DE1928773A1 - Finishing of blowing agent-containing particles from vinyl aromatic polymers to prevent lump formation during pre-expanding - Google Patents

Description

FARBWERKE HOECHST AG., vormals Meister Luckis & BrüningFARBWERKE HOECHST AG., Formerly Meister Luckis & Brüning Aktenzeichen: - Fw 6O96File number: - Fw 6O96

Datum: 4. Juni 1969Date: June 4th 1969

Ausrüsten von treibmittelhaltigen Teilchen aus vinylaromatischen Polymerisaten zum Verhindern von Klumpenbildung beim VorschäumenFinishing of blowing agent-containing particles from vinyl aromatic Polymers to prevent lump formation during pre-expansion

■Formkörper aus geschlossenzelligem Schaum-Polystyrol werden üblicherweise aus treibmittelhaltigen Polystyrolperlen oder -granulatkörnern mit einem Durchmesser von 0,2 bis 2,5 mm in zwei Verfahrensschritten hergestellt:■ Shaped bodies made of closed-cell foam polystyrene are usually from polystyrene beads or granules containing blowing agent with a diameter of 0.2 to 2.5 mm in two process steps manufactured:

1. Vorschäumen der treibraittelhaltigen Teilchen durch Wärmebehandlung, z.B. mit Wasserdampf, wobei die Teilchen unter Entstehung vieler kleiner geschlossener Zellen im Innern auf daa 20- bis 50-fache ihres ursprünglichen Volumens expandieren.1.Pre-expansion of the propellant-containing particles by heat treatment, e.g. with water vapor, whereby the particles are formed many small closed cells inside on daa Expand 20 to 50 times their original volume.

2. Fertigschäumen durch Füllen geeigneter Formwerkzeuge mit den vorgeschäumten und durch mehrstündige Zwischenlagerung konditionlerten Teilchen, worauf eine erneute Wärmebehandlung erfolgt. Hierbei expandieren die vorgeschäumten Teilchen nochmals und verschweißen miteinander zum fertigen Formkörper, der nach Abkühlung der Form entnommen wird.2. Finished foaming by filling suitable molds with the pre-expanded and conditioned by intermediate storage for several hours Particles, which are then subjected to renewed heat treatment. Here, the pre-expanded particles expand again and weld together to form the finished molded body, the is removed after cooling the mold.

Beim Vorschäumen der Teilchen tritt erfahrungsgemäß eine gewisse Klumpenbildung auf, da durch die Wärmebehandlung die Teilchen über den Erweichungspunkt des Polymerisate erhitzt werden, so daß sie bei gegenseitiger Berührung zusammenkleben. Hierdurch wird das notwendige Fördern aus der Vorschäumanlage in die Zwischenlager-Silos und das Füllen der Formwerkzeuge nach der Zwischenlagerung sehr erschwert bzw. unmöglich gemacht.Experience has shown that when the particles are pre-expanded, a certain amount of foam occurs Lump formation due to the heat treatment over the particles the softening point of the polymer are heated so that they stick together when they come into contact with one another. This will make that necessary conveying from the pre-expansion system into the intermediate storage silos and the filling of the molding tools after intermediate storage made very difficult or impossible.

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Es ist bekannt, die Klumpenbildung bein Vorschäumen von treibmittelhaltigen Styrolpolymerisat-Teilchen durch Ausrüsten der ■■'*·*■ Teilchenoberfläche mit Perfluoroctansäure oder hydroxylgruppenhaltigen aliphatischen Carbonsäureamidon herabzusetzen. Perfluoroctansäure verursacht jedoch durch partielle Zersetzung unter Abspaltung von Fluor unter den Schäumbedingungen Korrosionsschäden in den Maschinen und Formwerkzeugen. Hydroxy!gruppenhaItige allphatische Carbonsäureamide wie z.B. 12-Hydroxyölsäureamid und 12-Hydroxy-stearinsäureamid, werden in Form von Lösungen auf die Polystyrolteilchen aufgebracht. Das bedingt einen zusätzlichen Verfahrensschritt, da die damit ausgerüsteten Polymerisat-Teilchen anschließend getrocknet werden müssen, um das Lösungsmittel zu verdampfen. Dabei entstehen auch TreibmittelVerluste, die die Expandierfähigkeit der Teilchen beeinträchtigen bzw. von vornherein durch Zugabe höherer Treibmittelmengen ausgeglichen werden müssen.It is known to reduce the formation of lumps when prefoaming styrene polymer particles containing blowing agent by equipping the particle surface with perfluorooctanoic acid or aliphatic carboxamidone containing hydroxyl groups. Perfluorooctanoic acid, however, causes corrosion damage in the machines and molds due to partial decomposition with the elimination of fluorine under the foaming conditions. Hydroxy group-containing allphatic carboxamides such as 12-hydroxyoleic acid amide and 12-hydroxy-stearic acid amide are applied to the polystyrene particles in the form of solutions. This requires an additional process step, since the polymer particles treated with them then have to be dried in order to evaporate the solvent. This also results in blowing agent losses which impair the expandability of the particles or have to be compensated from the outset by adding higher amounts of blowing agent.

