FR2567446A1 - PROCESS FOR PRODUCING POLYSTYRENE PELLETS AND EXPANDABLE POLYSTYRENE PELLETS - Google Patents
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Abstract
ON DECRIT UN PROCEDE POUR PREPARER DES GRANULES DE POLYSTYRENE, EN PARTICULIER DE POLYSTYRENE EXPANSIBLE, EN FORMANT UN POLYMERE DE STYRENE FONDU, EN L'EXTRUDANT A TRAVERS UNE FILIERE POUR FORMER UN FIL CONTINU. A LA SORTIE DE LA FILIERE, MAIS AVANT LE REFROIDISSEMENT PROPREMENT DIT, ON DECOUPE LES GRANULES, ON LES PASSE AU TAMIS POUR SEPARER CEUX DE DIMENSIONS NON CONFORMES. ON INTRODUIT LES GRANULES ADEQUATS DANS UN REACTEUR CHAUFFE ET ON Y INJECTE UN AGENT GONFLANT. LES BILLES DE POLYSTYRENE EXPANSIBLE AINSI PRODUITES SONT PRATIQUEMENT SPHERIQUES.A PROCESS FOR PREPARING POLYSTYRENE GRANULES, IN PARTICULAR EXPANDABLE POLYSTYRENE, BY FORMING A MOLTEN STYRENE POLYMER, BY EXTRUDING IT THROUGH A DIE TO FORM A CONTINUOUS WIRE. ON EXIT FROM THE DIE, BUT BEFORE THE PROPER COOLING, THE PELLETS ARE CUT, THROUGH THE SCREEN TO SEPARATE THOSE OF NON-CONFORMING DIMENSIONS. THE ADEQUATE PELLETS ARE PUT INTO A HEATED REACTOR AND INJECTED WITH A BLOWING AGENT. THE EXPANDABLE POLYSTYRENE BALLS SO PRODUCED ARE PRACTICALLY SPHERICAL.
Description
La présente invention se rapporte à un procédé de fabrication deThe present invention relates to a method of manufacturing
polystyrène expansible.expandable polystyrene.
Lorsque l'on fabrique des granulésde polystyrène expansible, il When making expandable polystyrene granules, it is
est souhaitable que ces granulés répondent à trois caractéristiques. It is desirable that these granules meet three characteristics.
Tout d'abord les granulés doivent avoir une forme pratiquement sphérique. First of all the granules must have a practically spherical shape.
Ensuite, la distribution des dimensions des granules sphériques doit rester étroite, c'est-à-dire que les granulés doivent avoir des dimensions aussi uniformes que possible. De plus, les granules doivent être petits, car le moulage ou le thermoformage est d'autant meilleur que leur dimension est petite. De plus, le procédé doit permettre également de recycler Then, the distribution of the dimensions of the spherical granules must remain narrow, that is to say that the granules must have dimensions as uniform as possible. In addition, the granules must be small because the molding or thermoforming is even better than their size is small. In addition, the process must also make it possible to recycle
les déchets ainsi que les produits rejetés. waste and rejected products.
Généralement, on prépare le polystyrène expansible par polymé risation en suspension en une ou deux étapes. Selon le procédé en deux Generally, expandable polystyrene is prepared by suspension polymerization in one or two stages. According to the process in two
étapes, on place le monomère de styrène dans un grand réacteur de poly- steps, the styrene monomer is placed in a large poly-
mérisation en suspension rempli d'eau et contenant un agent de mise en suspension. On agite le monomère à l'intérieur du réacteur de manière à former des gouttelettes qui,lorsqu'elles sont chauffées, polymérisent pour former des billes individuelles de polymère. On utilise cette méthode de polymérisation en suspension soit en une étape, soit en deux étapes. Selon le procédé en deux étapes, lorsque les billes de polymère sont formées, on les retire du réacteur, on les sèche et on sépare celles ayant des dimensions irrégulières. Les billes de dimensions normales ou désirées sont ensuite réintroduites dans un autre réacteur rempli d'eau, suspended suspension filled with water and containing a suspending agent. The monomer is stirred inside the reactor to form droplets which, when heated, polymerize to form individual beads of polymer. This suspension polymerization method is used in one or two stages. In the two-step process, when the polymer beads are formed, they are removed from the reactor, dried, and those of irregular size are separated. The balls of normal or desired dimensions are then reintroduced into another reactor filled with water,
dans lequel on les imprègne avec un hydrocarbure gazeux comme le pentane. in which they are impregnated with a gaseous hydrocarbon such as pentane.
Après l'imprégnation, on enlève de nouveau les billes du réacteur, on les sèche et on les prépare pour l'expansion. L'expansion comprend tout -2 d'abord une pré-expansion qui consiste à soumettre les billes à la vapeur After the impregnation, the balls are removed from the reactor again, dried and prepared for expansion. Expansion includes everything - first, a pre-expansion which consists in subjecting the balls to steam
dans un espace non confiné pour former des billes partiellement expansées. in an unconfined space to form partially expanded beads.
On place ensuite ces billes pré-expansées dans le moule désiré et on les soumet à de la vapeur à haute température pour les expanser à l'intérieur These pre-expanded beads are then placed in the desired mold and subjected to steam at high temperature to expand them indoors.
du moule jusqu'à atteindre la forme finale. from the mold until reaching the final shape.
