DE1241976B - Process for the production of foamable molding compounds from alkenyl aromatic polymers - Google Patents
Process for the production of foamable molding compounds from alkenyl aromatic polymersInfo
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Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY
DEUTSCHESGERMAN
PATENTAMTPATENT OFFICE
AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL
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DeutscheKl.: 39 b-22/06German class: 39 b-22/06
Nummer: 1241976Number: 1241976
Aktenzeichen: D 39236IV c/39 bFile number: D 39236IV c / 39 b
Anmeldetag: 27. Juni 1962 Filing date: June 27, 1962
Auslegetag: 8. Juni 1967Open date: June 8, 1967
Es ist bekannt, expandierbare thermoplastische Polymermassen dadurch herzustellen, daß man ein normalerweise festes Styrolpolymerisat in Partikelform mit einer Mischung aus Wässer und einer verdampfbaren organischen Flüssigkeit, wie etwa Pentan oder Petroleumäther, bei Temperaturen zwischen etwa 40° C und der Erweichiingstemperatur des Polymers unter Druck in Kontakt bringt. Dabei dringt oder diffundiert die verdampf bare organische Flüssigkeit in die polymeren Körner. Nach der Abkühlung sind die Körner fest und können durch Erhitzung expandiert werden. Sie bilden dann Zellkörper niedriger Dichte.It is known to produce expandable thermoplastic polymer compositions by a normally solid styrene polymer in particle form with a mixture of water and a vaporizable organic liquid such as pentane or Petroleum ether, at temperatures between about 40 ° C and the softening temperature of the polymer brings into contact under pressure. The evaporable organic liquid penetrates or diffuses in the polymeric grains. After cooling, the grains are solid and can be expanded when heated will. They then form low density cell bodies.
: Die Durchführung dieses Verfahren's bei Temperaturen unterhalb der Erweichungstemperatur des Polymeren hat den Nachteil, daß es relativ lange dauert, bis eine vollständige Imprägnierung und Durchdringung mit dem Expansions- oder Blähmittel erreicht ist. Ein Erhöhen der Temperatur ist bei den bekannten Verfahren nicht'empfehlenswert, dä dann die einzelnen polymeren Partikeln miteinander verschweißen und sich gelegentlich die ganze Charge verfestigt; -SO' daß eine einheitliche Pölymefmasse gebildet wird, die nicht mehr für den vorgesehenen Zwecki verwendet werden kann und die-nur mit viel Zeit und Mühe aus der Anlage entfernt werden kann. : Carrying out this process at temperatures below the softening temperature of the polymer has the disadvantage that it takes a relatively long time to achieve complete impregnation and penetration with the expansion or blowing agent. In the known processes, increasing the temperature is not recommended, since the individual polymeric particles then weld together and the entire batch occasionally solidifies; -SO 'that a uniform Pölymefmasse is formed which can not be used i for the intended purpose and-only can be removed with much time and effort from the plant.
Es ist bereits bekannt, die Imprägnierung zu beschleunigen und dennoch das Zusammenschweißen der einzelnen Partikeln dadurch-:zu verhindern,--daß man· die Imprägnierung bei niedrigereh'Temperätureh ausführt und nur-eine kurze ErMt'ztingsperiöde bei Tem- peraturen- oberhalb der ■ Erweichungstemperatur -vorsieht. Dies'es: Vorgehen verkürzt'die· Arbeitszeit etwas, verhütet jedoch nicht das Miteinanderverschweißen der Partikeln und ' ScMieBti nicht aus, daß Sich die gesamte Polymermasse verfestigt. Es ist ferner schon versucht" worden, die B'ehandlüngszeit dadurch' zu "verkürzen, daß man geringe Mengen eines Lösungsmittels in das Polymere einführt, und zwar entweder vor oder zugleich mit der Einführung des Expansions- oder Blähmittels. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß die schaumbaren Perlen, die auf diese Weise hergestellt wurden, etwas Lösungsmittel für das Polymere enthalten und daher eine" wesentliche erniedrigte Erweichungstemperatur haben, die sich auf die aus ihnen hergestellten Schaumstoffprodukte überträgt. Die aus diesen Perlen gewonnenen Schaumstoffe haben überdies eine ziemlich große Zellenstruktur und dadurch einen verminderten Isolationswert. ·It is already known to accelerate the impregnation and still prevent the welding of the individual particles together by: Softening temperature -provides. This : procedure shortens the working time somewhat, but does not prevent the particles from welding together and does not prevent the entire polymer mass from solidifying. Attempts have also been made to "shorten the treatment time" by introducing small amounts of a solvent into the polymer, either before or at the same time as the expansion or blowing agent is introduced. This process has the disadvantage that the foamable beads made in this manner contain some solvent for the polymer and therefore have "a substantially lowered softening temperature which is carried over to the foam products made from them. The foams made from these beads have In addition, a fairly large cell structure and thus a reduced insulation value.
Man hat ferner auch versucht, das'Verfestigen und das Aneinanderhaften der polymeren Partikeln bei der Eintauch- oder Imprägnierungsbehandlung durch Zugabe gewisser anorganischer Süspensiöns'stabilisatoren Verfahren zum Herstellen von verschäumbaren Formmassen aus alkenylaromatischen PolymerenAttempts have also been made to solidify and prevent the polymeric particles from adhering to one another in the Immersion or impregnation treatment by adding certain inorganic sweetness stabilizers Process for the production of foamable molding compositions from alkenyl aromatic polymers
Anmelder:Applicant:
The Dow Chemical Company,
Midland, Mich. (V. St. A.)The Dow Chemical Company,
Midland, me. (V. St. A.)
