NO790399L - Fremgangsmaate til fremstilling av farget, ekspanderbar polystyren - Google Patents

Description

Fremgangsmåte til fremstilling av farget,

ekspanderbar polystyren.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte til fremstilling av farget, ekspanderbar polystyren (EPS)-, hvor ekspanderbare, ufargete polystyrenperler anbringes i en trykkbeholder sammen med vann og oljeløselig og/eller spritløselig fargestoff til dannelse av en oppslemming som oppvarmes til minst 50°C og utsettes for i det minste selvutviklet trykk i den lukkede beholder og deretter avkjøles, og hvor polystyrenperlene, farget og ferdig for ekspandering, skilles fra resten av innholdet i beholderen.

En fremgangsmåte til farging av pre-ekspanderte polystyrenperler er kjent fra US-patentskrift 3.020.247, men denne fremgangsmåte har ulemper . Fremgangsmåten er vanskelig å styre og resulterer i at bare overflaten farges, mens formålet var, som ifølge den foreliggende oppfinnelse, å oppnå jevn farging gjennom det hele.

Når dette ikke oppnås, resulterer det i et flekket utse-ende av støpestykker av ekspanderte perler. Problemet viste seg hovedsakelig å være et problem av tid og temperatur. Perlene ekspanderer ved mer enn 9 0°C, og neddykket i et.bad i mer en tretti minutter taper de for mye esemiddel. Perlene kan således ikke oppvarmes for lenge og heller ikke ved meget høye temperaturer, og derved kunne fargestoffet ikke penetrere tilstrekkelig, selv ikke med anbefalte løsningsmidler.

Fremgangsmåten ifølge ovennevnte US-patentskrift ble

snart erstattet med en fremgangsmåte hvor fargebeholderen var lukket og fargestoffet ble understøttet av et penetreringsmiddel, slik det er kjent fra britisk patentskrift 1.064.490. Fargingen ble således utført under trykk, og høyere temperaturer og lengre tidsrom kunne benyttes. Et foretrukket penetreringsmiddel var pentan, som er det vanligste esemiddel for EPS-perler. Dette var en forbedring, men et ytterligere frem-

skritt er kjent fra britisk patentskrift 1.314.701, hvorfra det er kjent å anvende et fargehjelpemiddel istedenfor et perle-penetreringsmiddel. Fargehjelpemidlet inneholdt organiske for-bindelser som det ble antatt ville bryte ned overflatesjiktet på perlene og svelle og mykne skinnet som hindret penetrering av fargestoff.

Ingen av disse fremgangsmåter er pafekte. Med den først-nevnte har det vist seg at penetreringsmidlet ikke nødvendigvis resulterer i homogen farging, og en ulempe med det foretrukne penetreringsmiddel pentan er at innholdet i beholderen er til-bøyelig til å gelatinere, uansett agitering eller omrøring.

Når det gjelder den andre fremgangsmåte er det klart at det er uønsket å angripe perlenes struktur.

Formålet med den foreliggende oppfinnelse er å frembringe en fremgangsmåte til farging av EPS-perler uten anvendelse av noe som helst tilsetningsmiddel i den vandige oppslemming, som vil bevirke gelatinering eller modifisering av perlenes struktur. Resultatet skal være utelukkende fargestoff penetrert helt gjennom de ennå uekspanderte perler.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kjennetegnes ved at det i begynnelsen som eneste aktivt tilsetningsmiddel i oppslemmingen, bortsett fra fargestoffet og eventuelt et tynningsmiddel for tilsetningsmidlet, anvendes et overflateaktivt stoff som ikke er i stand til å penetrere perlene eller modifisere deres struktur, men som bevirker senkning av overflatespenningen på, eller fukting av, perlenes overflate slik at det frembringes fargestoffpenetrering.

Med "aktivt tilsetningsmiddel" menes en substans som positivt hjelper fargestoffet til å penetrere perlene. Det vil selvfølgelig være mulig, om enn unødvendig, å tilsette uskade-lige, passive stoffer som ikke vil bidra til fargestoffpenetrer-ingen.