Selon le procédé de polymérisation en suspension en une étape, According to the one-stage suspension polymerization process,
on imprègne les billes de polymère formées dans le réacteur de polyméri- the polymer beads formed in the polymer reactor are impregnated
sation, avec un agent gonflant du type hydrocarbure, avant d'effectuer la with a hydrocarbon blowing agent before carrying out the
séparation des billes ayant une forme irrégulière. En imprégnant les bil- separation of the balls having an irregular shape. By impregnating
les de cette manière, on élimine le coût et la durée du premier séchage de billes ainsi que celui et celle de la séparation des billes normales in this way, it eliminates the cost and the duration of the first ball drying as well as that and the separation of normal beads
de celles ayant des dimensions irrégulières. those with irregular dimensions.
De plus, le procédé en une étape permet de réduire le nombre de réacteurs nécessaires puisque l'on forme les billes et qu'on les imprègne dans le mêne réacteur. Mais ce procédé a pour désavantage le fait que In addition, the one-step process makes it possible to reduce the number of reactors required since the beads are formed and impregnated in the same reactor. But this process has the disadvantage that
les billes de dimensions irrégulières sont imprégnées avec un agent gon- the balls of irregular dimensions are impregnated with an agent gon-
flant inflammable.flammable flanger.
Il serait souhaitable de posséder un procédé qui permette d'éviter la nécessité de former des billes dans un premier réacteur en It would be desirable to have a method that avoids the need to form beads in a first reactor.
suspension, de les enlever pour séparer les billes de dimensions irrégu- suspension, to remove them to separate the balls of irregular dimensions.
lières, de remettre les billes de bonnes dimensions dans un second réac- to put the balls of good dimensions back into a second reaction.
teur en suspension, mais qui permette de séparer les billes de mauvaises in suspension, but which makes it possible to separate the balls from
dimensions avant leur imprégnation avec un agent gonflant. dimensions before impregnation with a blowing agent.
De plus, en utilisant un procèdé de polymérisation en suspension que ce soit en une ou deux étapes, cela conduit à des restrictions sur la possibilité de recyclage des billes de mauvaises dimensions qui sont rejetées ainsi que des déchets. Un procédé de type suspension est très In addition, by using a suspension polymerization process whether in one or two steps, this leads to restrictions on the possibility of recycling the wrong sized balls that are rejected as well as waste. A suspension type process is very
sensible en ce qui concerne les ingrédients que l'on y introduit. sensitive to the ingredients that are introduced.
Les formulations de suspension sont très délicates puisqu'elles sont mises au point pour donner un intervalle de dimensions spécifiques pour les Suspension formulations are very delicate since they are developed to give a range of specific dimensions for
billes ou les granules.beads or granules.
L'introduction de déchets ou de matériaux de recyclage modifierait la délicate balance de formulation et donnerait au moins un intervalle The introduction of waste or recycling materials would change the delicate balance of formulation and give at least one interval
plus large de dimensions de billes.wider dimensions of balls.
3 * 25674463 * 2567446
Par conséquent, il serait avantageux de posséder un procédé pour fabriquer des billes de polystyrène expansible pratiquement sphériques, Therefore, it would be advantageous to have a process for producing practically spherical expandable polystyrene beads,
qui permette d'utiliser des déchets ou des matériaux de recyclage. that allows the use of waste or recycling materials.
Ainsi le brevet US 3663466 de Jablonski décrit un procédé dans lequel on prépare des polymères de styrène expansible en incorporant dans les particules un sel de métal alcalin. Une méthode pour réaliser ces particules consiste à extruder la matière résineuse contenant le sel de métal alcalin, à travers une filière à plusieurs trous ayant un diamètre d'environ 1,7 mm. Les fils extrudes sont refroidis et découpés dans un Thus US Pat. No. 3,664,366 to Jablonski describes a method in which expandable styrene polymers are prepared by incorporating into the particles an alkali metal salt. One method for making these particles is to extrude the resinous material containing the alkali metal salt through a multi-hole die having a diameter of about 1.7 mm. The extruded wires are cooled and cut in a
granulateur pour faire des granules ayant une longueurd'environ 2,5 mm. granulator for making granules having a length of about 2.5 mm.
On transporte ensuite ces granulés dans un réacteur sous pression, on les met en suspension dans l'eau en présence d'un agent gonflant et on chauffe pendant une durée suffisante pour permettre à l'agent gonflant dóimpr9gner These granules are then transported in a pressurized reactor, suspended in water in the presence of a blowing agent, and heated for a time sufficient to allow the blowing agent to react.
les granulés. Généralement, on obtient des particules sphériques. the granules. Generally, spherical particles are obtained.
Le brevet US 3 449268 décrit un procédé selon lequel on peut obtenir du polystyrène isotactique en condition amorphe, en introduisant du polystyrène cristallin dans une extrudeuse, dans laquelle il est pressé, chauffé à une température supérieure à son point de fusion, et extrude de préférence sous forme d'un fil ou de plusieurs fils, ensuite refroidi rapidement, par mise en contact, généralement par i=, ersion des fils dans de l'eau froide, et finalement envoya dans un granulateur o l'on forme US Pat. No. 3,449,268 describes a process according to which isotactic polystyrene can be obtained under amorphous conditions, by introducing crystalline polystyrene into an extruder, in which it is pressed, heated to a temperature above its melting point, and preferably extruded. in the form of a wire or several wires, then cooled rapidly, by contacting, generally by i =, the conversion of the son in cold water, and finally sent to a granulator where it forms
des granulés.granules.
