NO116992B - - Google Patents

Description

Anvendelse av elcspanderbare partikler (kapsler) av termoplast.

Foreliggende oppfinnelse angår plastpartikler som har inkorporert i seg en adskilt væskefase, og materialer fremstilt derav.

En av hovedulempene ved de tidligere fremgangsmåter ved fremstilling av de skummede termoplastprodukter, er at utgangspar-tifclene ikke er lett tilgjengelig i stbrrelser som er tilstrekkelig små for noen anvendelser, f.eks. til å passe til de små varia-sjoner i et formhulrom.

Fra et annet område av teknikken, nemlig den teknikk som angår innkapsling av nyttige stoffer ved koacervering, er det allerede kjent slike mikrokapsler med vegger av termoplast. I norsk patentskrift nr. 100.024 nevnes "lette petroleumsfraksjoner" blant dé nyttige stoffer som innkapsles, men det foreslås ikke å utnytte disse væskers damptrykk til å ekspandere kapslene. KIT. kl. }4b-4l/00, 39b4-l/86, 54f-2/l0

I henhold" til foreliggende oppfinnelse oppnås en rekke for-deler ved å anvende partikler med diameter opptil 50 mikrometer, omfattende et ytre skall av termoplast og et indre rom, inneholdende et væskeformig hydrokarbon eller halogenert hydrokarbon hvis normale kokepunkt er lavere enn plastens mykningstemperatur, til

fremstilling av ekspanderte plastpartikler, særlig som bestand-del av ved oppvarming spontant ekspanderende belegg."

Fig. 1 viser en partikkel som anvendes ifolge oppfinnelsen,; Fig. 2 illustrerer en slik partikkel etter varmebehandling., Fig. 3 illustrerer en alternativ form av en partikkel som anvendes ifolge oppfinnelsen, Fig. 4 viser et snitt av partikkelen i fig. 3 etter opp-'varmning, Fig. 5 illustrerer et snitt av en partikkel ifolge fig. 3 inneholdende en tilsetning, Fig. 6 er et snitt av et legeme bestående av ekspanderte partikler av fig. 1, Fig. 7 viser en gjenstand med et belegg som er fremstilt ifolge oppfinnelsen, Fig. 8 viser et skjematisk forstorret snitt av et belegg som i fig. 7, og Fig. 9 er et skjematisk forstorret snitt av belegget i fig.

8 i ekspa.ndert form.

I fig. 1 er illustrert et snitt av en partikkel, betegnet generelt med tallet 10. Partikkelen 10 innbefatter det stort sett kuleformige plastskall 12. Skallet 12 begrenses av en ytre kuleformig overflate 14 og en indre kuleformig overflate 15. Inne-sluttet innenfor den sfæriske overflate 15 er et væskeformig blåsemiddel 17 som oppfyller en vesentlig del av hulrommet som begrenses av den indre overflate 15, og tjener til delvis å be-grense damprommet 18. Partikkelen 10 har stort, sett symmetrisk kuleform med den indre overflate 15 og den ytre overflate 14 an-', ordnet stort sett konsentrisk.

I fig. 2 er illustrert et snitt av en encellet partikkel eller monocelle betegnet med 20, som innbefatter et legeme 21

'av termoplast. Legemet 21 er i,form av et»stort sett kuleformig skall med en ytre overflate 23 og en indre overflate 24. Den indre overflate 24 begrenser et rom 26. Partikkelen 20 i fig. 2 dannes ved oppvarmning av en partikkel, som partikkel 10 i fig.

il, til en temperatur tilstrekkelig hby' til å tillate plastisk j

•flytning a<y>veggen 12 og til å fordampe eller forflyktige i det j

■minste en del av blåsemidlet 17 tilstrekkelig ti 1 å skaffe nok trykk til å utvide det kuleformige skall 12 i fig.l til skallet j 21 i fig. 2. ; ; t Ved avkjoling av skallet 21 vil plastmaterialet ikke lenger flytie iog deformeres, og det bibeholder sin bkede dimensjon, mens. blåse-j 'midlet er tilboyelig til å kondenseres og medfarer et nedsatt

'trykk inne i partikkelen. Ved ekspansjon av en partikkel som 10 j

■ til formen av partikkelen som 20, vil trykket i rommet 26 vanlig-l vis være mindre enn atmosfære trykket som omgir den ytre over-iflate 23 av skallet 21, og veggtykkelsen av skallet .21 bestemmer :så hastigheten ved hvilken atmosfæren med hbyere trykk utenfor j ;den ekspanderte partikkel 10 diffunderer gjennom veggen og inn ; :i rommet 26. Ofte vil ekspansjonsmidlet samtidig diffundere ut

'av partikkelen. I alminnelighet vil de ekspanderte partikler jved lagring være tilboyelig til å tape sitt blåsemiddel til

• atmosfæren.