Vertreter:Representative:
Dipl.-Ing. F. Weickmann,Dipl.-Ing. F. Weickmann,
Dr.-Ing. A. Weickmann,Dr.-Ing. A. Weickmann,
Dipl.-Ing. H. WeickmannDipl.-Ing. H. Weickmann
und Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke, Patentanwälte,and Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke, patent attorneys,
München 27, MöMstr. 22Munich 27, MöMstr. 22nd
Als Erfinder benannt:
Eugene Bruno Ulmanis,
Midland, Mich. (V. St. A.)Named as inventor:
Eugene Bruno Ulmanis,
Midland, me. (V. St. A.)
Beanspruchte Priorität: ·. ■ .Claimed priority: ·. ■.
V. St. v. Amerika vom 27. Juni 1961 (119 996)V. St. v. America June 27, 1961 (119 996)
zu verhüten. Solche Suspensionsstabilisatoren sind Erdalkalikarbonate, Aluminiumkärbonate, Erdalkalioxykarbonate, Erdalkaliphosphate und Aluminiumphosphate. Diese anorganischen Materialien wurden in Mengen von 0,1 bis 1 Gewichtsprozent des Polymeren verwendet. Selbst· hierbei - war es noch notwendig, das· Expansions- oder Blähmittel bei einer Temperatur unterhalb oder in der Nähe der Erweichungstemperatur des thermdplastischen Polymeren einzuführen. Erst wenn das ganze Expansions- oder Blähmittel bei einer Temperatur unterhalb oder in der Nähe der Erweichungstemperatur eingeführt wird, wird es möglich,- die Masse unter Druck auf eine Temperatur zu erhitzen, die wesentlich oberhalb' der Etweichungstemperatur des Polymeren liegt. ·■■"-■·to prevent. Such suspension stabilizers are alkaline earth carbonates, aluminum carbonates, alkaline earth carbonates, Alkaline earth phosphates and aluminum phosphates. These inorganic materials were used in amounts from 0.1 to 1 percent by weight of the polymer. Even here - it was still necessary the expansion or blowing agent at a temperature below or near the softening temperature to introduce the thermdplastischen polymer. Only when the whole expansion or Blowing agent is introduced at a temperature below or near the softening temperature, it becomes possible - to heat the mass under pressure to a temperature which is substantially above 'the Softening temperature of the polymer is. · ■■ "- ■ ·
-Die eben beschriebenen anorganischen Suspendierüngsmittel können an der Oberfläche der einzelnen Partikeln haften und werden daher zweckmäßig entfernt. Ihre Anwesenheit beim endgültigen Schäumungssehritt in- einer irgendwie wesentlichen oder -überschüssigen Menge können die Bindung und das Verschmelzen der einzelnen geschäumten Partikeln untereinander erschweren.-The inorganic suspending agents just described can be applied to the surface of the individual Particles adhere and are therefore expediently removed. Your presence at the final foaming party in any substantial or excess amount, the bonding and fusing can occur of the individual foamed particles make it difficult for one another.
Erfindungsgegenstand ist ein Verfahren zum Herstellen von verschäumbaren Formmassen aus alkenylaromatischen Polymeren. Bei dem erfindungsgemäßenThe subject of the invention is a process for the production of foamable molding compounds from alkenylaromatic compounds Polymers. In the inventive
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Verfahren kann die Zugabe des Expansions- oder Blähmittels und/oder das abschließende Imprägnieren oder Eintauchen bei jeder gewünschten Temperatur oberhalb der Erweichungstemperatur des Polymeren, jedoch unterhalb der Zersetzungstemperatur des Polymeren, ausgeführt werden.Process can include the addition of the expansion or blowing agent and / or the subsequent impregnation or immersion at any desired temperature above the softening temperature of the polymer, but below the decomposition temperature of the polymer.
Man hat zwar schon Karboxymethylmethylcellulose bei der Herstellung verschäumbarer Polymeren aus Polystyrol verwendet. Bei der bekannten Arbeitsweise (französische Patentschrift 1 243 155) werden Klebstoffe, darunter auch Karboxymethylmethylceliulose, verwendet, um die bereits imprägnierten Polymeren mit einer flammenhemmenden Antimonoxyd enthaltenden Schicht zu überziehen. Die Karboxymethylmethylceliulose dient hier nicht als Dispergiermittel für das Treibmittel, mit dem das Polymere imprägniert werden soll, sondern als Haftmittel. Es war nicht vorauszusehen, daß die Karboxymethylmethylceliulose bei ihrer erfindungsgemäßen Verwendung, bei der es auf ihre Klebstoffwirkung überhaupt nicht ankommt, als ein Mittel verwendet werden kann, das ein Zusammenkleben von Polymerperlen verhindert. Auch sind bei dem bekannten Verfahren so hohe Behandlungstemperaturen, wie sie beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Anwendung kommen, nicht vorgesehen. Es war überraschend, daß bei diesen hohen Temperaturen die Karboxymethylmethylceliulose das Zusammenschweißen der Polymerteilchen verhindern würde.Carboxymethylmethyl cellulose has already been used in the manufacture of foamable polymers from polystyrene. In the known procedure (French patent specification 1,243,155) , adhesives, including carboxymethylmethylceliulose, are used to coat the already impregnated polymers with a layer containing flame-retardant antimony oxide. The carboxymethyl methyl cellulose does not serve here as a dispersant for the blowing agent with which the polymer is to be impregnated, but as an adhesive. It was not foreseeable that the carboxymethylmethylceliulose, when used according to the invention, in which its adhesive effect is not at all important, could be used as an agent which prevents the sticking together of polymer beads. In the known process, treatment temperatures as high as those used in the process according to the invention are also not provided. It was surprising that at these high temperatures the carboxymethyl methyl cellulose would prevent the polymer particles from welding together.