Erfindungsgegenstand ist nun die Verwendung von O₁Ol bis 0,5 vorzugsweise 0,02 bis 0,1 Gew.%, bezogen auf das treibmittelhaltige Polymerisat, pulverförmiger Ester von Fettsäuren mit Hydroxylalkansulfonaten (C₂-Cg), vorzugsweise alt Hyi* sisjäthansulfonaten zum Ausrüsten von treib»!ttelhaltigen Teilchen aus vinylaromatischen Polymerisaten zur Verhinderung der Klumpenbildung beim Vorschäumen.Subject of the invention is now the use of O Ol ₁ to 0.5 preferably 0.02 to 0.1 wt.%, Based on the propellant-containing polymer, powdery esters of fatty acids with Hydroxylalkansulfonaten (C ₂ -CG), preferably old Hyi * sisjäthansulfonaten to Finishing of foaming agent-containing particles from vinyl aromatic polymers to prevent the formation of lumps during prefoaming.

Geeignete Ester leiten sich vor allem von ungesättigten oder vorzugsweise gesättigten Fettsäuren mit 8 bis 18 C-Atomen ab. Es können die Ester bestirnter Fettsäuren oder vorzugsweise von Gemischen verschiedener Fettsäuren, wie sie in natürlichen Fetten vorkommen, verwendet werden. Als Kationen enthalten die Sulfonate vorzugsweise Natrium, Kalium, Ammonium, Calcium, Magnesium oder Zink. Da die Ester in feinpulvriger Fora gewonnen werden können, haben sie gegenüber den bisher verwendeten Ausrüstungsmitteln den Vorteil, daß kein weiterer Verfahreneschritt, wie z.B. Nachtrocknen, erforderlich ist. Bei der Weiterverarbeitung entstehen keinerlei scfeädlicne Zersetzungsprodukte und die VerschwelSung der vorgeschäumten Polymerisat-Teilchen bei« Fertlgschäusten in Formwerkzeugen wird nicht beeinträchtigt. Die Rieselfähigkeit der ausgerüsteten Teilchen vor und nach dem Vorschäumen ist ausgezeichnet. Es treten keine Förder- oder Füllschwierigkeiten auf.Suitable esters are mainly derived from unsaturated or preferably saturated fatty acids with 8 to 18 carbon atoms. It can be the esters of certain fatty acids or, preferably, mixtures various fatty acids, such as those found in natural fats, can be used. They contain sulfonates as cations preferably sodium, potassium, ammonium, calcium, magnesium or zinc. Since the esters can be obtained in a fine powdered fora, they have the advantage over the previously used finishing agents that no further process step, such as post-drying, is required. During further processing, no harmful decomposition products are produced and the pre-expanded ones are carbonized Polymer particles in prefabricated enclosures in molds is not affected. The flowability of the finished particles before and after prefoaming is excellent. There are no problems with conveying or filling.

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Die erfindungsgemäß zu verwendenden Substanzen sind an sich bekannt. Sie können z.B. durch Umsetzung von Fettsäuren oder deren Chloriden, z.B. Cocosfettsäurechlorid (Gemisch der Chloride von Cg- bis Cjg-Fettsäuren) mit Hydroxyalkansulfonaten mit 2 bis 8 C-Atomen, vorzugsweise mit Hydroxyäthansulfonsäure oder deren Salzen unter anhydrischon Bedingungen, ggf. mit nachfolgender Neutralisation, hergestellt werden. Nach dem Pulverisieren der Ester können diese in einfachster Weise auf die Polymerisat-Teilichen aufgebracht werden, z.B. durch gemeinsames Mischen in handelsüblichen Mischern oder durch etwa halbstündiges Rollen in einem Rollfaß.The substances to be used according to the invention are known per se. You can, for example, by reacting fatty acids or their chlorides, e.g. coconut fatty acid chloride (mixture of chlorides from Cg to Cjg fatty acids) with hydroxyalkanesulfonates with 2 to 8 C atoms, preferably with hydroxyethane sulfonic acid or its salts under anhydrous conditions, possibly with the following Neutralization. After the ester has been pulverized, it can be easily applied to the polymer particles can be applied, e.g. by mixing together in commercially available Mixing or by rolling in a barrel for about half an hour.