Le procédé ci-dessus possède certains désavantages comme le cou- The above process has certain disadvantages such as
page à froid des granulés qui entraîne (1) la création de granulés de for- cold page of the granules which results in (1) the creation of granules of
mes irrégulières et (2) la création de petites particules inutilisables pour les fils de petits diamètres. Ceci conduit à une quantité importante de déchets lorsqu'on désire un certain intervalle de dimensions. De plus il est pratiquement impossible d'obtenir des billes ayant une longueur et/ou une largeur qui ne soit pas plus grande que 2 mm. Le découpage des fils froids constitue un problème majeur et crée une quantité importante my irregular and (2) the creation of small particles unusable for threads of small diameters. This leads to a large amount of waste when a certain size range is desired. In addition, it is practically impossible to obtain balls having a length and / or a width which is not greater than 2 mm. Cutting cold wires is a major problem and creates a significant amount
de matériaux à rejeter.of materials to reject.
La présente invention a pour objet un procédé pour produire des granulés de polystyrène expansible ayant des dimensions pratiquement The present invention relates to a method for producing expandable polystyrene granules having substantially
uniformes, tout en réduisant la quantité de matériau à rejeter. uniform, while reducing the amount of material to be rejected.
-4 --4 -
La présente invention a également pour objet un procédé pour pro- The present invention also relates to a process for
duire du polystyrène expansible, procédé permettant de réduire la quantité d'énergie nécessaire ainsi que le temps requis pour former les granules de expandable polystyrene, which reduces the amount of energy required and the time required to form the granules
polystyrène expansible.expandable polystyrene.
La présente invention a également pour objet un procédé pour pro- The present invention also relates to a process for
duire du polystyrène expansible qui permette de séparer les particules ayant des dimensions irrégulières avant l'étape d'imprégnation des granules expandable polystyrene to separate particles of irregular size prior to the impregnation step of the granules
de dimensions requises avec un agent gonflant. of required dimensions with a blowing agent.
La présente invention a également pour objet un procédé pour pro- The present invention also relates to a process for
duire du polystyrène expansible qui permette de réduire le nombre de réac- expandable polystyrene to reduce the number of reactions
teurs de suspension requis, et qui permette d'accroître la production en utilisant tous les réacteurs de suspension pour imprégner les particules required to increase production by using all suspension reactors to impregnate
de polystyrène.of polystyrene.
La présente invention a encore pour objet un procédé pour pro- Another subject of the present invention is a process for
duire du polystyrène expansible en utilisant du polystyrène provenant d'une unité de polymérisation continue en masse, ou encore des granules expandable polystyrene using polystyrene from a continuous bulk polymerization unit, or granules
de polystyrène dont les dimensions ne sont pas conformes. of polystyrene whose dimensions are not in conformity.
Le procédé de la présente invention pour produire des particules de polystyrène, et en particulier des particules de polystyrène expansible est caractérisé en ce qu'il consiste à ': - former un polymère de styrène fondu, - extruder ce polymère de styrène fondu dans une filière pour former un fil continu, et - couper ce fil en des granulés à la sortie de la filière, mais avant de The process of the present invention for producing polystyrene particles, and in particular expandable polystyrene particles, is characterized in that it comprises: - forming a molten styrene polymer, - extruding this molten styrene polymer into a die to form a continuous wire, and - cut this wire into pellets at the exit of the die, but before
les soumettre a un refroidissement.subject them to cooling.
Dans le cas o l'on désire produire des particules de polystyrène expansi- In the case where it is desired to produce particles of expanded polystyrene
ble, le procédé comprend également les étapes qui consistent à: - mettre en suspension les granulés dans un réacteur et à introduire un agent gonflant dans des conditions suffisantes de températures et de pressions pour assurer l'imprégnation des granulés avec l'agent gonflant; et enlever les granulés du réacteur sous forme de billes pratiquement sphériques. The method also comprises the steps of: - suspending the granules in a reactor and introducing a blowing agent under conditions of sufficient temperatures and pressures to impregnate the granules with the blowing agent; and removing the reactor granules as substantially spherical beads.
Selon un mode d'exécution de l'invention, on introduit les granu- According to one embodiment of the invention, the granules
lés dans un réacteur chauffé contenant de l'eau, et on y introduit ensuite un agent gonflant. Les granulés tournent dans le réacteur pour former des billes sphériques. On enlève ensuite les billes du réacteur et on les porte à haute température de manière à favoriser l'expansion des billes qui ont in a heated reactor containing water, and then introducing a blowing agent. The granules rotate in the reactor to form spherical beads. The balls are then removed from the reactor and heated to a high temperature so as to promote the expansion of the balls which have
absorbé l'agent gonflant.absorbed the blowing agent.