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht zur Herstellung schäumbarer, vollkommen kugeliger oder im wesentlichen kugeliger polymerer Partikeln aus alkenylaromatischen Polymeren etwa von Perlenform vor, ein Expansions- oder Blähmittel in ein partikelförmiges, thermoplastisches Polymeres durch Eintauchen oder Imprägnieren bei einer Temperatur oberhalb der Erweichungstemperatur des Polymeren, jedoch unterhalb der Zersetzungstemperatur des Polymeren einzubringen, und zwar bei einem erhöhten Druck in Anwesenheit von Wasser und des Dispergierungsmittels. Das wasserlösliche Dispergierungsmittel ist normalerweise in der wäßrigen Phase in gelöster oder feindispergierter Form anwesend. Beste Resultate werden in der Regel bei einer Temperatur bis zur Schmelztemperatur des Polymeren erhalten. Das erfindungsgemäße Verfahren kann aber auch mit Erfolg bei einer Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur des Polymeren durchgeführt werden. Um die polymeren Partikeln in dem Medium suspendiert zu halten, ist es wünschenswert, die Masse umzurühren oder irgendwelche anderen geeigneten Mittel vorzusehen, die die polymeren Partikeln in Bewegung und suspendiert in der wäßrigen Phase halten.The inventive method provides for the production of foamable, completely spherical or im essential spherical polymeric particles made of alkenyl aromatic polymers, for example in the shape of a pearl, an expansion or blowing agent in a particulate, thermoplastic polymer by dipping or Impregnation at a temperature above the softening temperature of the polymer, but below Bring the decomposition temperature of the polymer, at an elevated pressure in the presence of water and the dispersant. The water soluble dispersant is usually present in the aqueous phase in dissolved or finely dispersed form. Best results will be usually obtained at a temperature up to the melting temperature of the polymer. The inventive However, the process can also be successful at a temperature above the melting temperature of the polymer be performed. To keep the polymeric particles suspended in the medium, it is it is desirable to stir the mass or provide any other suitable means to prevent the keep polymeric particles in motion and suspended in the aqueous phase.
Dementsprechend sieht das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung schäumbärer, vollkommen kugeliger oder im wesentlichen kugeliger polymerer Partikeln, etwa in Perlenform, vor, ein Expansionsoder Blähmittel in ein partikelförmiges, thermoplastisches Polymeres durch Eintauchen oder Imprägnieren bei erhöhter Temperatur einzubauen, am wirksamsten bei einer Temperatur oberhalb der Erweichungstemperatur des Polymeren, jedoch unterhalb der Zersetzungstemperatur des Polymeren, und zwar bei einem erhöhten Druck in Anwesenheit von Wasser und von einem oder mehrerer der Dispergierungsmittel. Das wasserlösliche Dispergierungsmittel ist normalerweise in der wäßrigen Phase in gelöster oder feindispergierter Form anwesend. BesteAccordingly, the method of the present invention for making foamy is perfect spherical or essentially spherical polymeric particles, for example in the form of pearls, before converting an expansion or blowing agent into a particulate, thermoplastic To incorporate polymer by immersion or impregnation at elevated temperature, am most effective at a temperature above but below the softening temperature of the polymer the decomposition temperature of the polymer, at an elevated pressure in the presence of Water and one or more of the dispersants. The water-soluble dispersant is normally present in the aqueous phase in dissolved or finely dispersed form. best
Resultate werden iü der Regel bei einer Temperatür bis zur Schmelztemperatur des Polymeren erhalten. Das erfindungsgemäße Verfahren kann aber auch mit Erfolg bei einer Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur des Polymeren durchgeführt werden. Um die polymeren Partikeln in dem Medium suspendiert zu halten, ist es wünschenswert, die Masse umzurühren oder irgendwelche anderen geeigneten Mittel vorzusehen, die die polymeren Partikeln in Bewegung und suspendiert in der wäßrigen Phase halten. Results are usually obtained at a temperature up to the melting temperature of the polymer. However, the process according to the invention can also be carried out successfully at a temperature above the melting temperature of the polymer. In order to keep the polymeric particles suspended in the medium, it is desirable to stir the mass or provide some other suitable means to keep the polymeric particles agitated and suspended in the aqueous phase.
Das Dispergierungsmittel wird vorteilhaft in einer Menge verwendet, die zwischen 0,01 und 5 Gewichtsprozent des in dem Verfahren verwendeten Wassers beträgt. Zu den Dispergierungsmitteln, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet sind, gehören außer Karboxymethylmethylceliulose die wasserlöslichen, sulfonierten, vinylaromatischen Polymeren, wie etwa sulfoniertes Polyvinyltoluol. In einigen Fällen kann es vorzuziehen sein, mehr als eines der genannten Dispergierungsmittel in Kombination zu verwenden.The dispersant is advantageously used in an amount comprised between 0.01 and 5 percent by weight of the water used in the process. The dispersants which are suitable for carrying out the process according to the invention include, in addition to carboxymethylmethyl cellulose, the water-soluble, sulfonated, vinyl aromatic polymers, such as, for example, sulfonated polyvinyl toluene. In some cases it may be preferable to use more than one of the aforesaid dispersants in combination.
