NO178770B

NO178770B - Fremgangsmåte for fremstilling av ekstruderte skumlegemer

Info

Publication number: NO178770B
Application number: NO900937A
Authority: NO
Inventors: Joseph A Brackman; Raymond M Breindel
Original assignee: Uc Ind Inc
Priority date: 1989-02-28
Filing date: 1990-02-27
Publication date: 1996-02-19
Also published as: DE69019842D1; NZ232719A; ES2075077T3; FI101230B; KR0144147B1; HU209957B; CA2011023C; EP0385349A2; IS3558A7; NO900937L; MX173966B; IE67547B1; JPH02279738A; DE69019842T2; HU901191D0; EP0385349A3; HUT53138A; IE900686L; FI900980A0; DK51190A

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for fremstilling av ekstruderte skumlegemer i form av klosser eller plater og som er kjennetegnet ved at de har en tetthet mellom ca. 14,5 og 56 kg/m<3>. Nærmere bestemt angår oppfinnelsen fremstilling av ekstrudert termoplastisk skumharpiks hvori skumdannelsen foregår i et område med subatmosfærisk trykk.

Ekstruderte syntetiske harpiksskumlegemer er ytterst foretrukne ved mange anvendelser innbefattet varmeisolering, dekorative formål, emballering og lignende. Et spesielt viktig anvendelsesområde for styrenpolymerskumlegemer er ved varmeisolasjon. Ved denne anvendelsesform er det ønskelig at skumlegemets isolasjonsverdi kan opprettholdes i en så lang tidsperiode som mulig og at skumlegemet har dimensjonen stabilitet. Foreliggende oppfinnelse angår fremstilling av polymerskumlegemer som er såkalte "ekstruderte skumlegemer". De ekstruderte skumlegemer har forholdsvis ensartet celle-størrelse og er således spesielt anvendelig for varmeisolasjon.

Et annet viktig kjennetegn for polymerskum er tettheten av skummet som vanligvis kan variere fra tilnærmet 16 til 80 kg/m<3> eller høyere. Tettheter høyere enn tilnærmet 32 kg/m<3> er vanlige for polystyrenskum, og mange slike materialer er kommersielt tilgjengelige. Forholdet mellom tetthet og cellestørrelse er en viktig faktor når skumproduktet skal anvendes til varmeisolasjon. Det er vanligvis vanskelig å fremstille skumstrukturer med lav tetthet (dvs. mindre enn 32 kg/m<3>) når de ønskelige små cellestørrelser skal opprettholdes. Når tettheten av strukturen minskes blir cellestør-relsen vanligvis forholdsvis høyere, og forsøk på å erholde lavtetthetsmaterialer med forholdsvis små cellestørrelser ved a kontrollere mengden av esemiddel og temperaturen av ekstru-datet har ikke vært fullstendig vellykket. Når cellestørrelsen reduseres har materialet en tendens til å ha en høyere tetthet.

I lang tid har ekstrudering av polymere styrenskumlegemer vært utført ved anvendelse av forskjellige halokarboner som metylklorid eller etylklorid som esemiddel alene, eller i form av blandinger med klorfluorkarboner (generelt referert til som CFC) slik som diklordifluormetan. Fremgangsmåter som anvender metylklorid eller etylklorid enten alene eller i kombinasjon med andre esemidler, fordrer vanligvis at det ekstruderte materiale lagres i en tidsperiode tilstrekkelig for å tillate at metylklorid eller etylklorid forlater cellene og at luft trenger inn ved en egnet diffusjonsprosess gjennom celleveggene.

US patent 4 393 016 beskriver fremstillingen av polymere styrenskumlegemer ved anvendelse av en blanding av etylklorid, metylklorid og diklordifluormetan som esemidler. US patent 4 451 417 beskriver anvendelsen av en blanding av etylklorid og diklordifluormetan.

I de senere år har miljøvernforkjempere og regjer-ingen utvirket et betydelig press for å oppnå reduksjon av, for ikke å si et fullstendig forbud mot, anvendelse av klorfluorkarboner (CFC) på områder som omfatter aerosoler, kjølemidler, skumesemidler og spesialiserte løsningsmidler innenfor elektronikkindustrien og luftfart-romfartindustrien. Eksempler på klorfluorkarboner (CFC) som har vært anvendt for disse formål innbefatter CFC-11 som er klortrifluormetan, CFC-12 som er diklordifluormetan, og CFC-113 som er 1,2,2-tri-fluor-1,1,2-trikloretan. Det har tidligere vært gjort noen forsøk på å erstatte CFC med hydrokarboner som butan, eller inerte gasser som karbondioksid. En esemiddelblanding bestå-ende av karbondioksid og alkan er f.eks. beskrevet i US patenter 4 344 710 og 4 424 287. Det foreligger andre forslag i kjent teknikk for erstatning eller delvis erstatning av CFC, som ikke inneholder noen hydrogenatomer, med fluorhydro-karboner eller klorfluorhydrokarboner som, som navnet tilsier, inneholder minst ett hydrogenatom. Disse materialer er generelt referert til som "bløte CFC", "HCFC" og "HFC".