I fig. 3 er vist et snitt av en alternativ partikkelform,'hvori en stort,sett kuleformig partikkel 30 innbefatter et skall

■ 31, som begrenses av en stort sett kuleformig ytre overflate 33 • jog en indre overflate 34. Den indre overflate 34 begrenser et |hulrom eller rom 36, hvori der er et flyktig blåsemiddel 37 og jet damprom 38. Rommet 36 er ikke anbragt -konsentrisk med den Sytre overflate 33, hvorved skallet 31 får en tykk veggdel 39 og jen tynn veggdel 40. Partikkelen 30 danner, ved oppvarmning til I en temperatur som er tilstrekkelig hby til å bevirke plastisk . jflytning av skallet 31 og til å forflyktige blåsemidlet, en jpartikkel som partikkelen 45 i fig. 4.

j Fig.. 4 viser et snitt av en partikkel 45. Partikkelen 45<j>innbefatter en stort sett sfærisk, urnelignende eller kopp-liignende konfigurasjon med en kroppdel 46. Kroppdelen 46 be-igrenses av en utvendig flate 47 og en innvendig flate 48. Den iutvendige flate 47 og den innvendige flate 48 begrenser en åpning ]49 til rommet 50. I fig. 5 er der vist et snitt av en partikkel betegnet med ! 155, som ligner partikkelen 45. Partikkelen 55 har en veggdel 56 jsom begrenser et innvendig hulrom 57 og en åpning 58. Anbragt

i inne i hulrommet 57 er en væske 59- Væsken 59 kan<p>assende være; i et hvilket som helst materiale som ikke reagerer ir,':.- eller opp-!loser plastmaterialet i partikkelen 55. i I fig.. 6 er vist et snitt av et legeme 62 av partikler 63 , som er formet ved den samtidige ekspansjon og sammenfesting av I partiklene 63 til deres tilstbtende naboer. ]

i i I fig. 7 er illustrert en beholder betegnet med 70. Be- j : holderen 70 innbefatter en ytre veggdel 71 som begrenser et hul- • •rom 72. Anbragt utvendig på denne veggdel er et belegg 73 som i inneholder en rekke ekspanderbare plastpartikler 75 som har inn-j kapslet i seg et væskeformig blåsemiddel 76. (Den relative\\ stbrrelse av partiklene er sterkt overdrevet for klarhets skyld);.

i 1

I I fig. 8 er et forstorret, skjematisk tverrsnitt av et j

.substrat 80 som på den ene overflate har et belegg 81. Belegget;; 81 innbefatter et plastbindemiddel 82 som inneholder i seg en j rekke ekspanderbare partikler 10. I

i

' Fig. 9 viser et forstorret skjematisk snitt av et substrat j

i 80 som på den ene overflate har et belegg 81', innbefattende et i bindemiddel 82' som kleber sammen en rekke partikler 20. Be- j i legget 81'. i fig. 9 fåes lett ved å oppvarme belegget 81 i fig. j |8 til en temperatur ved hvilken partiklene 10 ekspanderer. |

De partikler som anvendes ifolge oppfinnelsen, fremstilles j i lett fra en lang rekke materialer. Fortrinnsvis fremstilles !

: partiklene, ved å danne en vandig dispersjon av (1) organiske j ; monomere materialer som er egnet for polymerisasjon til en termoplast med de bnskede fysikalske egenskaper, (2) et væske-' formig blåse- eller hevemiddel som utover liten oppløsnings-. virkning på den dannede polymer. Dette anvendes i en mengde i ;overskudd av den som er opplbselig i polymeren, og (3) et dis- J { persjonsstabiliserende materiale som anvendes for å opprettholde dispersjonen. Derpå polymeriseres det monomere'inateriale i til faste kuleformige partikler som har en viss mengde av det væskeformige blåsemiddel innkapslet i seg som en egen og adskilt fase. Denne fremgangsmåte er tidligere beskrevet i U.S. patent-i skrift nr..2.969.330, hvor den anvendes til innkapsling av blant ;annet tungt flyktige oljer, såsom glyceridoljer.

j En lang rekke organiske monomerer kan anvendes med fordel

ved fremstillingen av partiklene. Typiske for disse monomerer er styren, ar-klorstyren eller ar-bromstyren. Forskjellige andre'

i ■ ' - ., ■ I forbindelser avledet av styren kan anvendes, som vinylbenzyl-! klorid og p-tert.-butylstyren.

Acrylatmonomerene, alene eller i kombinasjon med de ovennevnte monomerer, kan også anvendes. Typiske acryl|atmateriftlér er Imethylmetacrylat, ethylacrylat og butylacrylat.

i i Copolymerer av vinylklorid og vinylidenklorid, .av acrylonit-! ril og vinylklorid eller lignende halogenerte vinylforbindelser i kan være inkorporert i de partikler som anvendes i henhold til i oppfinnelsen. Vinylestere kan også hyppig anvendes med fordel. Typiske monomerer som faller innen denne klasse, er vinylacetat L og vinylbutyrat. j ,

I visse tilfeller og under anvendelse av spesielle dis- j I pergeringsmidler er det ofte fordelaktig at det i polymermateri-j ! alet er inkorporert compolymeriserbar syre for å forbedre den| \ geometriske form av partiklene og gi partiklene oket adhesjon i 1 til forskjellige polare overflater som metall og tre. I

i ■■. Typiske copolymeriserbare syrer er acrylsyre og methajcryl- .i i syre.

Som blåse- eller hevemidler kan inkorporeres flyktige ali- j j fatiske hydrokarboner, eller halogenerte hydrokarboner som f.eksi. \ fclorflubriarbonene. Kokepunktet av slike skumningsmidler ved j j atmosfæretrykk bor ligge i det samme temperaturområde som j mykningspunktet av det ahvendte plastmateriale, eventuelt litt lavere.