Der Wirkungsgrad der polymeren Dispergierungsmittel ist am höchsten bei denjenigen Organischenr wasserlöslichen, oder in Wasser dispergierbaren Polymeren, die außerordentlich hohe Molekulargewichte haben. Der Wirkungsgrad ist entsprechend niedriger, wenn diese Polymeren ein niedrigeres Molekulargewicht haben. Eine Zunahme des Anteils oder der Konzentration des Dispergierungsmittels in der wäßrigen Phase kann dazu führen, daß wenigstens ein Teil der Wirksamkeit verlorengeht. Dies weist darauf hin, daß es, um höchste Wirtschaftlichkeit zu erreichen, zu bevorzugen ist, polymere Dispergierungsmittel zu verwenden, die ein mittleres oder extrem hohes Molekulargewicht haben. Dies trifft insbesondere für die synthetischen Dispergierungsmittel zu, die mit Molekulargewichten in den verschiedensten Bereichen hergestellt oder gewonnen werden können. Wenn die sulfonierten Polymeren nicht hinreichend in saurer Form lösüch sind, so können sie in Form der wasserlöslichen Salze verwendet werden, insbesondere in Form von Alkalimetallsalzen.The efficiency of the polymeric dispersants is highest with those organic r water-soluble or water-dispersible polymers which have extremely high molecular weights. The efficiency is correspondingly lower when these polymers have a lower molecular weight. An increase in the proportion or concentration of the dispersant in the aqueous phase can result in at least some of the effectiveness being lost. This indicates that, for maximum economy, it is preferable to use polymeric dispersants which are medium or extremely high molecular weight. This applies in particular to the synthetic dispersants, which can be produced or obtained with molecular weights in the most varied of ranges. If the sulfonated polymers are not sufficiently soluble in acidic form, they can be used in the form of the water-soluble salts, especially in the form of alkali metal salts.
Besondere Vorteile können in manchen Fällen durch die Zugabe von organischen Flüssigkeiten gewonnen werden, die mit Wasser vermischbar sind und die keine Lösungs- oder Quellwirkung auf das Polymere ausüben. Auch—kann das Schäumungsmittel solchen organischen Flüssigkeiten beigemischt werden, bevor es in den Autoklaven gepreßt wird. Zu den derart geeigneten, üblichen Verdünnungsmitteln gehören die niedrigen Alkylalkohole, wie etwa Methanol, Äthanol, Propanol, Isopropanol, tert.-Butylalkohol und Monomethyl-, Monoäthyl- oder Monobutyläthern des Äthylenglykols Die Menge des Verdünnungsmittels kann nach Wunsch verändert werden, sie liegt jedoch in der Regel im Bereich von nicht mehr als im Verhältnis 1:1 zwischen Verdünnungs- und SchäumungsmitteL Es ist hier zu bemerken, daß solche Verdünnungsmittel zur Durchführung der Erfindung nicht notwendig sind und daß in den meisten Fällen die gewonnenen Vorteile die besonderen Umstände und Ausgaben nicht wettmachen.In some cases, particular advantages can be obtained by adding organic liquids which can be mixed with water and which have no dissolving or swelling effect on the polymer. Also — the foaming agent can be mixed into such organic liquids before it is pressed into the autoclave. The usual diluents which are suitable in this way include the lower alkyl alcohols such as methanol, ethanol, propanol, isopropanol, tert-butyl alcohol and monomethyl, monoethyl or monobutyl ethers of ethylene glycol usually in the range of no more than 1: 1 between dilution and foaming It should be noted here that such diluents for carrying out the invention are not necessary and that the advantages gained not make up for the specific circumstances and expenses in most cases .
Die Gesamtzeit, die für die Vervollständigung des Eintauch- oder Imprägnierungsverfahrens erforderlich ist, vermindert sich schnell mit zunehmenden Temperaturen. Statt 40 Stunden oder eine ähnliche Zeit bei oder unterhalb der Erweichungstemperatur des Polymeren werden nur noch 1 Stunde oder wenigerThe total time required to complete the immersion or impregnation process decreases rapidly with increasing temperatures. Instead of 40 hours or a similar time at or below the softening temperature of the polymer, only 1 hour or less is required
erforderlich, wenn bei einer Temperatur bei oder etwas unterhalb .der Schmelztempeiatur des Polymeren gearbeitet wird. Selbst noch kürzere Zeiten sind bei Temperaturen erforderlich, die oberhalb der Schmelztemperatur des Polymeren hegen. Die optimale Temperatur, die in der Praxis anzuwenden ist, wird im allgemeinen durch die Natur der verfügbaren Einrichtung bestimmt. Wird die Reaktion chargenweise ausgeführt, so ist eine gewisse Mioimalzeit erforderlich, um die Masse der polymeren Partikeln in der wäßrigen Phase auf die Eintauch- oder Imprägnierungstemperatur zu erhitzen. Die Dauer der rninimalen Heiz- und Abkühlungszeit hängt in erster Linie von Ausbildung und Ausmaß der Einrichtung ab. Da es zu vermeiden ist, die polymeren Partikeln bei den hohen Temperaturen überzubehandeln, also länger auf der Behandlungstemperatur zu lassen als erforderlich, um die gewünschte Imprägnierung und gleichmäßige Verteilung des Expansions- oder Blähmittels in den polymeren Partikeln zu erreichen, ist es wünschenswert, die Temperatur derart einzustellen, daß die optimale Behandlungsdauer, die der ausgewählten Temperatur entspricht, mit dem vorgegebenen Heiz- und Abkühlungszyklus der jeweils vorliegenden Einrichtung zusammenfällt. Selbst bei diesen Beschränkungen ist es nunmehr möglich, die Behandlungszeiten auf einen Bruchteil derjenigen Behandlungszeiten herabzusetzen, die zur Durchführung der Behandlung nach dem Stand der Technik bei oder unterhalb der Erweichungstemperatur des thermoplastischen Polymeren erforderlich waren.required when working at a temperature at or slightly below the melting temperature of the polymer will. Even shorter times are required at temperatures above the melting temperature of the polymer. The optimal temperature to be used in practice is given in the generally determined by the nature of the facility available. If the reaction is carried out in batches, so a certain million times is necessary to the mass of the polymeric particles in the aqueous Phase to be heated to the immersion or impregnation temperature. The duration of the minimal heating and Cool down time depends primarily on the training and size of the facility. Because to avoid it is to over-treat the polymeric particles at the high temperatures, i.e. longer at the treatment temperature to leave as necessary to get the desired impregnation and even distribution of the expanding or blowing agent in the polymeric particles, it is desirable to keep the temperature set in such a way that the optimal treatment time, which corresponds to the selected temperature, coincides with the predetermined heating and cooling cycle of the respective facility. Even with these restrictions it is now possible to reduce the treatment times to a fraction reduce those treatment times that are necessary to carry out the treatment according to the state of the art Technique required at or below the softening temperature of the thermoplastic polymer was.