En spesiell fordel ved HCFC og HFC eller bløte CFC er at ozonreduksjonspotensialene av disse materialer er vesentlig mindre enn ozonreduksjonspotensialet av CFC. Ozonreduksjonspotensialet er et relativt mål for materialets evne til å ødelegge ozonlaget i stratosfæren. HCFC og HFC som klordifluormetan (F-22), 1,l-diklor-2,2,2-trifluoretan (F-123), 1-klor-1,1-difluoretan (F-142b), 1,1,1,2-tetrafluoretan (F-134a), og 1,1-diklor-l-fluoretan (F-141b) er funnet å ha reduserte ozonreduksjonspotensialer og kan være akseptable erstatninger for CFC. Britisk patent 1 537 421 beskriver polymere styrenskumlegemer som ekstruderes fra blandinger ved anvendelse av, som esemiddel, minst en forbindelse med formel

hvori Rx er metyl, etyl, klormetyl, fluormetyl, klorfluormetyl, difluormetyl eller trifluormetyl, og er R2 er hydrogen, klor, fluor, trifluormetyl eller metyl med det forbehold at forbind-elsen ikke inneholder mer enn 3 karbonatomer, og dersom for-bindelsen kun inneholder 2 fluoratomer, må den inneholde 3 karbonatomer. Cellene i skumlegemene som er fremstilt ved anvendelse av disse esemidler er rapportert å være i alt vesentlig ensartede med en størrelse fra 0,1 til 1,2 mm. Tettheten av skumlegemene er rapportert å være fra 16 til 80 kg/m<3>. I en utførelsesform kombineres en eller flere av de ovenfor angitte esemidler med et andre esemiddel som har en permeabilitet gjennom polymeren som er større enn 0,017 ganger nitrogenets permeabilitet. Eksempler på slike andre esemidler innbefatter metylklorid, etylklorid, klordifluormetan, fluor-klormetan og 1,1-difluoretan.

Britisk patent 1 562 026 beskriver fremstillingen av styrenskumlegemer ved anvendelse av esemidler lignende de som er beskrevet i britisk patent 1 537 421, med unntak av at R er diklormetyl.

Anvendelse av en blanding av karbondioksid, etylklorid og diklordifluormetan (F-12), eller 1-klor-l,1-difluoretan (F-142b) eller blandinger derav er beskrevet i US patent 4 636 527. Kjernedannende midler kan inkorporeres i blandingen som kan skummes for a redusere den primære cellestørrelse. Eksempler på kjernedannende midler innbefatter talkum, kalsiumsilikat og indigo.

Anvendelse av blandinger av esemidler for fremstilling av skumlegemer av polystyrenharpiks med utvidede lukkede celler er også beskrevet i US patent 3 960 792. Skummemiddelblandingen har en diffusjonshastighet gjennom polystyrenharpiksen som er tilnærmet 0,75 til 6 ganger diffusjonshastig-heten av luft gjennom polystyrenharpiksen. Spesifikke eksempler på slike blandinger som er oppført i patentet innbefatter metylklorid og diklordifluormetan; metylklorid, neopen-tan og diklordifluormetan; metylklorid, difluordiklormetan og diklortetrafluoretan, skummemiddelblandingen anvendt ved fremstilling av polystyrenmaterialet må være et ikke-oppløsnings-middel for polystyrenharpiksen.

US patent 3 770 668 beskriver polystyrenskumlegemer inneholdende et stort antall lukkede, gass-inneholdende celler hvori skummet inneholder den angitte mengde diklordifluormetan, triklorfluormetan eller 1,2-diklortetrafluoretan, den gjennomsnittlige cellestørrelse er fra tilnærmet 0,1 til 0,45 mm, og tettheten av skumlegemet er fra tilnærmet 22 til 29 kg/m<3>. Skummemidlet i polystyrenskum inneholder, i tillegg til de ovenfor angitte klor f luorkarboner, et ytterligere halo-karbon utvalgt fra metylklorid, etylklorid, vinylklorid og blandinger derav.