Selon un autre, mode d'exécution de l'invention, on sépare les According to another embodiment of the invention, the
granulés ayant la dimension voulue des autres granules avant de les intro- granules having the desired size of the other granules before introducing them
duire dans le réacteur chauffé.in the heated reactor.
Selon encore un autre mode d'exécution de la présente invention, on forme le polymère de styrène selon un procédé continu de polymérisation en masse. On envoie le polystyrène fondu obtenu selon ce procédé continu dans une filière pour en former des fils continus, qui sont coupés pour former des granulés. On introduit ensuite ces granules dans le réacteur According to yet another embodiment of the present invention, the styrene polymer is formed by a continuous bulk polymerization process. The molten polystyrene obtained by this continuous process is sent to a die to form continuous yarns, which are cut to form granules. These granules are then introduced into the reactor
chauffé pour les imprégner avec un agent gonflant. heated to impregnate with a blowing agent.
Selon un autre mode d'exécution, on prépare le polystyrène fondu en introduisant du polystyrène dans une extrudeuse et en l'extrudant à According to another embodiment, the molten polystyrene is prepared by introducing polystyrene into an extruder and extruding it to
travers une filière.through a sector.
Le refroidissement des fils de polymère peut se produire pendant The cooling of the polymer strands can occur during
que l'on coupe des granulés ou après qu'on les ait coupes. Les fils peu- whether pellets are cut or cut. The wires can
vent être refroidis pendant la granulation soit par de l'eau, de l'air ou une dispersion de vapeur; lorsque l'on refroidit après granulation, on may be cooled during granulation by either water, air or vapor dispersion; when we cool after granulation, we
utilise le système de découpe pour décharger les granulés dans l'eau. uses the cutting system to discharge the pellets into the water.
On peut également effectuer un refroidissement partiel avant le découpage It can also perform a partial cooling before cutting
des fils en granulés.granulated threads.
La présente invention est également décrite à l'aide de dessins dans lesquels: la Figure I représente un schéma d'un mode d'exécution du procédé de l'invention; la Figure 2 représente un schéma d'un autre mode d'exécution du procédé The present invention is also described with the aid of drawings in which: Figure I shows a diagram of an embodiment of the method of the invention; FIG. 2 represents a diagram of another embodiment of the method
de l'invention.of the invention.
Le procédé de la présente invention permet de préparer des gra- The method of the present invention makes it possible to prepare
nulés de polystyrène, de les imprégner avec un agent gonflant pour for- polystyrene, impregnate them with a swelling agent to form
mer des granulés de polystyrène expansible qui sont pratiquement sphériques -6 - et qui ont des dimensions qui sont comprises dans une gamme plus étroite sea expansible polystyrene granules which are practically spherical -6 - and which have dimensions that are within a narrower range
qu'il était possible d'obtenir auparavant. that it was possible to obtain before.
Selon la présente invention, on prépare d'abord un polymère de According to the present invention, a polymer of
styrène fondu. Cette étape peut être réalisée selon un procédé de poly- styrene melted. This step can be carried out according to a method of poly-
mérisation continueen masse, ou tout simplement en fondant du polystyrène. Continuous massing, or simply by melting polystyrene.
On extrude le polystyrène à travers une filière pour former des fils con- The polystyrene is extruded through a die to form
tinus. Ces fils peuvent être extrudés éventuellement dans un milieu liquide de refroidissement comme de l'eau. On coupe les fils en granulés avant le refroidissement proprement dit. Le terme "avant le refroidissement proprement dit" signifie que les granulés formés conservent suffisamment de tinus. These son may be extruded optionally in a coolant medium such as water. The yarns are cut into pellets before the actual cooling. The term "before proper cooling" means that the pellets formed retain sufficient
chaleur pour permettre aux granulés d'être déformés de la forme cylindri- heat to allow the granules to be deformed from the cylindrical shape
que, lorsqu'on les coupe, jusqu'à une forme sphérique. Donc, les granulés when cut, to a spherical shape. So the pellets
formés sont habituellement d'une forme ovoide, de poire ou de sphère plu- formed are usually ovoid, pear or spherical
tôt que d'une forme cylindrique. De plus, en coupant les granulés lorsqu' early than a cylindrical form. In addition, by cutting the pellets when
ils sont encore chauds, cela permet de réduire considérablement les quan- they are still hot, this considerably reduces the quantities
tités de particules hors spécification. particulate matter out of specification.
Lorsque l'on extrude les fils dans l'eau, ou si l'on décharge les granulés dans un milieu liquide de refroidissement, cela permet de refroidir la surface extérieure des fils ou des billes de manière à ce que les billes When the yarns are extruded into the water, or if the pellets are discharged into a coolant medium, the outer surface of the yarns or balls can be cooled so that the balls
ne collent pas l'une à l'autre, et de manière à empêcher leur agglomération. do not stick to each other, and so as to prevent their agglomeration.
On peut également inspecter les granulés formés pour encore res- The granules formed can also be inspected for further
treindre l'intervalle de dimension, et ensuite recycler les granules reje- to narrow the size range, and then recycle the reject granules
tés dans le polymère fondu.in the molten polymer.