Kürzere Behandlungszeiten und dementsprechend höhere Behandlungstemperaturen sind bei einem kontinuierlich arbeitenden Verfahren möglich, bei dem geringere Mengen oder kleine Anteüe der Dispersion der polymeren Partikeln in der wäßrigen Phase zu jeder Zeit jeweils erhitzt und abgekühlt werden.Shorter treatment times and correspondingly higher treatment temperatures are continuous with one working processes possible in which smaller amounts or small portions of the dispersion the polymeric particles in the aqueous phase are each heated and cooled at any time.
Das erfindungsgemäße Verfahren betrifft die Behandlung alkenylaromatischer Polymeren. Dazu gehören
die-normalerweise festen Homopolymeren oder Kopolymeren von einer oder von mehreren monovinylaromatischen
Verbindungen, wie etwa Styrol, Vinyltoluol, Vinylxylol, Äthylvinylbenzol, tert.-Butylstyrol,
Isopropylstyrol, Chlorstyrol, DichlofstyroIj BromstyroL Fluorstyrol, Äthylvinyltoluol, oder Kopolymeren
einer überwiegenden Menge von irgendeiner oder von mehreren dieser monovinylaromatischen
Verbindungen mit einer geringeren Menge von einer oder mehreren anderen kopolymerisierbaren Vinylidenverbindungen,
wie etwa Vinylestem der aliphatischen und aromatischen Säuren, Estern von Akryl- und
Methakrylsäure, Akrylnitrü, a-Methylstyrol, Methylisopropenylketon u. dgl. Die Kopolymeren enthalten
wenigstens 50 Gewichtsprozent Styrol. Andere thermoplastische Styrolpolymeren, die in dem Verfahren verwendbar
sind, sind die Kopolymeren von etwa 85 bis 99 Gewichtsprozent von wenigstens einer monovinylaromatischen
Verbindung und von etwa 1 bis 15 Gewichtsprozent eines natürlichen oder synthetischen
Gummis, wie etwa Naturgummi, gummiartige Kopolymeren von Styrol und Butadien, gummiartige Kopolymeren
von Styrol, Methylisopropenylketon und Butadien, gummiartige Kopolymeren von Akrylnitrü und
Butadien und Gemische eines überwiegenden Anteils eines normalerweise festen Styrolpolymeren und eines
geringeren Anteils natürlichen oder synthetischen Gummis. Thermoplastische Kopolymeren von etwa
99,5 bis 99,99 Gewichtsprozent wenigstens einer monovinylaromatischen Verbindung und von 0,5 bis 0,01 Gewichtsprozent
einer divinylaromatischen Verbindung wie etwa DivinylbenzoL Divinyltoluol oder Divinylxylol
können ebenfalls benutzt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann unter Verwendung von Polymerpartikeln unterschiedlichster
Größen und Formen ausgeführt werden. Die Partikeln können die Form von Kugeln, Perlen, angenäherten
Kugeln haben oder unregelmäßig geformt sein, etwaThe process of the invention relates to the treatment of alkenyl aromatic polymers. These include the normally solid homopolymers or copolymers of one or more monovinyl aromatic compounds, such as styrene, vinyl toluene, vinyl xylene, ethyl vinyl benzene, tert-butyl styrene, isopropyl styrene, chlorostyrene, dichloro styrene, bromostyrene, ethyl vinyl toluene, or a predominant amount of any or any amount of copolymer toluene of several of these monovinyl aromatic compounds with a minor amount of one or more other copolymerizable vinylidene compounds such as vinyl esters of aliphatic and aromatic acids, esters of acrylic and methacrylic acids, acrylonitrile, α-methylstyrene, methyl isopropenyl ketone and the like. The copolymers contain at least 50 percent by weight Styrene. Other thermoplastic styrene polymers that are useful in the process are the copolymers of about 85 to 99 percent by weight of at least one monovinyl aromatic compound and from about 1 to 15 percent by weight of a natural or synthetic rubber such as natural rubber, rubbery copolymers of styrene and butadiene, rubbery Copolymers of styrene, methyl isopropenyl ketone and butadiene, rubbery copolymers of acrylonitrile and butadiene, and mixtures of a predominant proportion of a normally solid styrene polymer and a minor proportion of natural or synthetic rubber. Thermoplastic copolymers of from about 99.5 to 99.99 percent by weight of at least one monovinyl aromatic compound and from 0.5 to 0.01 percent by weight of a divinyl aromatic compound such as divinylbenzoL divinyltoluene or divinylxylene can also be used.
The method according to the invention can be carried out using polymer particles of the most varied of sizes and shapes. The particles can be in the form of spheres, pearls, approximated spheres, or irregularly shaped, for example
ίο durch Mahlung,. Zerreiben oder Zerbrechen des festen Polymeren entstanden sein. Das Verfahren läßt sich mit
besonderem Vorteil auch mit festen Polymeren durchführen, die die Form länglicher Segmente oder Abschnitte
aus polymeren Körpern haben. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die Polymerabschnitte oder
Segmente in wenigstens einer Richtung molekular stärker orientiert sind als in der anderen oder den
anderen Richtungen.