Suspensjoner av monomere materialer for fremstillingen av j partiklene fremstilles vanligvis under anvendelse av et suspen- j deringsmiddel, som f.eks. methylcellulose. I

j For å initiere polymerisering inkorporeres vanligvis en j egnet katalysator, fortrinnsvis av den oljeopplbselige type, i

I monomersystemet.

j Hvis meget små partikler bnskes, kan det være nbdvendig å | anvende en homogenisator eller lignende anordning for å få en .! jevn regulering av partikkelst&rrelsen. Det er ofte fordelaktig!

i■ 'i å anvende en begrenset sammenflyt.ningsteknikk ("a limited coalescjence j technique") i kombinasjon med en mekanisk homogenisator j

eller lignende anordninger. ' :

!De perler som anvendes ifolge oppfinnelsen har en meget 1 liten diameter, fra én til 50 mikrometer, og fortrinnsvis mellom

2 og 10 mikrometer^ Slike små perler formes lett til formede

artikler med en glatt, jevn tekstur, utmerket isolasjonsverdi og

•hoy styrke. Små partikler dispergeres lett i gasser, som luft, : ; og danner herunder en slags rok eller tåke. I en dråpe av den j

> onskede storrelse vil monomeren (eller eventuelt monomerene) i

. polymerisere og danne et polymerskall (som skallet 12 i fig. 1) som omgir en adskilt væskefase av blåsemidlet, idet dette tvinges ut av monomer-blåsemiddelblandingen ettersom polymerisasjonen

i skrider frem.

Por å fremstille de symmetriske perler, vist i fig. 1, er

.det i alminnelighet onskelig å inkorporere i polymerblandingen

. copolymeriserbare, polare systemer.

Særlig fordelaktige for fremstillingen av kuleformige partikler med et blåsemiddel symmetrisk innkapslet, er slike monornermaterialer som methylmethacrylat, blandinger av methyl- j methacrylat og opptil ca. 20 vekt$ styren, blandinger av methylmethacrylat og inntil ca. 50 vekt$ ethylmethacrylat, og blandinger av methylmethacrylat og inntil 70 vekt0/ »- o-klorstyren. Disse j materialer gir praktisk talt 100$ av partikler som oppviser 1

• symmetrisk innkapsling. Også fordelaktig er de materialer som gir et produkt som har mere enn ca. 80$ av produktet som sym- ..i metrisk innkapslede blåsemidler. Av. slike kan nevnes methyl-.methacrylatmaterialer inneholdende a) inntil 50 vekt$ acryl- j nitril, b) inntil ca. 20$ p-tert.-butylstyren, c) inntil ca. 40$: vinylacetat, eller d) inntil ca. 20$ butylacrylat.

Ofte er det nyttig at partiklene inneholder en difunksjonell monomer (et tverrbindingsmiddel) som tjener til å oke smelte- |

viskositeten av polymermaterialet. ;

De ekspanderbare partikler bor vanligvis ha en relativt lav,' molekylvekt dersom maksimal ekspansjonsgrad onskes. Siden j diffusjonshastigheten av et blåsemiddel gjennom en polymer j varierer med sammensetningen av polymeren såvel som dens molekylh

yekt, vil den optimale mengde blåsemiddel som må inkorporeres, j variere tilsvarende. Hvis således partikler av en gitt diameterj fremstilles fra en polymer med en relativt hoy diffusjonshastig-J

i ihet for blåsemidlet, vil det trenges en forholdsvis stor mengde \ blåsemiddel. Det optimale innhold vil variere ettersom partikkel-; diameteren varierer. En liten partikkel vil i alminnelighet , kreve en storre mengde blåsemiddel enn en stor partikkel. Dif-fus jonshastigheten gjennom veggen av en liten partikkel med et i , gitt polymer-til-blåsemiddel-forhold er betraktelig storre enn'den for en storre partikkel. Dette vil si at det optimale polymer-: blåsemiddel-forhold er avhengig av pårtikkelstorrelsen. Eksempel-: vis har methylmethacrylatpartikler, inneholdende neopentan og med en diameter på ca. 10 mikrometer, en optimal ekspansjon omtrent ; ved et forhold på 1:1 (blåsemiddel til polymer).

Det er imidlertid ofte onskelig å anvende partikler hvori 'væsken ikke er sentrert, men anbragt nere mot den ene siden.. . ■Slike fremstilles lettest ved å polymerisere upolare monomerer.

■ såsom styren. De usymmetriske partikler, som vist i fig. 3, er ; særlig fordelaktige for fremstilling av de ekspanderte urnelignende legemer i fig. 4. De urnelignende legemer gir en meget liten beholder som lett fylles med en v^ske eller væskedis-• persjon, derpå tbrres på konvensjonelt vis,f.eks. sentrifugering og passende tilforsel av varmluft, hvorved man får et legeme

som vist i fig. 5, hvor en væske er inkorporert i hulromiaet, 1hulrommet er åpent, og allikevel er ytterveggen på partikkelen torr. Der skaffes således en gunstig bærer for væsker som kan håndteres i form av et praktisk talt frittflytende pulver, og

som er særlig fordelaktig for inkorporering av tilsetninger i pla.stma.sser, i hvilke tilsetningen ofte ikke er lett disnerger-bar, og det allikevel kreves en jevn dispersjon. Slike partikler tjener også andre formål, de kan brukes som farvestoffbærere, idet en dispersjon av farvestoffet inkorporeres i hulrommet, : partiklene tbrres for å fjerne all fuktighet, og de ytre over-: flater poleres ved tumling, hvorved man får en masse av j?.må partikler som hver inneholder en porsjon farvestoff og oppviser

en ren ytre overflate.