Den generelle fremgangsmåte som anvendes ved fremstilling av ekstruderte syntetiske harpiksskumlegemer, innbefatter vanligvis de følgende trinn. En alkenyl-substituert aromatisk harpiks som en polystyrenharpiks, varmeplastifiseres og en eller flere flytende esemidler inkorporeres og blandes grundig inn i den plastifiserte harpiks under betingelser som tillater grundig blanding av det flyktige esemiddel inn i den plastifiserte harpiks og forhindrer skumdannelse av blandingen. Den grundige blanding av harpiks og esemidler som kan inneholde andre eventuelle tilsetningsmidler som f.eks., kjernedannende midler, flammehemmende midler for skummet og plastifiseringsmidler, avkjøles og trykket på blandingen reduseres, noe som fører til skumdannelse av blandingen og dannelse av det ønskede skumlegeme. Skumlegemer med foretrukne egenskaper erholdes ved ekstrudering av den avkjølte plastifiserte blanding av harpiks og esemidler i et område med lavere trykk. I noen skumekstruderingsprosesser ekstruderes blandingen som skal skummes i et vakuumkammer slik at utvidelsen av skummet fullføres under subatmosfærisk trykk. Eksempler på vakuum-skumekstruderingsapparater og metoder kan finnes i US patenter 3 584 108, 3 169 272 og 3 822 331. En av vanskelig-hetene ved anvendelse av vakuumekstruderingsteknologi angår herdingen og utpressingen av materialet fra et vakuumkammer, spesielt når materialet er ømtålig eller skjørt, slik som styrenskum i form av store plater eller klosser. En løsning på dette problem innbefatter anvendelse av et skråstilt barometerisk ben som beskrevet i US patenter 3 704 083 og 4 044 084. Ytterligere modifikasjoner og forbedringer i ekstruderingsapparatur er beskrevet i US patent 4 199 310, hvor det er anvendt et stort barometrisk ben som, når det er evakuert, vesentlig er fylt med vann, men som innbefatter et vakuumkammer ved dets øvre ende, inn i hvilken ende ekstru-datet passerer fra støpeformen for ekspansjon.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en fremgangsmåte for fremstilling av et ekstrudert langstrakt termoplastisk harpiks-skumlegeme med en gjennomsnittlig celle-størrelse på 0,2 til 0,5 mm, omfattende en alkenyl-substituert aromatisk harpiks, med en tetthet mellom 4,4 og 17 kg/m<3>, omfattende trinnene

(A) varmeplastifisering av den termoplastiske harpiks; (B) tilsetning av et flytende esemiddel omfattende til sammen 25-100 vekt% basert på den totale esemiddelmengde av én eller flere av komponentene 1-klor-l, 1-difluoretan, 1,1,1, 2-tetrafluoretan og 2-klor-l,1,1,2-tetrafluoretan; (C) homogen innblanding av esemidlet i harpiksen under et trykk som er tilstrekkelig til å forhindre esing av harpiksen for derved å danne en esbar harpiksblanding; (D) ekstrudering av blandingen i et område med trykk hvori den esbare harpiksblanding ekspanderer til et skumlegeme; og

(E) avkjøling av skumlegemet,

kjennetegnet ved at trykket under ekstruderingen (D) er 51-685 mm kvikksølv absolutt og mengden av esemiddel tilsatt i

(B) er 3-16 vektdeler av harpiksen.

I en utførelsesform dannes området med mindre trykk

enn det atmosfæriske trykk ved hjelp av et forlenget kammer, hvor harpiksblandingen som skal eses passerer gjennom en støpeform ved en ende av kammeret,og skumlegemet passerer gjennom et vannbasseng ved den motsatte ende av kammeret. Fremgangsmåten fører til dannelsen av ekstruderte,utvidede termoplastiske harpikser, slik som polystyrenharpikser, som er kjennetegnet ved at de har de ønskede tettheter, forholdsvis

små gjennomsnittlige cellestørrelser, slik som fra 0,2 til 0,5 mm, forbedret og høyere trykkfasthet, og større cellevolumer . Figur 1 viser en skjematisk avbrutt side-vertikal-projeksjon av en foretrukket apparatur for utførelse av foreliggende oppfinnelse; Figur 2 viser en forstørret, fragmentarisk topplan-avbildning av den vifte-bueformete støperenne og utformings-mekanismene ved støpeformenden av vakuumkammeret; og Figur 3 viser en skjematisk illustrering av en av de pneumatiske stempel-sylindersammensetninger for å drive ut-formingsrullene,eller etterfølgende øvre transportbånd.

Beskrivelse av foretrukne utførelsesformer:

Gjennom hele beskrivelsen og kravene er alle deler og prosentdeler angitt som vektdeler og vektprosenter hvis ikke annet er angitt.

De termoplastiske harpikser som ekstruderes og skummes i overensstemmelse med fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse omfatter alkenylsubstituerte aromatiske harpikser (homopolymerer og kopolymerer), polyfenylenetere, polyvinyl-klorid, vinylidenklorid-harpikser som kopolymerer av vinylidenklorid (80 deler) og akrylonitril (20 deler), polyolefin-harpikser som polyetylen,og kopolymerer av etylen og vinyl-acetat eller etylacrylat. Blandinger av slike harpikser kan fremstilles og skummes i overensstemmelse med fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse. F.eks. kan blandinger av en styrenharpiks og en polyfenyleneter skummes under dannelse av skumlegemer ved hjelp av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. De foretrukne termoplastiske harpikser er de alkenylsubstituerte aromatiske harpikser.

De alkenylsubstituerte aromatiske harpikser som ekstruderes og skummes i overensstemmelse med fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse er polymerer som omfatter minst 50 % av en monomer som er minst en alkenylaromatisk forbindelse kjennetegnet ved den generelle formel

hvori Ar representerer en aromatisk hydrokarbongruppe eller en aromatisk halohydrokarbongruppe. av benzenserien og R hydrogen eller en metylgruppe. Den resterende monomer anvendt ved fremstilling av polymeren omfatter minst en etylenisk umettet monomer som er kopolymeriserbar med den aromatiske forbindelse. I en utførelsesform kan den alkenyl-aromatiske forbindelse med formel I representeres av den følgende formel

hvori R<1>, R3, R<4>, R5 og R<5> uavhengig av hverandre er hydrogen, klor, brom eller alkylgrupper inneholdende fra 1 til 4 karbonatomer, R er hydrogen eller metyl, med det forbehold at det totale antall karbonatomer i monomeren ikke overskrider 12.