Det har vist seg at fargestoffet fortrinnsvis bør være ikke-ionisk eller en stort sett balansert blanding av anioniske og kationiske overflateaktive stoffer med en HLB (hydrofil-lyofil balanse) på 8-12, fortrinnsvis 9-11. Det er nødvendig med meget lite overflateaktivt stoff: 1 vektsprosent av den totale blanding er mer enn tilstrekkelig maksimum, og vanligvis vil den være betydelig mindre enn denne. Overskuddsmengder er ikke skadelige, men kan frembringe skumdannelse, som kan hindres ved hjelp av et antiskummiddel. Dispergering av det overflateaktive stoff gjennom blandingen kan understøttes ved tynning,

av den med en organisk væske, f.eks. metylalkohol i form av denaturert sprit.

Et eksempel på et egnet overflateaktivt stoff er "Renex 20", som er en blanding av polyoksyetylenestre av blandete fettsyrer. Et annet stoff selges under varemerket "Tween 20".

Ifølge en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen innføres perlene og vannet og fargestoffet i trykkbeholderen som man lar være uten overtrykk under den begynnende oppvarming til en temperatur som er lavere enn den temperatur som vil bevirke ekspandering av perlene. Deretter lukkes beholderen for oppvarming til høyere temperaturer på opp til 90°C. Høyere temperaturer enn det, selv under trykk, er tilbøyelig til å bevirke ekspandering av perlene. En hensiktsmessig lukketemperatur er 50°C, men den kan ligge hvor som helst i området 4 0-8 0°C. Den oppnådde maksimumstemperatur og oppholdstiden ved denne temperatur avhenger av fargestoffet og den nødvendige fargedybde. Oppholdstiden kan være neglisjerbar eller atskillige timer.

Det selvutviklete trykk som oppnås avhenger av tiden for lukkingen samt av temperaturen. Det kan ligge i området 2,22 - 3,16

kg/cm 2 , men vil vanligvis være 2,4 6 - 2,81 kg/cm 2. Under hele prosessen vil oppslemmingen bli omrørt eller agitert.

Av sikkerhetsgrunner kan oppslemmingen dekkes med en inert gass såsom nitrogen, særlig under oppvarmingsperioden uten overtrykk og under avkjølingsperioden. Ytterligere 0,7 - 1,06 kg/cm<2>kan tilføres til det selvutviklete trykk når beholderen er lukket. Dette har en stabiliserende virkning på hvirvelen.

Fargestoffet er fortrinnsvis av monoazo-, diazo- eller antrakinontype.

Oppfinnelsen vil i det etterfølgende bli nærmere belyst

ved hjelp av eksempler.

Eksempel 1

Følgende ble innført i en nominell 1136,5 liter (totalt 1591 liter) trykkbeholder som kunne opprettholde et sikkert arbeidstrykk på opp til 6,822 kg/cm 2 ved driftstemperaturer på opp til 13 0°C:

a) 63 6 1 ubehandlet ledningsvann0

b) 625 kg polystyrenperler som inneholdt en pneumatogen, dvs. et esemiddel som eventuelt forårsaker ekspandering av perlene c) en oppslemming av 600 g "Waxoline Yellow T" fargestoff og 600 g "Ceres Orange G" fargestoff i ca. 4,546 1 ubehandlet

vann som inneholdt ca. 200 ml "Renex 20" som fuktemiddel.

Innholdet ble oppvarmet under omrøring til 50°C i trykkbeholderen som kommuniserte med atmosfæren mens et sikkerhets-dekke av inert gass (ultrarent nitrogen ved 0,21-0,28 kg/cm 2)•

ble opprettholdt over innholdet ved jevn strømning fra en standard gass-sylinder. Lufteventilen ble lukket ved 50°C og oppvarmingen fortsatt inntil innholdet i beholderen nådde en temperatur på 8 0°C. Innholdet i beholderen ble holdt på denne temperatur i et tidsrom på 2\ time og deretter avkjølt, under anvendelse av en omsluttende vannkappe, til ca. 4 0°C. Total tid for oppvarming/ avkjøling var ca. 1^ time, noe som utgjorde totalt 4 timer for prosessen. Innholdet i beholderen ble deretter tømt ut, og væsken fikk renne av perlene.