Die erfindungsgemäße Ausrüstung läßt sich für Polymerisat-Teilchen beliebiger Form, z.B. Perlen oder Granulatkörner, verwenden. Die optimale Menge an Ausrüstungssubstanz hängt innerhalb des angegebenen Bereichs naturgemäß von der Größe der Polymerisat-Teilchen ab, da der Korndurchaesser das Verhältnis Volumen : Oberfläche bzw. Masse : Oberfläche bestinet. Für die Ausrüstung kugelförmiger Polymerisat-Teilchen Mit Durchmessern von 0,2 bis 2,5 mm haben sich Mengen von 0,01 bis 0,5, vorzugsweise 0,02 bis 0,1 Gew.%, bezogen auf das treibmittelhalt ige Polymerisat, als besonders günstig erwiesen. Je kleiner der Korndurchmesser der Polymerisat-Teilchen, umso höher muß die Menge an Ausrüstungsmitteln sein, um eine etwa gleiche Oberflächenbeladung zu erreichen.The equipment according to the invention can be used for polymer particles use any shape, e.g. pearls or granules. The optimal amount of finishing substance depends within the specified Area naturally depends on the size of the polymer particles, since the grain diameter is the ratio of volume: surface or Dimensions: surface paved. For equipment more spherical Have polymer particles with a diameter of 0.2 to 2.5 mm Amounts from 0.01 to 0.5, preferably 0.02 to 0.1% by weight are based on the propellant-containing polymer, proved to be particularly favorable. The smaller the grain diameter of the polymer particles, the higher the amount of finishing agent must be in order to achieve approximately the same surface loading.

Zu den vinylaromatischen Polymerisaten, die erfindungsgemäß ausgerüstet werden können, gehören die festen Homo- und Mischpolymerisate von Styrol, Vinyltoluol, Vinylxylol , Äthylatyrol, Isopropylstyrol, tert.-Butylstyrol, 2-Phenylpropen-(l), 2-Phenylbuten-(1), Chlrostyrol, Dichlorstyrol, Broastyrol und Fluorstyrol, außerdem die festen Mischpolymerisate von einer oder mehreren dieser vinylaromatischen Verbindungen mit Divinylbenzol, Methylmethacrylat oder Acrylnitril. Bevorzugt werden Mischpolymerisate, die mindestens 50 % Styrol neben den anderen polymerisierbaren Verbindungen enthalten.The vinyl aromatic polymers equipped according to the invention include solid homopolymers and copolymers of styrene, vinyl toluene, vinyl xylene, ethylatyrene, isopropylstyrene, tert-butylstyrene, 2-phenylpropene- (l), 2-phenylbutene- (1), Chlorostyrene, dichlorostyrene, broastyrene and fluorostyrene, also the solid copolymers of one or more of these vinylaromatic compounds with divinylbenzene, methyl methacrylate or acrylonitrile. Preference is given to copolymers which contain at least 50% styrene in addition to the other polymerizable compounds contain.

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Als Treibmittel enthalten die Polymerisate verdampfbare organische Verbindungen, wie z.B. gesättigte Kohlenwasserstoffe mit 4 bis 7 C-Atomen oder niedrigsiedende halogenierte Kohlenwasserstoffe. Geeignete Treibmittel sind z.B. Pentan, Hexan, Heptan,, Petroläther, Trifluorchlormethan, Methylchlorid und Mischungen dieser Verbindungen. In den Polymerisat-Teilchen sind 1 bis 20 %, bevorzugt 3 bis 12%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Masse, dieser Treibmittel enthalten.The polymers contain vaporizable organic blowing agents Compounds such as saturated hydrocarbons with 4 to 7 C atoms or low-boiling halogenated hydrocarbons. Suitable propellants are e.g. pentane, hexane, heptane, petroleum ether, Trifluorochloromethane, methyl chloride and mixtures of these compounds. In the polymer particles, 1 to 20% is preferred 3 to 12%, based on the total weight of the mass, of these propellants contain.