Ekspanderte perler eller partiklar, fortrinnsvis de med

diametre på 0,5 til 2,0 mikrometer, inkorporeres lett i belegg. . Dette gjbres oftest lettest ved å ekspandere perlene til individuelle kuleformige partikler og derpå blande dem i et passende bindemiddel. Et slikt bindemiddel kan foreligge som en lakk,

dvs. opplost i et opplbsningsmiddel, eller eom_en vandig disper--

sjon eller' endog som én vandig opplosning av bindemidlet. Den spesielle type av bindemiddel vil i ethvert tilfelle avhenge av i - sammensetningen av den ekspanderte partikkel; som anvendes. I j alminnelighet bor det være av en slik natur at det ikke kjemisk jangriper eller fysikalsk deformerer de ekspanderte partikler, og ■ tillater dem å forbli i det ferdige belegg som adskilte fysikalske enheter. Den. relative mengde av bindemiddel som anvendes, vil a.v-|henge av de egenskaper son bnskes i det dannede belegg. Hvis jf.eks. et pdrbst, voluminost belegg bnskes, holdes mengden av i Ibindemiddel tilstrekkelig lav til at partiklene bindes sammen i^hovedsakelig på kontaktpunktene, idet utilstrekkelig bindemiddel | jer tilstede til å fylle mellomrommene mellom partiklene. Hvis et) |ugjennomtrengelig belegg bnskes, anvendes en storre mengde binde4 jmiddel, hvilket resulterer i at en rekke hule kuleformige partikler jvil foreligge dispergert i en grunnmasse av bindemiddel. Belegg jsom inneholder hule kuler, er. vanligvis utmerkede lys-dispergerer^de medier, da de gir et stort antall innvendige overflater, hvorav<1>•hver eneste er krummet (sfærisk).

Egnede belegg, fremstilt ifolge foreliggende oppfinnelse, ;gir termisk isolasjon og vanligvis et tiltrekkende utseende. For-eholdet mellom tykkelse og vekt er i alminnelighet betydelig ■ storrejenn ved vanlige belegningsmaterialer. Fordelaktige temporære be-j ;legg fremstilles lett ved anvendelse av et vannopplbsélig binde-'middel. De ekspanderte partikler kan nemlig lett dispergeres i j jen vandig opplosning av hydroxymethylcellulose, natriumcarboxy-'celllulose, a^ar og lignende. Som ved andre belegg, ved hvilke Ider anvendes partikler, kan dispersjonen påfbres ved sprbytirig, Jdypping,rulling, pensling og lignende, og den gir ved tbrring

•termisk isolasjon såvel som beskyttelse mot stråling. Når be-

i

'legget ikke lénger er nbdvendig, er det lett å fjérne ved spyling iImed vann. Til fremstilling av permanente' belegg kah anvendes •ien opplosning av et varméherdende materiale, som en féno 1-formalcje-hydharpiks. i Fortrinnsvis inkorporeres imidlertid partiklene i en egnet; bærer i.uekspandert form. Bindemidlet må da være termoplastisk..Oppvarming av det torre belegg bevirker da at partiklene ekspani, i'derer og danner et skum. Et slikt skumbelegg kan med fordel ;brukes til en lang rekke formål, f.eks. isolerende, laminerte vesker, beholdere for frossen mat og beholdere for varme drikkerj

i Slike skumbare belegg er særlig fordelaktige hvor en tiltrekkende ! teksturvirkning bnskes, da de lett kan påfbres på en. slik måte\at de gir en ujevn beleggtykkélse. Hvis de f.eks., inkorporeres I 1 en latexmaling og påfbres, under anvendelse av. en rull med lang;

,bust, får belegget en variasjon i tykkelse som ved ekspandering • i bevirker en tilsvarende variasjon i det ferdige belegg. Binde- ! ;midlene som anvendes, må være termoplastiske innenfor et tempera-i-i turområde som er egnet for den spesielle partikkeltype sorn an- |