Im allgemeinen sind Polymerpartikeln bevorzugt, deren größte Abmessungen nicht größer als etwa
IOmm sind. Für die nachfolgende Verarbeitung des Endproduktes haben sie zweckmäßig die Form von
Perlen oder Kugeln, deren Durchmesser etwa zwischen 1 und 10 mm hegen, vorzugsweise zwischen 1 und
etwa 5 mm. Das Endprodukt kann auch in der Form von Perlen größerer Abmessungen bestehen. ίο by grinding ,. Attrition or breakage of the solid polymer. The method can also be carried out with particular advantage with solid polymers which have the shape of elongated segments or sections of polymeric bodies. It is particularly advantageous if the polymer sections or segments are more molecularly oriented in at least one direction than in the other or the other directions.
In general, polymer particles are preferred whose largest dimensions are no greater than about 10 mm. For the subsequent processing of the end product, they are expediently in the form of pearls or spheres with a diameter between approximately 1 and 10 mm, preferably between 1 and approximately 5 mm. The final product can also be in the form of beads of larger dimensions.
Die flüssigen Schäumungsmittel können gesättigte aliphatische Kohlenwasserstoffe sein, wie etwa Butan, Isobutan, Pentan, Neopentan, Hexan, Heptan oder Mischungen von einem oder mehreren solcher aliphatischen Kohlenwasserstoffe, die ein Molekulargewicht von wenigstens 56 und einen Siedepunkt nicht höher als 95 0C bei 760 mm absolutem Druck haben. Andere geeignete Schäumungsmittel sind die Perchtorfluorkohlenstoffe, wie etwa:The liquid foaming agents can be saturated aliphatic hydrocarbons, such as butane, isobutane, pentane, neopentane, hexane, heptane or mixtures of one or more such aliphatic hydrocarbons, which have a molecular weight of at least 56 and a boiling point not higher than 95 ° C. at 760 mm have absolute pressure. Other suitable foaming agents are the perchlorofluorocarbons, such as:
CCl3FCCl 3 F
CCl2F2 CCl 2 F 2
CClF3 CClF 3
CCl2F-CCl2F
CCIf2-CCIF2
CClFa-CCLF4 CCl 2 F-CCl 2 F
CCIf 2 -CCIF 2
CClF a -CCLF 4
CF2-CClFCF 2 -CClF
I II I
CF2-CF2
CF2-CClFCF 2 -CF 2
CF 2 -CClF
I II I
CF2-CClFCF 2 -CClF
und Tetraalkylsilane, wie etwa Tetramethylsilan, Trimethyläthylsüan, Trimethylisopropylsilan und Trimethyl-n-propylsüan, die einen Siedepunkt nicht höher als 95° C bei 760 mm absolutem Druck haben. Das flüssige Schäumungsmittel wird in Mengen verwendet, die zwischen etwa 0,05 bis O,4g/Mol der flüchtigen Fluidverbindung pro 100 g des normalerweise festen thermoplastischen polymeren Ausgangsmaterials betragen. and tetraalkylsilanes, such as tetramethylsilane, trimethylethylsilane, trimethylisopropylsilane and trimethyl-n-propylsilane, which have a boiling point not higher than 95 ° C at 760 mm absolute pressure. That liquid foaming agent is used in amounts ranging between about 0.05 to 0.4 g / mole of the volatile Fluid compound per 100 g of the normally solid thermoplastic polymeric starting material.
Die Zeitspanne, während der die polymeren Partikeln in Kontakt mit dem Schäumungsmittel erhitzt werden, hängt teilweise von den Abmessungen der verwendeten polymeren Partikeln ab und teüweise von der im Verfahren verwendeten Temperatur. Je höher die Temperatur, desto größer ist die Diffusionsgeschwindigkeit des Schäumungsmittels in die polymeren Partikeln und desto kürzer ist die erforderliche Zeit3 um die Perlen oder Kugeln zu gewinnen.The length of time that the polymeric particles are heated in contact with the foaming agent depends in part on the dimensions of the polymeric particles used and in part on the temperature used in the process. The higher the temperature, the greater the rate of diffusion of the foaming agent into the polymeric particles and the shorter the time 3 required to recover the beads or spheres.
Eine Verlängerung der Erhitzung der polymeren Partikeln in Kontakt mit dem Schäumungsmittel bei den erhöhten Temperaturen über Zeitspannen5 dieAn extension of the heating of the polymeric particles in contact with the foaming agent at the elevated temperatures for periods 5, the
größer sind als erforderlich, um eine gleichmäßige Verteilung des Expandier- oder Schäumungsmittels zu erhalten, kann dazu führen, daß zwei oder mehrere polymere Partikeln agglomerieren oder aneinander-, kleben, und das ist zu vermeiden. Ist die Behandlung vollendet, so wird der gesamte Inhalt des geschlossenen Gefäßes abgekühlt, und zwar bis unterhalb der Erweichungstemperatur des Polymeren, vorzugsweise auf eine Temperatur unterhalb 40°C Dann wird das Produkt entfernt, von der wäßrigen Flüssigkeit abgetrennt und vorzugsweise bei Temperaturen unterhalb 50° C getrocknet.are greater than necessary in order to ensure an even distribution of the expanding or foaming agent obtained, can lead to the fact that two or more polymeric particles agglomerate or stick to one another, stick, and that is to be avoided. When the treatment is completed, the entire contents of the closed Cooled vessel, namely to below the softening temperature of the polymer, preferably on a temperature below 40 ° C. The product is then removed and separated from the aqueous liquid and preferably dried at temperatures below 50 ° C.