Die nachfolgenden Beispiele dienen der Erläuterung der Erfindung.The following examples serve to illustrate the invention. Beispiel 1example 1

In einem zylindrischen Glasgefäß wurden 7 kg Polystyrolperlen mit einem Durchmesser zwischen 0,6 und 0,8 mm, die als Treibmittel ca. 6 % n-Pentan enthielten, mit 3,5 g (0,05 %) feinpulvrigem Natrium-Fettsäure-isäthionat CH₃-(CHg)_x-Ci^^₂-CH₂-SO₃Na (x - 6 bis 16) versetzt und durch halbstündiges Rollen auf einem Rollbett gut gemischt. Die Mischung wurde anschließend in einem Vorschäumgerät (handelsübliches Gerät der Firma Rauscher) mittels strömenden Wasserdampf es von ca. 100°C behandelt, wobei die Perlen bis zu einem SchUttgewicht von 22 g/l expandierten. Die gesamte Mischung wurde nach dem Vorschäumen mittels eines Maschendrahts mit ca. 6,5 mm Maschenweite gesiebt. Die auf den Sieb zurückbleibenden Klumpen wurden nach 4 Stunden Lagerung an der Luft ausgewogen. Der so ernittelte Kluapenanteil betrug 0,65 Gew.%.In a cylindrical glass vessel, 7 kg of polystyrene beads with a diameter between 0.6 and 0.8 mm, which contained about 6% n-pentane as a blowing agent, were mixed with 3.5 g (0.05%) of finely powdered sodium fatty acid isethionate CH ₃ - (CHg) _x -Ci ^^ ₂ -CH _{2 -SO 3} Na (x - 6 to 16) added and mixed well by rolling on a trundle bed for half an hour. The mixture was then treated in a pre-expanding device (commercially available device from Rauscher) by means of flowing steam at about 100 ° C., the beads expanding to a bulk weight of 22 g / l. After prefoaming, the entire mixture was sieved using a wire mesh with a mesh size of approx. 6.5 mm. The lumps remaining on the sieve were weighed out after 4 hours of storage in air. The proportion of Kluapen determined in this way was 0.65% by weight.

In einem Parallelversuch ohne jegliche / usrüstung der Polystyrolperlen wurde unter gleichen Bedingungen ein Klumpenanteil von 12,8 % ermittelt.In a parallel experiment without any equipment on the polystyrene beads, a lump content of 12.8% determined.

Nach 14-stündiger Zwischenlagerung der erfindungsgemäß ausgerüstetem vorgeschäuaten Polystyrolperlen wurden daraus in einem Formteil-Autonaten auf üblich = Weise Polystyrolschaum-Platten von den Abmessungen 500 χ 500 χ 100 mm hergestellt. Die Platten waren einwandfrei verschweißt und zeigten keine Fehlstellen. After a 14-hour intermediate storage of the according to the invention equipped Pre-sheared polystyrene beads were made from it in a molded part in the usual way, polystyrene foam panels with the dimensions 500 χ 500 χ 100 mm are produced. The plates were flawlessly welded and showed no defects.

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Beispiel 2Example 2

Wie in Beispiel 1 wurden 7 kg Polystyrolperlen eines Durchmessers von 0,4 bis 0,6 mm, die 6 % n-Pentan enthielten, mit 4,9 g (0,07 %) Natrium-Fettsäure-isäthionat ausgerüstet. Der Klumpenanteil betrug 0,9 %. Beim Vergleichsversuch ohne Ausrüstung betrug der Klumpenanteil 16,2 %. Die vorgeschäumten erfindungsgemäß ausgerüsteten Perlen ergaben bei der endgültigen Formgebung einwandfrei verschweißte fehlerfreie Platten.As in Example 1, 7 kg of polystyrene beads with a diameter of 0.4 to 0.6 mm, which contained 6% n-pentane, were mixed with 4.9 g (0.07%) Sodium fatty acid isäthionat equipped. The lump fraction was 0.9%. In the comparative experiment without equipment, the lump fraction was 16.2%. The pre-expanded according to the invention Pearls were perfectly welded in the final shape faultless plates.

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Claims (1)

- 6 - Fw 6096- 6 - Fw 6096 PatentanspruchClaim Verwendung von 0,01 bis 0,5 Gew.%, bezogen auf das treibmittelhaltige Polymerisat, von Estern von Fettsäuren mit Hydroxyalkansulfonaten zum Ausrüsten von treibmittelhaltigen Teilchen aus vinylaromatischen Polymerisaten zur Verhinderung der Klumpenbildung beim Vorschäumen.Use from 0.01 to 0.5% by weight, based on the propellant-containing Polymer, of esters of fatty acids with hydroxyalkane sulfonates for finishing particles containing blowing agent from vinyl aromatic polymers to prevent lump formation when pre-expanding. 009850/1993009850/1993