•vendes. Dersom■ekspanderbare partikler ah bring03i et belegg hvis ;■ mykningspunkt er betraktelig lavere enn det for partiklene (ca. ; 70 100°C! lavere), vil et relativt dårlig belegg fåes. I et i slikt tilfelle er don temperatur som kreves for å bevirke ekspan+-j sjon av blåser.<1>.Het i partiklene så hoy at viskositeten av binde.j-;midlet blir for lav til at tilfredsstillende'skumning inntrer. • På grunn av bindemidlets-lave viskositet ved denne temperatur' • diffundere r nemlig'det blåsemiddel som frigjbres, hurtig gjennom; ■-bindemiddelsjiktet, og det da.nnede skumvolum er i. alminnelighet!mindre enn det som kunne ha vært oppnådd med et mere passende bindemiddel. • I .belegg hvor'de ekspanderte partikler anvendes, • må visse forsiktighetsregler iaktta.es for å opprettholde ■ jevn- ■ het av belegningskomposisjonen, da de- huler partikler, har en t L1—;<;>bbyelighet til å flyte opp. Denne tilbbyelighet er imidlertid ' noe mindre enn det kunne ventes.- Viskositeten av slike beleg-ningsblandinger og de Brownske bevegelser bevirker at sjikt-j.dannelsen er en langsom prosess. Ved fremstilling av ekspanderbare belegg er det vanligvis bnskelig å ha en tilstrekkelig mengde bindemiddel i belegget, slik at det ved -ekspansjon vil forbli et sammenhengende, fastsittende beskyttende lag- Ved i imidlertid å redusere volumet av bindemidlet til et punkt hvor det er tilstrekkelig til å binde de uekspanderte partikler, men .utilstrekkelig til å binde de ekspanderte partikler, oppnås et utmerket temporært belegg som lett kan fjernes ved anvendelse av j; varme. Som illustrasjon kan nevnes at hvis en metalloverflate skal beskyttes ved et temporært belegg som skal fjernes uten anvendelse av opplbsningsmidde1 eller annen væske, påfbres et belegg av ekspanderbare partikler i tilstrekkelig bindemiddel til å danne et sammenhengende belegg på overflaten. Når belegget . skal fjernes, heves temperaturen til det punkt hvor partiklene ; ekspanderer. Hvis et relativt upolart .bindemiddel anvendes, vil; 1 binderaidlet fortrinnsvis klebe til partiklene *når dc ekspanderer.

Då voiiimet av bindemiddel som er tilstede, er utilstrekkelig til j å opprettholde en sammenhengende film, og belegget faller av som ' et stov og etterlater en ren .metalloverflate, er disse ekspan-iderbare belegg av typen "intumescent" (varmeoppsvulmende). Hvis i et halogenert materiale anvendes som ekspanderingsmiddel, fåes en betraktelig ildsikringseffekt. Sådanne belegg, viser seg altaå å være utmerkede brannbeskyttelsesmidler. J

! Belegningsmaterialer som inneholder de ekspanderbare partikj-ler, kan også med fordel anvendes ved fremstilling av laminater. J Eksempelvis fremstilles et laminat lett ved å belegge et papir | ned et ekspanderbart belegg, plassere to deler av det belagte j papir med beleggene mot hverandre og oppvarme dem slik at beleggehieekspanderer og smelter sammen. Det dannede laminat er sterkt, |

■Lett i vekt og oppviser utmerkede isoleringsegenskaper. !

j Ark med et ekspanderbart belegg i henhold til foreliggende oppfinnelse, kan behandles ved selektiv tilforsel av varme og I jgi forskjellige dekorative monstre. Dette oppnåes lett ved an- i vendelse av en oppvarmet nål som fores nær overflaten av det belagte ark uten å berore belegget, eller ved å anvende en opp- j i/armet, monstret plate. Særlig fordelaktig er anvendelsen av et j ifarvet basisark og et klart belegg. Ved oppvarmning^fremtrer de<i>j bkummede porsjoner hvite eller svakt farvet, og står frem i skarp<1,>kontrast med basisarket. Alternativt kan et farvet, beleggmateriale ! j anvendes, og ved. oppskumningen nedsettes intensiteten av farven<1>sterkt. Videre kan et oppskummet belegg behandles ved . selektiv.. j tilforsel av varme for å prege det og frembringe dekorative monstre. Hvis f.eks. et ark med et skummet belegg har en sort flate under,1 vil det fremtre hvitt, forutsatt selvsagt at skummet er av tilstrekkelig tykkelse. Ved -.anvendelse av en oppvarmet nål eller oppvarmet type, faller skumpartiklene sammen, belegget blir klart, bg resultatet fremtrer som sort på hvitt. '■

De eksp inderbare partikler anvendes i-folge oppfinnelsen også ihed fordel i blanding med varmeherdende klebemidler, særlig når klebemidlene anvendes på relativt ujevne overflater som tre. Når fclebemidlene, inneholdende en del av de ekspanderbare partikler, anbringes mellom to flater som skal bindes sammen, og varme til- j fores til dette, oker ekspansjonen av partiklene volumet av klebe-raidlet og tvinger det i kontakt med flatene. Fordelene ved de '. konvensjonelle skuranings-klebemetoder oppnåes altså, med den yTterligere fordel at klebemidlet kan påfbres i tynne sjikt og J allikevel ekspandere på det onskede sted. De ekgspanderbare ! ipartikler kan med fordel anvendes ved fremstilling av ekspander- j jbare plastkomposisjoner. Hvis de ekspanderbare partikler in-ikorporeres i et materiale som reagerer spontant og eksotermisk; •kan reaksjonsvarmen være tilstrekkelig til å ekspandere partiklene, fliens på sin side plastmaterialet herdes, hvorved skummaterialer lav lav tetthet lett fremstilles fra materialer som ikke lett kan!skumm98 ved konvensjonelle metoder; Som det vil innsees, vil iden varmemengde som frigjbres av det reaktive materiale delvis |bestemme mengden av ekspansjon. Hvis ekspansjonsgraden ikke er så stor som bnskelig, kan det herdbare materiale oppvarmes på forhånd. Særlig fordelaktig som eksotermt herdende bindemasse jfor partiklene er epoxyplastene. Der har tidligere ikke vært jnoen bekvem måte ved hvilken stive eller fleksible epoxyharpiks-' tskum kunne fremstilles med en så lav tetthet som i området fra iS16 - 48 kg/ m uten anvendelse av. utstyr for å holde blandingen i junder trykk inntil skumning skal skje. Ved anvendelse.ifolge j joppfinnelsen kan en herdbar epoxyplastblanding fylles med ekspan-j iderbare partikler, derpå kan en egnet herdner inkorporeres for j jå bringe epoxyharpiksen til å reagere og utvikle tilstrekkelig j jvarme til å ekspandere partiklene og herde hele massen til et Istivt legeme. Det kan også med fordel anvendes mindre eksotermej ji materialer. Hvis f.eks. en epoxyharpiks fremstilles og ■herdes j jbare til B-trinnet, dvs. til en fast termoplast som vil herde til Jet tverrbundet materiale ved videre oppvarmning,. kan ^pulver fåes<*>som kan anvendes ved hvirvelsintringsbelegning ("fluid bed") eller sprbytes på varme overflater.hvor det vil ekspandere ved til- i fbrselen av varme. Sådanne komposisjoner, omfattende ekspan- j derbare partikler,er særlig nyttige for innkapsling av struk- I turer som elektroniske kretser og lignende da de fremstilte .skum har fordelaktige elektriske egenskaper. Den teknikk å fremstille.skumplast på epoxy-basis ved å j innrbre blåsemiddelholdige plastpartikler i epoxymassen, slik atj de ekspanderer når denne herdner, er i og for seg kjent (U.S. ' patentskrift nr. 2.959.508).' ' I

