatt med unntagelse at et skum egnet for isolasjon ble oppnådd. Ekstrudater ble også laget for sammenligningsformål. Resultatene er angitt i tabell II.

Tabell II viser at en meget større cellestørrelse kan oppnås

ved anvendelse av karbondioksyd og 1,1,1-klordifluoretan som blandet esemiddel og at jo større cellestørrelsen er, desto lavere er densiteten og desto større tverrsnittet. Glattheten til skummets hud er viktig for mange isolasjonsformål. Når karbondioksyd anvendes i kombinasjon med flere andre esemidler, reduseres dysetrykket. Tilsetning av diklorfluormetan forbedret hudkvaliteten litt, og tilsetning av etylklorid til karbondioksyd og diklor-dif luormetan som blandet esemiddel forbedret hudkvaliteten betydelig hvilket er vist i tabell II.

Eksempel 3

Den generelle" fremgangsmåte fra eksempel 1. blie- grj.entatt for dannelse av et utvalg aw blandinger:. Resultatene: er. angitt i. tabell I EI...

(c) Sammenligningseksempel

Tabell III viser at tilsetning av karbonduioks<y>d' til etylklorid og diklordifluormetan-blandet esemiddel forbedret dimensjons-stabiliteten ved forhøyde temperaturer, noe som var et ganske uventet resultat på grunn av dens hurtige gjennomtrengnings-hastighet gjennom polystyren..

Eksempel 4

Den generelle fremgangsmåte' fra. eksempel 1 ble gjentatt ved styren/akrylsyre-kopoliymerer (SAA) , polystyren (PS) og PS/SAA-blandinger. Et skum egnet for isolasjon ble oppnådd.

Skum ble tappet ut fra spaltedysen i en hastighet av

ca. 113,5 kg pr. time. PS hadde en MW (vektmidlere molekylvekt) på ca.. 200 . 000 , og SAA var tre prosent, i total vekt, akrylsyre med en MW på ca. 160.000, med mindre annet er angitt.

Resultatene er angitt i tabell IV.

Tabell IV viser skum som har dimensjonsstabilitet ved forhøyet temperatur og forhøyet fuktighet ved benyttelse av et blandet esemiddel av karbondioksyd, etylklorid og diklorfluormetan.

Eksempel 5

Den generelle fremgangsmåte fra eksempel 1 ble gjentatt igjen, med en PS som hadde en MW på ca. 200.000. Skum ble tappet ut fra spaltedysen ved en hastighet av ca. 113,5 kg pr. time.

Resultatene er angitt i tabell V.

Tabell V viser at anvendelse av en CO^/EtCl-blanding resulterer i et skum med lav densitet og store celler som er egnet for dekorative formål.

Eksempel 6

Den generelle fremgangsmåte fra eksempel 1 ble gjentatt for oppnåelse av et skum egnet for isolasjon.

Resultatene er angitt i tabell VI.

Tabell VI viser at et isolerende skum med små celler og lav tetthet, med god dimensjonsstabilitet kan oppnås ved anvendelse av et blandet esemiddel av karbondioksyd, etylklorid og diklordifluormetan i utvalgte mengder.

Claims (12)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av et avlangt ekstrudert alkenylaromatisk termoplastisk harpiks-skumlegeme, idet legemet definerer et flertall av lukkede ikke-interforbundne gassholdige primære celler i seg, hvor fremgangsmåtetrinnene inkluderer 1) å varmeplastifisere et alkenylaromatisk syntetisk harpiksmateriale , 2) å tilsette til og blande med det varmeplastifiserte syntetiske harpiksmateriale en mengde av 3-18 deler pr.

100 deler av harpiksmaterialet, en fluid esemiddelblanding som omfatter som et flyktig, fluid skummiddel etylklorid og/ eller et fluorkarbonmedlem slik som diklordifluormetan, for å tilveiebringe en blanding av esbart skummiddel og harpiksaktig polymer under et trykk på minst 21 kg/cm<2> slik at skumming forhindres; 3) å redusere temperaturen til blandingen til en temperatur i området fra glasstemperaturen til 40'C over glasstemperaturen til det alkenylaromatiske materiale og slik at når trykk fjernes fra denne, oppnås et skum av ønsket kvalitet; 4) å redusere trykket på blandingen for derved å bevirke at blandingen danner et skum av ønsket kvalitet, karakterisert ved å anvende esemiddelblanding av 3-45 vekt% karbondioksyd, 5-97 vekt% etylklorid og 0-90 vekt% av et fluorkarbonmedlem valgt fra gruppen som består av diklordifluormetan, 1-klor-l,1-difluormetan og blandinger derav.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at det i esemiddelblandingen anvendes 3-25 vekt% karbondioksyd.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at esemiddelblandingen inkluderer 5-60 vekt% etylklorid.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at det i esemiddelblandingen anvendes 30-90 vekt% av fluorkarbonmedlemmet

5. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at det i esemiddelblandingen anvendes 0-30 vekt% av fluorkarbonmedlemmet.

6. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at esemiddelblandingen inkluderer 3-25 vekt% karbondioksyd, 20-60 vekt% etylklorid og 3 0-90 vekt% fluorkarbonmedlem.

7. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at det som esemiddelblanding anvendes 3-45 vekt% karbondioksyd, 60-90 vekt% etylklorid og 0-2 5 vekt% fluorkarbonmedlem.

8. Fremgangsmåte som angitt i hvilket som helst av de foregående krav,, karakterisert ved at 1-kloar—1.,,1-ddif luormetan anvendes som f luorkarbonmedlem.

9.. Fremgangsmåte som angitt i hvilket som helst av de foregående krav, kairakterisert ved at polystyren anvendes som-, den alkenyl-aromatiske syntetiske harpiks.

10. Fremgangsmåte som angitt i hvilket som helst av de foregående krav 1-9, karakterisert ved at det produseres et skum som har en densitet i området fra 16 kg/m<3> til 80,2 kg/m<3> og en overflateglatthet på mindre enn 4.

11. Fremgangsmåte som angitt i hvilket som helst av de foregående krav 1-9, karakterisert ved at det fremstilles et skum med en sprøhet i området 8,0-11,0.

12. Fremgangsmåte som angitt i hvilket som helst av de foregående krav 1-9, karakterisert ved at det produseres et skum som har mindre enn 2% dimensjonsendring i enhver retning etter eksponering i 7 dager ved 70°C og 97% relativ fuktighet.