Eksempler på slike alkenyl-substituerte aromatiske monomerer innbefatter styren, alfa-metylstyren, o-metylstyren, m-metylstyren, p-metylstyren, o-klorstyren, p-klorstyren, 2,6-diklorstyren, o-bromstyren. Eksempler på etylenisk umettede monomerer som er kopolymeriserbare med de ovenfor angitte styrenderivater innbefatter metylmetakrylat, akrylonitril, maleinsyreanhydrid, citraconsyreanhydrid og itakonsyre-anhydrid.

Den foretrukne alkenyl-substituerte aromatiske harpiks for anvendelse ved fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse er styrenharpiks. Styrenharpikser som er anvendelige ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan være homopolymerer av en styren eller kopolymerer av styren med en eller flere kopolymeriserbare etyleniske umettede monomerer som beskrevet ovenfor. Slike polymerer og kopolymerer av styren er tilgjengelig fra mange forskjellige kommersielle kilder med mange forskjellige molekylvekter. Molekylvektene av slike polymerer kan bestemmes ved forskjellige fremgangsmåter velkjente i teknikken, slik som indre viskositet, lysspred-ning, og ultrasentrifuge-sedimentering. Flythastigheten av den smeltede polymer gjennom en åpning, noen ganger beskrevet som smelteflytindeks (MFI) kan også anvendes for å sammenligne forholdene mellom molekylvekter. MFI er en lett utførbar teknikk med lave omkostninger. Detaljer kan finnes i et antall publikasjoner, slik som Principles of Polymer Chemistry, av P.J. Flory, Cornel University Press, Ithaca, New York, 1953. Polymerer med gjennomsnittlige molekylvekter fra tilnærmet 100 000 til 500 000 er anvendelige, fortrinnsvis tilnærmet 150 000 til 450 000 og helst tilnærmet 250 000 til 350 000.

Anvendelige styrenharpikser (også referert til heri som polystyrener) er kommersielt tilgjengelig fra mange forskjellige kilder og harpiksene er tilgjengelige med forskjellige angitte egenskaper som smelteflytindeks. Polystyrener er f.eks. tilgjengelig fra ARCO Chemical Company under den generelle betegnelse "DYLEN", f.eks. DYLEN D-8, og fra Polysar Ltd., Sarnia, Ontario.

I en annen utførelsesform kan egenskapene av de ekstruderte, ekspanderte skumprodukter,erholdt ved fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse,kontrolleres og modifi-seres ved utvelgelse av harpiksenes molekylvekt. F.eks. gjøres fremstillingen av polymer-skumlegemer med lavere tetthet lettere ved anvendelse av harpikser med høyere molekylvekt, mens fremstillingen av polymer-skumlegemer med høyere tetthet gjøres letter ved anvendelse av harpikser med lavere molekylvekt eller høyere viskositet.

Spesifikke eksempler på polymerer av styren som er co-polymerer,innbefatter de erholdt fra blandinger slik som: 70 % styren og 30 % akrylonitril; 80 % styren og 20 % vinyl-toluen; 75 % styren og 25 % metylmetakrylat.

De flyktige og flytende esemidler anvendt ved foreliggende oppfinnelse omfatter minst en av 1-klor-l,1-difluoretan (HCFC-142b), 1,1,1,2-tetrafluoretan (HFC-134a) og 2-klor-1,1,1,2-tetrafluoretan (HCFC-124). Mengde esemiddel tilsatt til de varme-plastifiserte alkenyl-substituerte aromatiske harpikser er tilnærmet 3 til 16 vektdeler eller mer pr. 100 vektdeler harpiks. Variasjoner i mengde esemiddel inkorporert i harpiksen kan anvendes, delvis avhengig av komponentene i esemiddelblandingene, for å fremstille ekstruderte skumlegemer

med forskjellige ønskelige karakteristika.