i Ekspanderbare belegg ifolge oppfinnelsen kanifjned fordel an-j vendes ved fremstilling av kopper for varme drikker og lignende.i Slike kopper er lett stabelbare og opptar liten plass. De gjorefe "TStf Klåre " for anvendelse ved å utsette dem for varme like f br

(anvendelse. En spesielt fordelaktig kopp, har et belegg som vil J !skumme ved ca. 55°C. Et belegg av denne art vil''ek.-vandere-rett jog-slett ved ifylling av en oppvarmet væske. I eti skjenkemaskin

•i' £<or v ama a drikker, f. eks. kaffe, er det således bare nodvendig at den varme væske ifylles, for at isoleringsbelegget skal komme 1 \fr:em. Vanligvis .fremstilles de belegg som skummer ved lav temper.a-jtur, under anvendelse.av en filmdanriende lakk, eller fortrinnsvis '. en vandig latex av en filmdarinende polymer som er relativt tett j like overfor det flyktige ekspandéringsmiddel som anvendes i j^partiklene. !

'Med fordel anvendes ekspanderbare partikler som er relativt myke, ja, så myke at de kanskje ikke kunne eksistere i vanlige jomgivelser som individuelle, adskilte ekspanderte legemer ved en j 'temperatur på over sitt mykningspunkt. Typiske komposisjoner fbri jniyke partikler or de som inneholder polymethylacrylat eller methyl-jmethacrylat/methylacrylat-copolymerer i et forhold på 1:4 og •neopentan som blåsemiddel. De mykere copolymerer er som sagt jlite lagringsdyktig-e fordi de relativt hurtig mister sitt blåse-jiniddel til den omgivende atmosfære. Når de imidlertid blandes j (med et materiale som vinylidenklorid, fåes mepet tilfredsstillende ekspanderbare belegg.

Fremstillingen av do ekspanderbare partikler skal i 1 lur,trenes ;ved folgende eksempler. I

i ■ '<!>

i EKSEMPEL 1 I l ,!fin polymer isas jonsreaktor, forsynt med en rbrer, ble ifylt !;

■100 deler a v ib hir» er f. vann og 15 deler av en kolloidal kiselsyre-j dispersjon i vann. Denne kiselsyredispersjon inneholdt 30 vekt'#J (fast stoff. Til denne blanding ble tilsatt 2,5 deler av en 10 j vekt^-ig vandig opplosning av en copolymer, fremstilt fra di-. j !ethanolamin o™ adipinsyre i ekvimolare mengder. Copolymerén hadde| ' en viskositet på 100 centipoise ved 25 C. En del av en opp- j rlosning, inneholdende 2,5 vékt# kaliumbikromat, ble tilsatt. 'Den vandige opplbsnings pH ble innstilt på 4 med saltsyre. En "oljefa.se."-blanding "ule så fremstilt under anvendelse av 100 delér methylmethacrylat, inneholdende 20 vekt# neopéntan (27,6 volum-{beregnet på totalvolumet av monomerneopentanblandingen) .. og 0,1 idel benzoylperoxyd som katalysator. 0.1 jef aseblandingen ble til-latt til vannfasen under kraftig omrbring ved hjelp av et blad som

jrbterte med en hastighet på ca. 10.000 omdr. pr. minutt. Reak-Jtoren ble øyeblikkelig forseglet og en prove tatt for å bestemme jpartikkelstbrrelsen. Etter den fbrste dispergering ble reaksjons*- • j! blandingen holdt ved en temperatur på ca. 80 0G i 24 timer. Ved i i {slutten av denne tid ble temperaturen senket, og reaks jonsblandirl-gen hadde et utseende av en melkeaktig væske som lignet en kritt-j hvit melk. En del av blandingen ble filtrert for å oppsamle perlene, og perlene ble derpå tbrret i en luftovn v«d p(i tempera-i |tur på ca. 30 o0. En porsjon av de tbrrede perler ble oppvarmet 1 li en luftovn ved en temperatur på 150 oC i ca. 3 minutter. Ved ioppheting viste perlene en tydelig bkning i volum. Mikroskopisk jundersbkelse av perlene for skummingen viste at de hadde en ; 'diameter på fra ca. 2 til 10 mikrometer pg hadde dispergert i iseg en tydelig kulerund sone som syntes å inneholde væske og et '•lite damp r om. Perlene som hadde vært oppvarmet, ble undersbkt mikroskopisk bg viste seg å ha diametre på fra ca. 2 til ca. 5 i ganger diameteren av den opprinnelige perle og å ha en relativt j jtynn, gjennomsiktig vegg og et gassformig senter, dvs. de var j •raonoceller. j ! '•