Weiterhin können auch, wie bekannt, organische, bromhaltige Flammschutzmittel und gegebenenfalls Peroxyde als Synergisten zugesetzt werden. Bevorzugt sind dabei die organischen Peroxyde, die eine Halblebensdauer von wenigstens-2 Stunden, gemessen in Benzol bei IOO0C, haben.Furthermore, as is known, organic, bromine-containing flame retardants and, if appropriate, peroxides can also be added as synergists. Preferred are the organic peroxides having a half life of at least 2 hours measured in benzene at IOO 0 C, are.
Daß das Flammschutzmittel bildende organische Bromid und das organische Peroxyd stehen Vorzugsweise in einem Mengenverhältnis zwischen etwa 1:1 und 10:1 zueinander. In der Regel werden sie in den Autolclav gemeinsant'als flüssige Mischung eingegeben oder eingedrückt. Sind die Ingredienzien Festkörper, so können sie mit einer geringen Menge eines Lösungsmittels vermischt werden, beispielsweise mit Pentan, Hexan, Heptan, Methylalkohol, Äthylalkohol u. dgl., so daß eine flüssige Lösung oder Mischung entsteht, dieleicht in den Autoklav gepreßt werden kann. Sind das organische Bromid und das Peroxyd in die Polymergränulate eindiffundiert; so wird alles in dem geschlossenen Gefäß abgekühlt, dann herausgenommen und das polymere Produkt abgetrennt, gewaschen und getrocknet;The organic bromide forming the flame retardant and the organic peroxide are preferred in an amount ratio between about 1: 1 and 10: 1 to one another. Usually they are in the Autolclav commonly entered or pressed in as a liquid mixture. Are the ingredients solids, so they can be mixed with a small amount of a solvent, for example with pentane, Hexane, heptane, methyl alcohol, ethyl alcohol, etc., so that a liquid solution or mixture is formed, which can be easily pressed into the autoclave. Are the organic bromide and the peroxide in the polymer granules diffused in; so everything is cooled in the closed vessel, then taken out and the polymeric product separated, washed and dried;
Bei der Durchführung der Erfindung ist es nun nicht mehl· notwendig, einen großen Überschuß an Treibmittel zu verwenden, wie er bisher benutzt wurde, um die Imprägnierung zu beschleunigen und um die Behandlungszeit dadurch zu verkürzen.In carrying out the invention it is not necessary to use a large excess of propellant to use as it has been used up to now to speed up the impregnation and to reduce the treatment time to shorten it.
Es ist daher auch nicht mehr notwendig, große Mengen des Expansions- oder Blähmittels nach dem Ende der Behandlung rückzugewinnen. Die Verfahrenssteuerung kann mit etwas weiteren Toleranzen erfolgen, ohne daß die Gleichmäßigkeit der Wirkung des Expansions- oder Blähmittels von Charge zu Charge verlorengeht. Der bevorzugte Mengenanteil des Treibmittels für Polystyrol liegt bei den fertigen schäumbaren Perlen zwischen 4 und 6%. Manchmal erreicht er etwa 7% je nach dem Molekulargewicht des Polystyrols und dem gewünschten Schäumungsgrad. Ein Überschuß des Bläh- oder Schäumungsmittels von weniger als 1 oder 2% ist im allgemeinen ausreichend, um eine vollständige gleichmäßige Imprägnierung der! Polymerpartikeln zu erreichen. Bei den bekannten Verfahren wurden Überschüsse bis zu 100 % verwendet, man gelangte so bis zu 12 und 14% des Expansions- oder Blähmittels im Verhältnis-zur Menge des Polymeren. Dadurch war es dann notwendig, wenigstens? die Hälfte des Expansions- oder Blähmittels, das ursprünglich hinzugegeben wurde, wieder zurückzugewinnen. Bei Durchführung des-erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt eine Steuerung des Bläh- oder Expansionsmittelgehalts in den fertigen Perlen oder Kugeln auf etwa 3 bis 4% in bezug zum Gesamtgehalt an Expansions- oder Blähmittel ohne weiteres. Mit dem bekannten Verfahren wurde nur selten eine Genauigkeit und Gleichmäßigkeit von etwa % auf der gleichen Basis erreicht.It is therefore no longer necessary to recover large amounts of the expanding or blowing agent after the end of the treatment. The process control can take place with somewhat wider tolerances without the uniformity of the action of the expansion or blowing agent being lost from batch to batch. The preferred proportion of the propellant for polystyrene in the finished foamable beads is between 4 and 6%. Sometimes it reaches about 7% j e according to the molecular weight of the polystyrene and the desired degree of foaming. An excess of the blowing or foaming agent of less than 1 or 2% is generally sufficient to ensure complete, even impregnation of the ! To achieve polymer particles. In the known processes, excesses of up to 100% were used, so up to 12 and 14% of the expansion or blowing agent in relation to the amount of polymer were obtained. That made it necessary, at least? to recover half of the expanding or blowing agent that was originally added. When the method according to the invention is carried out, the blowing agent or expansion agent content in the finished beads or spheres is easily controlled to about 3 to 4% in relation to the total content of expanding agent or blowing agent. With the known method, an accuracy and uniformity of about% has only rarely been achieved on the same basis.