I tillegg til 1-klor-l,1-difluoretan, 1,1,1,2-tetrafluoretan og 2-klor-l,1,1,2-tetrafluoretan, kan esemidlene anvendt ved fremgangsmåten inneholde andre flyktige materialer som er effektive esemidler. Eksempler på valgfrie og suppler-ende esemidler innbefatter diklordifluormetan (CFC12), klordifluormetan (HCFC-22), karbondioksid, eller blandinger derav. Blandinger av esemidler omfattende fra tilnærmet 25 % til 75 % 1-klor-l,1-difluoretan eller 1,1,1,2-tetrafluoretan eller 2-klor-1,1,1,2-tetrafluoretan, og tilnærmet 25 til 75 % av minst en av CFC-12 og HCFC-22, er anvendelige. Spesielt anvendelige blandinger av esemidler innbefatter blandinger som omfatter: 70-30 % 1-klor-l,1-difluoretan og 30-70 % 1,1,1,2-tetrafluoretan; 50-70 % 1-klor-l,1-difluoretan og 30-50 % klordifluormetan; 60-80 % 1-klor-l,1-difluoretan og 20-40 % diklordifluormetan; blandingen av karbondioksid med en blanding omfattende 60 % 1-klor-l,1-difluoretan og 40 % diklordifluormetan og ; blandingen av karbondioksid og en blanding omfattende 68 % 1-klor-l,1-difluoretan og 32 % diklordifluormetan. Den eventuelle anvendelse av karbondioksid i kombinasjon med fluorkarbon-esemidlene, fører til dannelsen av ekstruderte, ekspanderte polystyrenlegemer, kjennetegnet ved at de har mindre cellestørrelser sammenlignet med legemer med lignende tetthet fremstilt med lignende fluorkarboner, men uten karbondioksid. Esemiddelblandingen som innbefatter karbondioksid produserer i tillegg ekstruderte, ekspanderte polystyrenlegemer, kjennetegnet ved forbedret trykkfasthet ved sammen-lignbare tettheter. Når karbondioksid anvendes i kombinasjon med ett eller flere halokarboner, anvendes fra tilnærmet 0,4 til 1,5 vekt% karbondioksid, basert på vekten av harpiksen. Ekstruderte,ekspanderte polystyrenlegemer med akseptable karakteristika erholdes ved anvendelse av det ovenfor angitte esemiddel og esemiddelblandinger, og det er ikke nødvendig å anvende esemidler med høy flyktighet og høye diffusjonshastig-heter gjennom polystyrenet, slik som metylklorid og etylklorid. Alkoholer er ikke påkrevet og innbefattes vanligvis ikke i de esbare blandinger. Eksempler på alkoholer innbefattet i esemiddelblandinger ifølge kjent teknikk, men som ikke anvendes heri, innbefatter metanol, etanol og isopropyl-

alkohol.

Esemidlet eller esemiddelblandingen anvendt ved fremgangsmåten kan tilsettes til den alkenylsubstituerte aromatiske harpiks på enhver konvensjonell måte. I en utfør-elsesform kan esemidlet eller esemiddelblandingen injiseres direkte i et varmeplastifiserende- og blandeapparat, slik som en ekstruder. Når det skal anvendes mer enn ett esemiddel,kan hvert av esemidlene injiseres separat i den varmeplastifiserte harpiks. I en foretrukket utførelsesform anvendes tandem-ekstrudere, vist ved angivelse 10 i figur 1, hvor den primære ekstruder anvendes for å introdusere og blande esemidlet, og den sekundære ekstruder anvendes for å kontrollere blandingen og avkjølingen av materialet. I tillegg til den plastifiserte harpiks og esemiddel (midler), kan den esbare harpiksblanding inneholde, og inneholder vanligvis, andre tilsetningsmidler som er innbefattet for å modifisere visse karakteristika og/eller egenskaper. Kjernedannende midler kan innbefattes for å redusere den primære cellestørrelse. Egnede materialer innbefatter talkum, kalsiumsilikat, kalsiumkarbonat og indigo. Vanligvis tilsettes fra tilnærmet 0,05 til 5 deler kjernedannende middel pr. 100 deler harpiks til den esbare harpiks. Plastifiserende midler kan også tilsettes til den skumbare blanding, og eksempler innbefatter flytende parafin og hydro-genert kokosnøttolje. Andre anvendelige tilsetningsmidler innbefatter flammedempende kjemikalier og stabilisatorer.

Den varmeplastifiserte harpiks-esemiddelblanding ekstruderes til et område med redusert trykk lavere enn atmosfærisk trykk. Det vil si at området omfatter et vakuumkammer hvori trykket kan kontrolleres ved ønskede nivåer for å tillate den esbare harpiksblanding å ekspandere til et skumlegeme inne i vakuumkammeret. Trykket inne i vakuumkammeret kan varieres for å lette dannelsen av skumlegemer med forskjellige, men ønskede karakteristika,innbefattet cellestørrelse, cellevolum og tetthet. Trykket inne i vakuumkammeret opprettholdes vanligvis under 685 mm kvikksølv absolutt, og vanligvis innenfor området fra 50 mm til 685 mm kvikksølv absolutt. Ved noen utførelsesformer, opprettholdes trykket mellom 50 og 510 mm kvikksølv absolutt. Vanligvis, når vakuumet økes (lavere trykk), lettes skummingen av blandingen og skumlegemer

med lavere tetthet fremstilles.

Skumplatene som gjenvinnes fra vakuumkammeret i overensstemmelse med fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse, evalueres for tetthet, cellestørrelse, trykkfasthet og k-faktor, ved anvendelse av kjent teknikk. Den gjennomsnittlige cellestørrelse er et gjennomsnitt av celle-størrelsene bestemt i X-, Y- og Z-retningene. "X"-retningen er ekstruderingsretningen; "Y"-retningen er retningen på tvers av maskinen; og "Z"-retningen er tykkelsen. Trykkfastheten av skumlegemene ifølge foreliggende oppfinnelse bestemmes ved anvendelse av ASTM-testen C165-83 med tittel "Measuring Compressive Properties of Thermal Insulation".