I Ved fremgangsmåten i Eksempel 1 ble folgende produkter j Ifremstilt:

I

I EKSEMPEL 53 j

j Perler, fremstilt i henhold til Eksempel 1, ble fylt i en j jf orm i en mengde tilstrekkelig til å fylle formen når de ble i ei kspandert. Do ble oppvarmet til en temperatur på ca. 140°C i 3 jJ jninutter. Formen og innholdet hie avkjblt og den dannede gjenstahd viste seg å svare til den glatte.fasong av formen. Den hadde et • jrvitt utseende, og de bitte små celler kunne ikke lett sees ved

jijelp av det blotte bye. Den var sterk, varig og hadde byensynligj fen. glatt overflate.- Ved mikroskopisk undersøkelse viste de indi-j jriduel le partikler seg å være tett bundet sammen, idet hver. dannejt £n individuell celle.

\ EKSEMPEL 54

j Ekspanderte polymethylmethacrylat-partikler, fremstilt ifolge jsksempel 1, og med diametre på ca. 2-3 mikrometer og et tomrom I til polymer-forhold på ca. 20:'l, dvs. en romvekt på ca. 0,06, ble blandet med vann i -et forhold av 15 vektdeler partikler til 85 vektdeler vann. 58 deler.av den dannede dispersjon ble blandet iLed 28,6 deler av en latex, fremstilt fra 67 vektdeler ethylacrylat Og 33 vektdeler methylmethacrylat. Denne latex besto av 50$ fasti-étoff. 13,5 deler av en 2 vekt^-ig hydroxypropylmethylcellulosc-dpplbsning ble tilsatt til dispersjonen av ekspanderte latex-partikler. Methylcellulosen tjente som et viskositetsforhbyende middel. Det dannede materiale ble så penslet på 12,7 mm kobber-

TOS 61?''TpXTtyv~?Tr~å 'tbrreT Fenne IrémgangsmåTele g3ental;t,'' og man fikk et belegg på ca. 0,2 mm i tykkelse. En del av kobber-røret ble belagt m«d latexen alene inntil man fikk én belegga tykkelse på 0,2 mm (torr tykkelse). Vann av ca. 1-2°G ble så •pumpet igjennom roret mens roret ble holdt i et rom med én temperatur på ca. 22°0. Overflatetemperaturene av det belagte og ube-lagte ror ble målt ved hjelp av et overflatepyrometer. Den bare kobberoverfååtes temperatur ved innlop og utlop av rbret var henholdsvis 4,5° og 5S<5>°C. Latexbelegget målte ca. 9°G, mene^ overfikten av belegget inneholdende de ekspanderte partikler mål ;e 18,5°C.

EKSEMPEL 55 En del av belegningspreparatet fra Eksempel 54 hvori var anvendt de ekspanderte partikler, ble påfbrt på bånd-papir og fikk lufttorre ved ca. 24°0, hvilket ga et.belegg på ca. 0,13 mrai i tykkelse. Det dannede belegg dekket nesten fullstendig trykk på " bånd-papicet, festet godt til papiret og ga et isolasjons-belegg på dette.

EKSEMPEL 56 j Et belegningspreparat ble fremstilt under anvendelse av j uekspanderte torre partikler som fremstilt i Eksempel 1, hvori 50 vektdeler av partiklene ble blandet med 122 deler av en latex-J 41% fast stoff,, som ble fremstilt ved å anvende 50 vekt# methyl-{ methacrylat, 46 vekt# normalt butylacrylat og 4 vékt# aerylsyre.j To belegg av denne sammensetning ble påfbrt på ytterveggen av enj papirkopp med lufttbrring mellom belegningene og etter den sistej

.betegning. Ved bppvarmning av koppen til en temperatur, på 130°G j fikk man et hvitt, opakt skumbelegg som,ga tilstrekkelig isola- j sjon for varme drikker, som kaffe. Der., ble ikke iakttatt noen i tilboyelighet. hos belegget til å flakke,av eller på annenmåte i bli f jérnet-;fra beholderen. I

' - i i EKSEMPEL 57 ! l ! ..På l.igmmde måte som i det foregående eksempel ble, under i anvende like aj- 70:30 copolymer av methylåcrylat og methylmetha- I crylat, en tynn plastkopp fremstilt frajen podepolymer av 95$ i styren på polybutadiengummi og belagt på lignende måte og derpå i ekspandert vid 70°0, hvorved man fikk sammenlignbare, gunstige i resultater, j' \ jf

EKSEMPEL 58 'j

Belegningspreparatet i Eksempel 54 ble penslet over hele j utsiden a.v en papirkopp og innsiden av en identisk papirkopp inntil et belegg av tykkelse ca. 0,13 ram ble erholdt på hver kopp. Koppene ble så satt inn i hverandre med de belagte overflater i

kontakt .og mot hverandre. De stablede kopper ble anbragt i en luftovn ved 140°C. Bel eggene ekspanderte og smeltet sammen undefc dannelse av en stiv enhetlig artikkel. Den dannede laminerte jkopp var sterk og stiv. Lignende gunstige resultater ble erholdt I i j når papirark ble behandlet på lignende måte">g beleggene skummetj i kontakt med hverandre.