On met en suspension les granulés désirés dans un réacteur chauffé, et l'on y introduit un agent gonflant, comme le pentane, dans des conditions suffisantes de température et de pression pour imprégner les granulés avec cet agent gonflant. Cette étape supplémentaire complète la transformation The desired granules are suspended in a heated reactor, and a blowing agent, such as pentane, is introduced under conditions of sufficient temperature and pressure to impregnate the granules with this blowing agent. This extra step completes the transformation
des granulés d'une forme cylindrique en une forme sphérique. granules of a cylindrical shape into a spherical form.
Le procédé décrit ci-dessus est particulièrement approprié lors- The process described above is particularly suitable when
que l'on désire de petites billes de polystyrène expansible, comme par that small beads of expandable polystyrene are desired, as
exemple celles ayant moins de 0,25 cm. example those having less than 0.25 cm.
En se référant à la Figure 1, on montre un fil continu 12 de Referring to Figure 1, a continuous wire 12 of
polymère de styrène fondu sortant d'une filière 14. molten styrene polymer leaving a die 14.
- 7 - A proximité de la filière 14, on place un dispositif de découpage 16 In the vicinity of the die 14, a cutting device 16 is placed.
qui coupe les fils en granulés individuels. which cuts the threads into individual granules.
Le dispositif de découpage peut être un système à lames rotatives qui The cutting device may be a rotary blade system which
sont placées immédiatement après la sortie de la filière 14 pour effec- are placed immediately after the exit of the die 14 for
tuer un découpage des fils chauds qui sortent de cette filière. kill a cutting of the hot wires coming out of this die.
On peut évidemment avoir d'autres dispositifs que des lames rotatives, We can obviously have other devices than rotating blades,
cependant tout dispositif pouvant donner des granulés de petites dimen- however, any device which can give granules of small dimensions
sions, qui a un débit suffisant et qui est économique peut parfaitement convenir. Les granules ont un diamètre approximatif de 0,099 cm et une longueur de 0,25 cm de préférence, quoique une longueur de 0O096 cm soit préférable. Ces critères de longueur et de diamètre sont évidemment basés sur les données du marché actuel qui peuvent done âtre soumises à des fluctuations. On peut utiliser un dispositif à lames rotatives à grande vitesse pour obtenir des granulés de petite longueur. On peut which has sufficient flow and is economical may be perfectly suitable. The granules have an approximate diameter of 0.099 cm and a length of preferably 0.25 cm, although a length of 10096 cm is preferable. These length and diameter criteria are obviously based on current market data, which can therefore be subject to fluctuations. A rotating blade device can be used at high speed to obtain small granules. We can
également imprégner des granulés de plus grandes dlmensions, qui tour- also impregnate granules of larger dimensions, which
neront dans la suspension, mais les deandes des clients se portent sur in the suspension, but customer deandes are focused on
des granules de plus petites tailles. granules of smaller sizes.
On peut placer le dispositif de découpage 16 immédiatement à la fin de la filière 14 pour avoir de meilleurs r9sultats, de sorte que les fils 12 qui sortent de la filière soient coupés en granulés alors qu'ils ont encore une temperature élevée et présentent donc moins de The cutting device 16 can be placed immediately at the end of the die 14 for better results, so that the wires 12 coming out of the die are cut into pellets while they still have a high temperature and therefore have less of
résistance aux lames.blade resistance.
Selon un mode d'exécution, les fils de polymère provenant de la filière 14 sortent dans un bac rempli d'eau (non représenté sur According to one embodiment, the polymer son coming from the die 14 exit into a tray filled with water (not shown on
la figure), dans lequel on a introduit le dispositif de découpage. the figure), in which the cutting device has been introduced.
On a trouvé que le découpage des fils 12 sous l'eau-apporte un découpage plus précis de la bille à cause de l'effet de refroidissement de l'eau sur la surface extérieure du fil thermoplastique. De plus, le découpage It has been found that cutting the wires 12 under water-provides more accurate cutting of the ball because of the cooling effect of the water on the outer surface of the thermoplastic wire. Moreover, the cutting
sous l'eau permet d'obtenir une forme plus sphérique. underwater allows to obtain a more spherical shape.
Selon un autre mode d'exécution, on place le dispositif de découpage 16 à la sortie de la filière 14. On place soit un bac rempli According to another embodiment, the cutting device 16 is placed at the outlet of the die 14. A tray filled with
d'eau, ou un courant d'eau continu, à proximité du dispositif de décou- water, or a continuous stream of water, near the disconnecting device.
page 16 de manière à ce que dès qu'ils sont coupés, les granulés tombent page 16 so that as soon as they are cut, the pellets fall
directement dans l'eau, simplement par l'action mécanique du découpage. directly in the water, simply by the mechanical action of cutting.
- 8 - Immédiatement en-dessous du dispositif de découpage 16, on place un séparateur 18 de type tamis pour séparer et retirer les granulés hors Immediately below the cutting device 16, a sieve-type separator 18 is placed to separate and remove the pellets.
spécifications. On transporte les granulés de bonnes dimensions du sépa- specifications. The granules of good dimensions of the sepa-
rateur 18 vers un réacteur 20 muni d'un dispositif d'agitation, rempli 18 to a reactor 20 equipped with a stirring device, filled
d'eau et maintenu à une température d'approximativement 104 C. Les gra- water and maintained at a temperature of approximately 104 C.
nulés ayant les bonnes dimensions sont ceux qui passent les spécifica- whose sizes are those who pass the specifications
tions pour les utilisations ultérieures, basés notamment sur les critères commerciaux. On notera que le réacteur 20 peut être un réacteur à mise en suspension de tout type connu. On introduit l'agent gonflant dans le for subsequent uses, based in particular on commercial criteria. It will be appreciated that the reactor 20 may be a slurry reactor of any known type. The blowing agent is introduced into the
réacteur 20 pour imprégner le polymère styrénique qui y est contenu. reactor 20 to impregnate the styrenic polymer contained therein.