Da de var tørre hadde perlene jevn, middels gul/orange nyanse, og det hadde likeledes en gjenstand som ble støpt av dem.

Eksempel 2

Eksempel 1 ble gjentatt med følgende forskjeller:

c) en oppslemming av 1 kg "Waxoline B:lue AP" fargestoff i ca. 4,54 6 1 ubehandlet vann som inneholdt ca. 200 ml "Tween 2 0"

som fuktemiddel.

Etter at lufteventilen ble lukket ved 50°C ble oppvarmingen fortsatt inntil innholdet i beholderen nådde en temperatur på 90°C. Innholdet i beholderen ble holdt på denne temperatur i et tidsrom på 3 timer og deretter avkjølt til ca. 40°C

ved anvendelse av en omsluttende vannkappe. Total tid for opp-.varming/avkjøling var ca. 2 timer, noe som gjorde den til en femtimers prosess.

Etter tørking og ekspandering hadde perlene en jevn,, middels blå nyanse, og det hadde likeledes en gjenstand som ble støpt av dem.

Claims (10)

1. Fremgangsmåte til fremstilling av farget, ekspanderbar polystyren, hvor ekspanderbare, ufargete polystyrenperler anbringes i en trykkbeholder sammen med vann og oljeløselig og/ eller spritløselig fargestoff til dannelse av en oppslemming som oppvarmes til minst 50°C og utsettes for i det minste selvutviklet trykk i den lukkede beholder og deretter avkjøles, og hvor polystyrenperlene, farget og ferdig for ekspandering, at-skilles fra resten av innholdet i beholderen, karakterisert ved at det i begynnelsen som eneste aktivt tilsetningsmiddel i oppslemmingen, bortsett fra fargestoffet og eventuelt et tynningsmiddel for tilsetningsmidlet,

   anvendes et overflateaktivt stoff som ikke er i stand til å penetrere inn i eller modifisere perlenes struktur, men som bevirker senkning av overflatespenningen på, eller fukting av,

   perlenes overflate slik at den frembringes fargestoffpenetrering
2. 2. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1, karakterisert ved at det overflateaktive stoff er ikke-ionisk eller en blanding av anioniske og kationiske overflateaktive stoffer og har en HLB-verdi på 8-12.
3. 3. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1 eller 2, karakterisert ved at det anvendes mindre enn 1 vektsprosent overflateaktivt stoff, regnet av vekten av den totale blanding.
4. 4. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1, 2 eller 3, k a r a k terisert ved at tynningsmidlet inneholder en organisk væske.
5. 5. Fremgangsmåte i samsvar med krav 4, karakterisert ved at tynningsmidlet inneholder en alkohol.
6. 6. Fremgangsmåte i samsvar med et av de foregående krav, karakterisert ved at det overflateaktive stoff er en blanding av polyoksyetylenestre av blandete fettsyrer.
7. 7. Fremgangsmåte i samsvar mæl et av de foregående krav, karakterisert ved at trykkbeholderen befinner seg uten overtrykk under den innledende oppvarming til en temperatur i området 4 0-70°C, og at den deretter lukkes for oppvarming til høyere temperaturer.
8. 8. Fremgangsmåte i samsvar med et av de foregående krav, karakterisert ved at oppslemmingen omrøres eller agiteres.
9. 9. Fremgangsmåte i samsvar med et av de foregående krav, karakterisert ved at det anordnes et sikker-hetsdekke av inert gass for oppslemmingen, i det minste under den innledende oppvarming.
10. 10. Fremgangsmåte i samsvar med et av de foregående krav, karakterisert ved at fargestoffet er av monoazo-, diazo- eller antrakinontype.