De resterende detaljer ved fremgangsmåten og ved apparaturen med hensyn til de spesifikke eksempler er inne-holdt i beskrivelsen av eksemplene.

I en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen som er vist i figur 1, utformes støpeformenden 12 av den sekundære ekstruder beskrevet ovenfor for å passe inn i, og avstenge, den øvre ende 13 av en skråstilt tunnel 14 som danner et vakuumkammer eller et barometerisk ben 15. Den lavere ende 16 av tunnelen er nedsenket i et vannbasseng 17 som avstenger den andre ende av vakuumkammeret. Vannbassenget tilveiebringer en mekanisme for å fjerne den ferdige plate fra kammeret uten å ødelegge vakuumet. Det ekstruderte polystyrenskumlegeme dannet inne i vakuumkammeret føres frem gjennom kammeret, gjennom vannet og deretter ut av vakuumkammeret til atmosfærisk trykk på den andre side av vannseglet. I tillegg til å tilveiebringe en mekanisme for opprettholdelse av vakuum inne i kammeret, anvendes vannbassenget for å avkjøle skumlegemet inne i kammeret.

Ved en vanlig utførelse kommer det ekstruderte skumlegeme ut av støpeformen 20, tidligere vist i figur 2, og ekspansjon av blandingen og utforming av skumlegemet kontrolleres ved bueformede valser 22 ovenfor og under støpeforms-munningens plan. Skumlegemet som kommer ut av støpeformen ved 24 justeres for tykkelse,og spres ut til dets endelige bredde ved hjelp av det illustrerte sett av øvre og lavere valser som omfatter drevne rør 25 som roterer på krumme aksler. Som illu-strert er det fem slike rørvalsesett ovenfor og under skumlegemet når det forlater den vifteformede støpeform 20. Videre kontroll av tykkelse og flathet tilveiebringes ved å passere skumpanelet gjennom parvis anbrakte øvre og lavere transportbånd 27. Skumtetthet bestemmes delvis ved kontrollering av vakuumnivået. Etter at det ekstruderte skumlegeme er justert for tykkelse, bredde og flathet, føres skumlegemet gjennom vannet under transportbånd 30 drevet ved 31, og mens skumlegemet beveger seg gjennom vannet, avkjøles det og blir mer stivt. Skumlegemet kan føres gjennom vannforseilingen ved hjelp av enhver egnet apparatur, slik som de illustrerte transportbånd. I en utførelsesform føres skumlegemet gjennom vannet ved hjelp av et øvre transportbånd, skumlegemet holdes mot båndet ved hjelp av dets egne flyteegenskaper. I den illustrerte foretrukne utførelsesform, er ekstrusjonsstøpeformen 20 en vifteformet støpeform med en bueformet spalteåpning 32, og blandingen som forlater en slik vifteformet støpeform av-grenses ved hjelp av de viste flytende formvalser.

Som vist i figur 2 og 3, for mer nøyaktig å kontrollere valsene 22 så vel som transportbåndene 27, kan de monteres for flytebevegelse ved hjelp av stempel-sylindersammensetninger 34. Stengene i slike sammensetninger, som vist ved 36, er i sin tur forbundet med festearmer 37 som under-støttelse av de respektive valser eller transportbelter. Det kan være en stempel-sylindersammensetning for hvert transportbånd.

Luft kan tilføres til den blinde ende eller bunnen av hver sylinder gjennom rørledning 40 fra kilde 41 gjennom trykkregulator 42 og kontrollventil 43. Således kan et kontrollert trykk tilveiebringes til den lavere ende av hver sylinder som hever en valse 22 mot dens vekt forårsaker at valsen flyter. Når en slik flyting er oppnådd tilføres trykk til stangenden gjennom rørledning 45 fra kilde 46 gjennom regulator 47 og kontrollventil 48. Dette kontrollerer nøyaktig trykket av valsen mot skumlegemet. På grunn av den forskjellige radielle størrelse av hver valse 22, vil taraen eller egenvekten være forskjellig. Når flyting er oppnådd anvendes kun en ubetydelig trykkdifferanse slik at kraften som utøves av valsen er meget forsiktig.

For en mer detaljert beskrivelse av et vakuumkammer, utformingsmekanisme og vifteformet støpeform som kan anvendes, vises til tidligere US patenter 4 199 310, 4 234 529 og 4 364 722.

De alkenyl-substituerte aromatiske skumlegemer fremstilt i overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse er generelt kjennetegnet som følger: Tetthet: ca. 4,4 til 17 kg/m<3>, fortrinnsvis ca. 4,4

til 9,8 eller mellom ca. 4.4 til 7.8. Gj ennomsnittlig

cellestørrelse: ca. 0,2 til 0,5 mm.

Cellevolum: > 6250/cm<3> ved lavere tettheter, fortrinnsvis > 9400/cm<3> ved lavere tettheter,

> 12 500/cm<3> ved tettheter fra ca. 6,3 til 7,8, > 15 600/cm<3> ved tettheter fra ca. 7.8 til 4,8, > 25 000/cm<3> ved tettheter over 4,8.