Apres un temps d'imprégnation suffisant, les granulés imprégnés sont enle- After a sufficient impregnation time, the impregnated granules are removed.
vés du réacteur 20 et transportés dans une centrifugeuse 22 et ensuite dans un séchoir 24. Après le séchoir 24, les granulés sont stockés dans un silo 26 rempli avec un gaz inerte comme l'azote, et dans lequel les 20 and then in a dryer 24. After the dryer 24, the granules are stored in a silo 26 filled with an inert gas such as nitrogen, and in which the
granulés sont conservés avant emballage et transport. granules are preserved before packing and transport.
Les matériaux thermoplastiques utilisés dans le procédé de la présente invention peuvent être des polymères styréniques capables d'être imprégnés avec un agent gonflant adéquat, et qui peuvent être expansés The thermoplastic materials used in the process of the present invention may be styrenic polymers capable of being impregnated with a suitable blowing agent, and which may be foamed
par chauffage de l'agent gonflant pour produire du polystyrène expansé. by heating the blowing agent to produce expanded polystyrene.
A titre d'exemples de tels matériaux, on peut citer les polymères de styrène, de 2-méthylstyrène, de p-méthylstyrène, de m-méthylstyrène et alpha-méthylstyrène; on peut également utiliser des copolymères de Examples of such materials include polymers of styrene, 2-methylstyrene, p-methylstyrene, m-methylstyrene and alpha-methylstyrene; it is also possible to use copolymers of
styrène/p-méthylstyrène, styrène/alpha-méthylstyrène et autres analogues. styrene / p-methylstyrene, styrene / alpha-methylstyrene and other analogs.
L'agent gonflant utilisé dans le procédé de l'invention est choisi parmi le butane, le pentane, l'hexane et leurs isomères structurels comme le npentane, isopentane, néopentane, n-butane, isobutane, The blowing agent used in the process of the invention is chosen from butane, pentane, hexane and their structural isomers such as npentane, isopentane, neopentane, n-butane and isobutane.
n-hexane et isohexane. On préfère cependant le pentane. n-hexane and isohexane. However, pentane is preferred.
Le séparateur 18 peut comprendre plusieurs couches de tamis vibrants qui permettent aux granulés de dimensions désirées de tomber The separator 18 may comprise several layers of vibrating screens which allow the granules of desired dimensions to fall down.
dans le fond par simple gravité tout en retenant les autres sur les cou- in the background by simple gravity while retaining the others on the cou-
ches supérieures pour les enlever et les recycler ou les vendre. to remove and recycle or sell them.
L'imprégnation des granulés de dimensions requises avec l'agent gonflant s'effectue comme dans les procédés antérieurs. Normalement, on Impregnation of the granules of required dimensions with the blowing agent is carried out as in the previous methods. Normally, we
-9 2567446-9 2567446
utilise un réacteur de mise en suspension, rempli d'eau et maintenu à une température d'environ 104 C. On introduit un agent gonflant sous pression dans le réacteur 20. Généralement, la pression à l'intérieur du réacteur sera comprise entre O et 6,3 kg/cm2. L'injection de pentane s'effectue sur une période d'environ 7 heures à environ 104 C et pendant un cycle de 3 heures supplémentaires à 168 C. Si l'on travaille à pressions plus utilizes a slurry reactor, filled with water and maintained at a temperature of about 104 C. Pressurized blowing agent is introduced into the reactor 20. Generally, the pressure inside the reactor will be between 0 and 6.3 kg / cm2. The pentane injection is carried out over a period of about 7 hours at about 104 ° C. and during a further 3 hours cycle at 168 ° C..
élevées, on peut réduire la durée de l'imprégnation. high, it can reduce the duration of the impregnation.
Selon le procédé de l'invention, on peut également ajouter des According to the method of the invention, it is also possible to add
agents nucléants, des agents gonflants chimiques ou des agents ignifu- nucleating agents, chemical blowing agents or flame retardants
geants, avant le passage du polymère dans la filière 14. Les additifs peuvent également être introduits dans le réacteur de mise en suspension , s'ils sont sensibles à la chaleur, ou s'ils réagissent chimiquement The additives may also be introduced into the slurry reactor, if they are heat sensitive, or if they react chemically.
à température plus élevée.at higher temperature.