EKSEMPEL 59

j Fremgangsmåten i Eksempel 57 ble gjentatt idet forskjeHigej bindemidler ble anvendt, innbefattende en latex med omtrent 45$ j faststoff, fremstilt ved polymerisering av 40$ styren og 60$ 2- |Iethylhexylacrylat, en latex med ca. 40$ faststoff, fremstilt ved! Ipolymerisasjon av. 15 deler styren, 55 deler isobutylacrylat og f i 30 deler acrylsyre, en latex fremstilt ved polymerisasjon av 60 ! I deler styren, 40 deler butadien og en latex inneholdende 67 delet1

•i styren og 33 deler butadien. j i i I EKSEMPEL 60 j

i Et belegningspreparat ble fremstilt under anvendelse av 166; :vektdeler av en suspensjon av de ekspanderbare partikler frem-■stilt i Eksempel 1, hvori faststoffkonsentrasjonen var 30 vekt$, i 120 vektdeler av en latex, 41,7$ faststoff og fremstilt ved co--'polymerisasjon av 40 deler styren og 60 deler 2-ethylhexylacrylat, log 15 vektdeler av en 5 vekt$-ig opplosning av et natriumpoly- j iacrylat. Dette belegningspreparat ble påfort på et trepanel som. på forhånd var belagt med 2 lag av en blåfarvet lakk. Dette be-: legg klebet godt til overflaten og viste ingen tilbøyelighet i til sprekking eller avflakning, men ved oppvarmning med en strål£ jvarm luft ekspanderte partiklene i belegget, og belegget losnet i jfra overflaten og etterlot en ren overflate av den blå lakk. På! ilignende måte ble metallpanel belagt med ovennevnte preparat og i torret, hvorved man fikk en kontinuerlig beskyttende film. Ved > ■oppvarmning av beleggene losnet de fra overflaten og etterlot en'<:>ren metallflate.

~ EKSEMPEL 61"'"j En blanding ble fremstilt under anvendelse av 20 deler av sn 55$ faststoff naturgummilatex, 50 vektdeler torre, uekspanderte partikler fremstilt ifolge Eksempel 1, 2 deler av et gummi-anti-axydasjonsmiddel og 50 vektdeler vann. Disse bestanddeler ble blandet til en jevn dispersjon og koagulert ved tilsetning av saltsyre under omrbring. Da denne dispersjon var fullstendig Koagulert, ble koagulatet fraskilt og vakuumtbrret ved ca. 23°C

L 48 timer. En rektangulær del ble skåret ut av den tbrrede

nasse og hadde de relative dimensjoner 1, 2 og 4, og ble anbragt i en luftovn ved en temperatur på 165°0 i 5 minutter. En forstorret utgave av det opprinnelige stykke ble dannet som hadde en tetthet på 292 kg/, ra . Det viste seg at det ekspanderte nateriale var stivere enn for ekspanderingen, men bibeholdt frem-deles elastomere egenskaper. Trykkfastheten av det ekspanderte nateriale var betraktelig hbyere enn for de fleste skumgummier. Mikroskopisk undersbkelse av snitt av legemet indikerte at de (ekspanderbare partikler bibeholdt sin identitet. Andre prover av den ovenfor angitte komposisjon ble skummet ved hjelp av dielektrisk varme til tettheter på ca. 224 kg/m . De uekspanderte deler varierte i tykkelse fra ca. 0,63 til 2,5 cm.

EKSEMPEL 62 j

100 vektdeler av en epoxyplastkomposisjon ble fremstilt under anvendelse av en blanding av ei kondensasjonsprodukt av bis-fenol jA og epiklorhydrin, 3 vektdeler vann, 12 vektdeler triethylen-diamin og 16 vektdeler torre partikler fremstilt i henhold til Eksempel 1. Blanding av ovenstående bestanddeler ga et skumbart j materiale som ekspanderte til et stivt skum med en tetthet på ca. 32 kg/m'. Erj alternativ metode ved formulering av den ekspanderbare- epoxykonlposisjon er å anvende en miindre del av triethylen-tetraaminet, Bom 2 vektdeler av triethyljentetraaminet, hvorved de r fåes en partiell forpolymer med en betraktelig bket viskositet, ; Senere tilselning av de gjenværende 10 djeler triethylentetraamin j i bevirker utvikling- av tilstrekkelig varme til å ekspandere j j partiklene oå gi et stivt epoxyskum. i. j 1 •• 1!.

Claims (1)

1. • Anvendelse av partikler med diameter opptil 50 mikrometer, omfattende et ytre skall av termoplast og et indre rom, inne-h oldende et væskeformig hydrokarbon eller halogenert hydrokarbon ivis normale kokepunkt er lavere enn plastens mykningstemperatur, til fremstilling av ekspanderte plastpartikler, særlig som be-standdel av ved oppvarming spontant ekspanderende belegg.