De følgende eksempler illustrerer fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse og de erholdte skumlegemer. Den generelle fremgangsmåte og den anvendte apparatur i de følgende eksempler, er hvis ikke annet er angitt som følger. Det fremstilles en blanding av ny polystyrenharpiks, gjenvunnet og oppmalt polystyrenharpiks, talkum og flammehemmende middel, og en esemiddelblanding inkorporeres i den plastifiserte harpiksblanding under dannelse av en esbar harpiksblanding. Et kjernedannende middel og et flammedempende materiale inkorporeres i den esbare blanding. Den esbare harpiksblanding ekstruderes deretter gjennom en støpeform inn i én ende av et forlenget kammer opprettholdt under vakuum, hvorpå den esbare blanding ekspanderer under kontrollerte betingelser under dannelse av en kontinuerlig plate tilnærmet 61 cm bred og med en tykkelse som kan varieres etter ønske.

I eksempler 1-5 er støpeformen en vifteformet støpe-form med en kordelengde på 22 cm, en radius på 12,7 cm og en inkludert vinkel på 120 °. I eksempel 6-8 har den vifteformede støpeform en kordelengde på 20,90 cm, en radius på 12,06 cm og en inngangsvinkel på 120 °. Når den esbare blanding ekstruderes i vakuumkammeret,kontrolleres ekspansjonen av den skumbare blanding ved hjelp av bueformede valser ovenfor og under planet,under dannelse av en kontinuerlig plate med tykkelse tilnærmet 3,8 til 5,1 cm og bredde tilnærmet 61 cm. Andre platetykkelser kan erholdes ved å justere støpeformsåpningen og posisjonen av de bueformede valser. Den kontinuerlige skumplate passeres gjennom vakuumkammeret gjennom et vannbasseng, hvor skumplaten avkjøles og blir mer stiv. Etter passering gjennom vannbassenget fjernes skumplaten fra den motsatte ende av kammeret, trimmes og kuttes etter ønske.

Eksempler 1- 5

En plastifisert blanding av 80 deler ny polystyrenharpiks ARCO Dylene D8 med en smelteflytindeks (MFI) på 5,0 20 vektdeler gjenvunnet og oppmalt polystyren, 0,15 deler talkum og 0,85 deler flammehemmende middel tillages, og esemiddelblandingen som spesifisert nedenfor inkorporeres i den plastifiserte blanding under dannelse av den esbare harpiksblanding. Ytterligere detaljer ved fremgangsmåten, og et sammendrag av de karakteristiske egenskaper for de erholdte skumplater er oppsummert i den følgende tabell I.

Eksempler 6- 8

Den generelle fremgangsmåte beskrevet ovenfor gjentas ved anvendelse av en resept, et esemiddel, en gjennomstrøm-ningshastighetsmehgde av esemidlet, et støpeformtrykk og vakuum som er oppsummert i den følgende tabell II. Et vesentlig forskjellig trekk er at mengden av esemiddel som inkorporeres i den plastifiserte harpiks i disse eksempler er øket til 11,1 %. Noen av de karakteristiske egenskaper for de erholdte skumplater fra disse eksempler er oppsummert i tabell

II.

Eksempler 9- 14

Den generelle fremgangsmåte beskrevet ovenfor anvendes i disse eksempler. I noen av eksemplene anvendes en forskjellig ny polystyrenharpiks (Polysar HH-101-harpiks kjennetegnet ved en smeltef lyt indeks på 2,5), og karbondioksid anvendes som ett av esemidlene. Andre variabler kan konstateres fra de angitte detaljer i den følgende tabell III.

De angitte resultater i tabell II og III viser, selv om nivået av den tilsatte esemiddelblanding (innbefattet karbondioksid) i eksempler 9-11 er lavere enn 11 % som ble anvendt i eksempler 6-8, er den gjennomsnittlige celle-størrelse av det fremstilte skumlegeme ved anvendelse av F-22/ F-142(b)-esemiddelblandingen med karbondioksid, tilnærmet 25 mindre enn den gjennomsnittlige cellestørrelse i platen med lignende tetthet fremstilt i eksempel 6. De karakteristiske egenskaper for platene med tykkelse 5,1 cm, fremstilt ved anvendelse av F-12/F-142(b)-blandingen og karbondioksid, utviser god samlet produktkvalitet og den gjennomsnittlige celle-størrelse er temmelig liten selv ved tettheter i området 6,25-6,50 kg/m<3> (eksempler 12-14).

Eksempler 15- 18

Resepten, esemidlene og andre variasjoner i fremgangsmåten anvendt i disse eksempler er oppsummert i tabell

IV.

Som resultatene fra tabell IV viser, fremstilles polystyrenplater med tetthet tilnærmet 7,3 kg/m<3> (eksempler 15 og 16) med en ARCO harpiks-resept ved anvendelse av blandingen av CFC-12 og HCFC-142b, og skumlegemet er kjennetegnet ved at det inneholder små celler på 0,32 mm. Tilsetning av karbondioksid (eksempel 17) ga plater med en tetthet på 6,69 kg/m<3> og med den samme cellestørrelse - 32 mm - selv om det kjernedannende middel (talkum) ble redusert med mer enn 20 %. I eksempel 18, hvor Folysar-harpiks med høyere molekylvekt ble innsatt, var cellestørrelsen enda mindre enn i de tidligere eksempler, og tettheten var 6,59 kg/m<3>.