On peut préparer le polymère de styrène par tout procédé connu dans l'état de la technique. En fait, dans le procédé de l'invention on peut utiliser du polystyrène à usage général, soit de qualité supérieure ou hors spécification et préparé par d'autres procédés de polymérisation que celui mentionné plus haut. On fait alors passer ce polystyrène dans une extrudeuse pour l'avoir à l'état fondu et on le transporte jusqu'à une filière à fils. Le polystyrene à usage général peut Atre préparé par tout procédé connu comme par exemple une polymérisation en suspension, The styrene polymer can be prepared by any method known in the state of the art. In fact, in the process of the invention it is possible to use general purpose polystyrene, either of higher quality or out of specification and prepared by other polymerization processes than that mentioned above. This polystyrene is then passed through an extruder to have it melt and transported to a wire die. General purpose polystyrene can be prepared by any known method such as suspension polymerization,
une polymérisation en masse continue, comue décrit dans "'Practical Poly- continuous mass polymerization, as described in "Practical Poly-
merization for Polystyrene" de Bishop. merization for Polystyrene "by Bishop.
Cependant, selon un mode d'exécution préféré, on prépare le However, according to a preferred embodiment, the
polystyrène par un procédé continu de polymérisation en masse. polystyrene by a continuous mass polymerization process.
Les procédés masse continue comprennent ceux utilisant un seul réacteur à plusieurs zones de températures, un seul réacteur à mélange en retour Continuous mass processes include those using a single multi-zone temperature reactor, a single back-mixed reactor
à température constante, un réacteur à deux configurations ou à configu- at constant temperature, a reactor with two configurations or with a configuration
ration multiple.multiple ration.
Il faut noter que le procédé selon lequel on prépare le poly- It should be noted that the process according to which the poly-
styrène n'a pas d'action directe sur l'étape de granulation ou celle d'imprégnation. Le polystyrène peut être préparé et mis en suspension styrene has no direct action on the granulation or impregnation step. Polystyrene can be prepared and suspended
à un moment donné et être expansé à un autre moment. at one point and be expanded at another time.
Selon un mode d'exécution préféré, le procédé de polymérisation According to a preferred embodiment, the polymerization process
continue en masse est lié directement à la granulation ainsi qu'à l'inpré- continuous mass is directly related to granulation as well as
gnation avec l'agent gonflant. Un exemple de liaison directe est donné à la Figure 2, dans laquelle l'unité de masse continue 30 comprend un réacteur vertical agité 32 et trois réacteurs horizontaux 34, 36 et 38 gnation with the blowing agent. An example of a direct link is given in FIG. 2, in which the continuous mass unit 30 comprises a stirred vertical reactor 32 and three horizontal reactors 34, 36 and 38.
contenant un serpentin de chauffage 39 pour agir comme échangeur de cha- containing a heating coil 39 to act as a heat exchanger
leur pour contr8ôler la température à l'intérieur du réacteur. La pompe 33 alimente le réacteur 32 en styrène, stocké dans la cuve 40. On ajoute un initiateur de polymérisation dans la conduite 17, avant l'entrée au réacteur 32. La présence d'un initiateur est intéressante pour avoir to control the temperature inside the reactor. The pump 33 supplies the styrene reactor 32, stored in the tank 40. A polymerization initiator is added to the pipe 17, before entering the reactor 32. The presence of an initiator is advantageous for having
un meilleur contrôle sur le poids moléculaire final du polymère formé. better control over the final molecular weight of the polymer formed.
Comme initiateurs on peut utiliser ceux de la famille des peroxydes et As initiators can be used those of the family of peroxides and
peresters comme le peroxyde de benzoyle et le peroctoate de tert-butyl. peresters such as benzoyl peroxide and tert-butyl peroctoate.
Les réacteurs 34, 36 et 38 sont maintenus successivement à des d températures plus élevées au moyent 'échangeur de chaleur en serpentin 39 que l'on peut enlever ou remettre à loisir. L'utilisation d'une zone d'accroissement incrémentel de température permet 1' addition contrôlée ou l'enlèvement de la chaleur de polymérisation, et permet le maintien The reactors 34, 36 and 38 are successively maintained at higher temperatures by means of a serpentine heat exchanger 39 which can be removed or refitted at will. The use of a zone of incremental increase in temperature allows the controlled addition or removal of the heat of polymerization, and allows the maintenance
de la température désirée dans chaque réacteur. L'unité 30 de polymé- the desired temperature in each reactor. The polymer unit 30
risation continue en masse utilise un réacteur multiple et est bien connue Continuous mass conversion uses a multiple reactor and is well known
dans l'état de la technique et ne sera pas plus amplement décrite ici. in the state of the art and will not be further described here.
Après le réacteur 38, le polymère est envoyé au dévolatiliseur 46 pour enlever les volatiles et les monomères résiduels. Le polymère passe ensuite dans un second dévolatiliseur 47 pour enlever les monomères résiduels. Apres le dévolatiliseur 47, on pompe le polymère par la pompe à engrenages 48 pour l'envoyer vers la filière à fils. Le dispositif de découpage 16 est situé à la fin de la filière à fils 14 et permet le découpage des fils en granules. Le reste du procédé décrit à la Figure 2 After reactor 38, the polymer is sent to devolatilizer 46 to remove residual volatiles and monomers. The polymer then passes into a second devolatilizer 47 to remove the residual monomers. After the devolatilizer 47, the polymer is pumped by the gear pump 48 to send it to the wire die. The cutting device 16 is located at the end of the thread die 14 and allows the cutting of the son into granules. The rest of the process described in Figure 2
est similaire à celui de la Figure 1. is similar to Figure 1.