2525th
3030th
3535
Eine Charge von 267 Gewichtsteilen Polystyrol mit einer Viskosität von etwa 20 cP (gemessen an einer lOgewichtsprozentigen Lösung des Polystyrols in Toluol bei 25 0C, wobei das Polystyrol die Form gemahlener Partikeln mit den weiter unten angegebenen Abmessungen hatte) wurde in einer wäßrigen Lösung suspendiert, die aus 533 Gewichtsteilen Wasser bestand, das 4,85 Gewichtsteile Karboxymethylmethylcellulose (1000 cP) enthielt und aus 5,3 Gewichtsteilen des Ammomumsalzes des sulfonierten Polyvinyltoluols, das als Verunreinigung 77 Gewichtsprozent Ammoniiimsulfat zusammen mit 0,8 Gewichtsteilen Natriumlaurylsulfat enthielt, wurde zusammen mit 4,8 Gevvichtsteilen Petroleumäther (Siedepunkt 30 bis 60 °C) in ein druckfestes Reaktionsgefäß gegeben. Das Gefäß enthielt in dem verbleibenden Raum Luft auf Zimmertemperatur und unter Atmosphärendruck, bevor es geschlossen wurde. Die Mischung wurde in dem geschlossenen Gefäß auf eine Temperatur von 135 0C unter Umrühren erhitzt. Danach wurde unter Druck Normalpentan in das Gefäß gegeben, und zwar 5 Gewichtsteilen Normalpentan pro Stunde, wobei die Mischung in dem Gefäß weiter umgerührt und auf einer Temperatur von 135° C gehalten wurde, bis insgesamt 19,2 Gewichtsteile Normalpentan zugegeben waren. Nach der Zugabe des Normalpentans wurde die Erhitzung und das Umrühren über eine Zeitspanne von 2,25 Stunden fortgesetzt. Die Gesamtdauer der Erhitzung der Polystyrolgranulate auf eine Temperatur von 135°C in Kontakt mit den flüchtigen Kohlenwasserstoffen betrug 6 Stunden. Danach wurde das Gefäß auf eine Temperatur von 25 °C abgekühlt und • geöffnet. Das Produkt wurde herausgenommen, mit Wasser gewaschen und an Luft bei Temperaturen zwischen 40 und 50 °C getrocknet. Das Produkt hatte die Form kugeliger Perlen der weiter unten angegebenen Abmessungen. Das Polystyrolausgangsmaterial hatte die Form von Granulaten unregelmäßiger Abmessungen, wie weiter unten angegeben wird.A batch of 267 parts by weight of polystyrene having a viscosity of about 20 cps (measured on a lOgewichtsprozentigen solution of polystyrene in toluene at 25 0 C, the polystyrene was in the form of ground particles having the specified below dimensions) was suspended in an aqueous solution, which consisted of 533 parts by weight of water, which contained 4.85 parts by weight of carboxymethylmethyl cellulose (1000 cP) and of 5.3 parts by weight of the ammonium salt of sulfonated polyvinyltoluene, which contained 77 percent by weight of ammonium sulfate together with 0.8 parts by weight of sodium lauryl sulfate, together with 4, Put 8 parts by weight of petroleum ether (boiling point 30 to 60 ° C) in a pressure-tight reaction vessel. The vessel contained air at room temperature and under atmospheric pressure in the remaining space before it was closed. The mixture was heated in the closed vessel to a temperature of 135 ° C. with stirring. Normal pentane was then added to the vessel under pressure, namely 5 parts by weight of normal pentane per hour, the mixture in the vessel being further stirred and kept at a temperature of 135 ° C. until a total of 19.2 parts by weight of normal pentane had been added. After the addition of the normal pentane, heating and stirring were continued over a period of 2.25 hours. The total time for heating the polystyrene granules to a temperature of 135 ° C. in contact with the volatile hydrocarbons was 6 hours. The vessel was then cooled to a temperature of 25 ° C. and opened. The product was taken out, washed with water and dried in air at temperatures between 40 and 50 ° C. The product was in the form of spherical beads of the dimensions given below. The polystyrene starting material was in the form of granules of irregular dimensions as indicated below.
50-50-
nachafter
US-Standard'US standard '
messerknife
mmmm
granulategranulate
im Ausgangs-in the starting
matefialmaterial
GewichtsprozentWeight percent
imprägnierteimpregnated
PolystyrolperlenPolystyrene beads
GewichtsprozentWeight percent
- 10
• 1-2 ···
14
-16
18
20
25
■ 30 -8th
- 10
• 1-2 ···
14th
-16
18th
20th
25th
■ 30 -
. -2,00
1,68
1,41
1,19
-1,00
0,84
0,71
0,592.38
. -2.00
1.68
1.41
1.19
-1.00
0.84
0.71
0.59
0
0,3
4,5 -
57,0
29,4
7,8
0,7
0,30
0
0.3
4.5 -
57.0
29.4
7.8
0.7
0.3
0,9
29,6
62,0
6,2
0,7
0,0- 0.6
0.9
29.6
62.0
6.2
0.7
0.0
-6Ö Das Produkt wurde analysiert. Es erwies sich, daß es 6,24 Gewichtsprozent des Treibmittels gelöst enthielt. Ein-Anteil des Produkts wurde geschäumt, indem die Granulate in einer offenen Kammer mit Dampf bei Temperaturen zwischen 99 und 102° C erhitzt und dann getrocknet wurden. Die geschäumten Granulate hatten eine Schüttdichte von 15,94 kg/cm3. Das gemahlene Ausgangsmaterial enthielt relativ große Anteile sehr feinkörnigen Materials. Überraschend und unerwarteterweise waren die kleineren Partikeln zu- -6Ö The product has been analyzed. It was found to contain 6.24 percent by weight of the propellant in solution. A - content of the product was foamed by heating the granules in an open chamber with steam at temperatures of 99-102 ° C and were then dried. The foamed granules had a bulk density of 15.94 kg / cm 3 . The ground starting material contained relatively large proportions of very fine-grained material. Surprisingly and unexpectedly, the smaller particles were too
Claims (1)
Französische Patentschrift Nr. 1243 155.Considered publications:
French patent specification No. 1243 155.
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