Som det fremgår fra foreliggende beskrivelse og eksempler, frembringer fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse for fremstilling av polystyren-skumlegemer, slik som plater og klosser, ved anvendelse av et esemiddel som omfatter 1-klor-l,1-difluoretan og, eventuelt, (a) diklordifluormetan, klordifluormetan eller blandinger derav, og/eller (b) karbondioksid, skumlegemer med akseptable og, i noen tilfeller, forbedrede karakteristiske egenskaper når den esbare blanding ekstruderes i et område med subatmosfærisk trykk. Ved fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse fører anvendelse av blandinger av 1-klor-l,1-difluoretan med diklordifluormetan og/eller klordifluormetan, vanligvis til dannelse av skumplater og klosser med forbedrede karakteristiske egenskaper sammenlignet med plater og klosser fremstilt kun ved anvendelse av 1-klor-l,1-difluoretan som esemiddel. Optimale resultater erholdes når karbondioksid anvendes i kombinasjon med det ovenfor angitte esemiddel eller esemiddelblandinger. Spesielt fører inkorporering av fra tilnærmet 0,4 til

1,5 vekt% karbondioksid, basert på vekten av harpiksen,til forbedrede skumlegemer, spesielt når det er ønskelig a fremstille skumlegemer med lavere tettheter (9,8 kg/m<3> eller mindre), og små cellestørrelser slik som cellestørrelser i området fra tilnærmet 0,2 til 0,5 mm, og mer generelt fra tilnærmet 0,2 til 0,35 mm.

Mens foreliggende oppfinnelse er belyst i sammenheng med dens foretrukne utførelsesformer, bør det underforstås at forskjellige modifikasjoner derav vil fremgå for fagmannen ved gjennomgåelse av beskrivelsen.

Claims

Fremgangsmåte for fremstilling av et ekstrudert langstrakt termoplastisk harpiks-skumlegeme med en gjennomsnittlig cellestørrelse på 0,2 til 0,5 mm, omfattende en alkenyl-substituert aromatisk harpiks, med en tetthet mellom 4,4 og 17 kg/m<3>, omfattende trinnene (A) varmeplastifisering av den termoplastiske harpiks; (B) tilsetning av et flytende esemiddel omfattende til sammen 25-100 vekt% basert på den totale esemiddelmengde av én eller flere av komponentene 1-klor-l,1-difluoretan, 1,1,1,2-tetrafluoretan og 2-klor-l,1,1,2-tetrafluoretan; (C) homogen innblanding av esemidlet i harpiksen under et trykk som er tilstrekkelig til å forhindre esing av harpiksen for derved å danne en esbar harpiksblanding; (D) ekstrudering av blandingen i et område med trykk hvori den esbare harpiksblanding ekspanderer til et skumlegeme; og (E) avkjøling av skumlegemet,karakterisert ved at trykket under ekstruderingen (D) er 51-685 mm kvikksølv absolutt og mengden av esemiddel tilsatt i (B) er 3-16 vektdeler av harpiksen.
2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert ved at esemidlet videre omfatter diklordifluoretan, klordifluoretan, karbondioksid eller blandinger derav, men ikke etylklorid, metylklorid, metyl-alkohol, etylalkohol og isopropylalkohol.
3. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert ved at den alkenyl-substituerte aromatiske termoplastiske harpiks er et polystyren.
4. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert ved at området ifølge trinn (D) utformes ved hjelp av et forlenget kammer hvor blandingen passerer gjennom en støpeform i en ende av kammeret og hvor skumlegemet passerer gjennom et vannbasseng ved den motsatte

ende av kammeret og at skumlegemet deretter passeres fra kammeret til atmosfæren.
5. Fremgangsmåte ifølge krav 1 omfattende trinnet ved passering av blandingen gjennom en vifteformet støpeform i området ifølge trinn (D) under dannelse av en kontinuerlig skumplate,

karakterisert ved at støpeformen er en vifteformet støpeform med en bueformet spalteåpning, og at ekspansjonen av blandingen kontrolleres ved hjelp av bueformede valser beliggende ovenfor og under planet for den bueformede spalteåpning, hvori de bueformede valser omfatter en serie tynne ruller drevet for rotasjon ved en kontrollert hastighet; og hvori rullene ovenfor spalteåpningsplanet er flyteunder-støttet for å utøve et kontrollert flytetrykk på blandingen når den forlater støpeformen.
6. Fremgangsmåte ifølge krav 1,

karakterisert ved at esemidlet videre omfatter karbondioksid.
7. Fremgangsmåte ifølge krav 1,

karakterisert ved at den esbare harpiksblanding videre omfatter et kjernedannende middel utvalgt fra talkum, kalsiumsilikat, kalsiumkarbonat og indigo.
8. Fremgangsmåte ifølge krav 1,

karakterisert ved at esemidlet videre omfatter karbondioksid og den esbare harpiksblanding videre omfatter talkum.