Les conditions opératoires dans la ligne de polymérisation en The operating conditions in the polymerization line in
continu 30 dépendent de la viscosité du styrène, du débit désiré, du nom- 30 depend on the viscosity of the styrene, the desired flow rate, the
bre d'échangeurs et de leur longueur. Les conditions pour la polymérisa- of exchangers and their length. The conditions for the polymerization
tion en continu utilisant un réacteur multiple, sont celles normalement 11- continuously using a multiple reactor, are normally those
utilisées dans l'état de la technique. used in the state of the art.
Selon d'autres procédés pour faire du polystyrène expansible, on n'utilise pas le procédé de polymérisation en continu, mais un procédé en suspension selon lequel on introduit le monomère dans un réacteur à mise en suspension, rempli d'eau et contenant un agent de suspension et un catalyseur. On agite le monomère et l'agent en suspension avec un According to other methods for making expandable polystyrene, the continuous polymerization process is not used, but a slurry process in which the monomer is introduced into a slurry reactor, filled with water and containing an agent. suspension and a catalyst. The monomer and the agent are stirred in suspension with a
dispositif d'agitation'et on réalise la polymérisation. Lorsque la poly- agitation device and the polymerization is carried out. When the poly-
mérisation est complète, on enlève les billes formées dans le réacteur, on les sèche et on les sépare; les billes de dimensions requises sont réintroduites dans un second réacteur de mise en suspension, pour être remises en suspension dans l'eau pour âtre imprégnaes avec du penteaneo D'autres procédés préconisent de réduire la durée des opérations en Merification is complete, the beads formed in the reactor are removed, dried and separated; the balls of the required dimensions are reintroduced into a second suspension reactor, to be resuspended in water for impregnated impregnated with penteaneo Other methods recommend reducing the duration of operations in
introduisant le pentane dans le premier réacteur juste apres la polymgri- introducing the pentane into the first reactor just after the polymer.
sation, car le coût de l'enlèvement des billes de la suspension, leur because the cost of removing the balls from the suspension, their
séchage, la séparation d'avec les billes de bonnes dimensions et la rein- drying, separation from the balls of good dimensions and the kidney
troduction de ces dernières dans le second réacteur de mise en suspension troduction of the latter in the second suspension reactor
est très élevé. Il faut noter qu'une usine ayant un nombre fixn de réac- is very high. It should be noted that a plant with a fixed number of reactors
teurs de mise en suspension pourra produire le double de polystyrène expansible en utilisant le procédé de l'iuvention, puisque la moitié des réacteurs de mise en suspension, normalement utilisés pour la mise en suspension lors de la polymérisation initiale, seront libres pour âtre utilisés pour l'imprégnation avec l'agent gonflanto Anciennement, on croyait que la formation de billes de polymère par un procédé en suspension était nécessaire pour produire des billes rondes. D'une manière surprenante, on a trouvé que les granules produits par coupage rotatif des fils de matériaux thermoplastiques obtenu par polymérisation en masse continue, auront une meilleure forme sphérique lorsqu'ils seront mis en suspension pour la pentanisation. On ne sait pas pour l'instant si la présence d'un agent gonflant conduit a cette forme ronde ou si cela est simplementdf à la suspension dans l'eau, la chaleur ou à une combinaison des trois; cependant, le fait d'arrondir The suspending agents will be able to produce double expandable polystyrene using the process of the invention, since half of the suspending reactors, normally used for suspending during the initial polymerization, will be free for use in impregnation with the swelling agent Formerly, it was believed that the formation of polymer beads by a slurry process was necessary to produce round beads. Surprisingly, it has been found that the granules produced by rotary cutting of the son of thermoplastic materials obtained by continuous bulk polymerization, will have a better spherical shape when they are suspended for pentanization. It is not known for the moment whether the presence of a blowing agent leads to this round shape or if it is simply to the suspension in water, heat or a combination of the three; however, rounding
les billes au cours de la suspension permet de produire les billes dési- the balls during the suspension makes it possible to produce the balls
rées à partir du découpage des fils. De plus, on croit que l'imprégnation -12- de l'agent gonflant dans les granules ne se produirait pas à cause de la densité du granulé et de la faible quantité de milieu de suspension from the cutting of the wires. In addition, it is believed that impregnation of the blowing agent into the granules would not occur because of the granule density and the small amount of suspending medium.
en relation avec la grande dimension du granulé. in relation to the large size of the granule.
D'une manière surprenante, on obtient une imprégnation complète suffisam- Surprisingly, a complete impregnation is obtained sufficiently
ment rapidement selon les conditions de l'invention. quickly according to the conditions of the invention.
Un autre avantage de l'invention réside dans le fait que l'on Another advantage of the invention lies in the fact that one
imprégne que les billes ayant les dimensions requises. impregnates that the balls having the required dimensions.
Dans le procédé de suspension en une étape, toutes les billes étaient imprégnees avec du pentane. Ces billes constituent non seulement un danger lors de leur manipulation, mais elles ne peuvent pas être rebroyees ou même vendues pour d'autres usages, ce qui constitue des In the one-stage suspension process, all the beads were impregnated with pentane. These marbles are not only a hazard when handled, but they can not be regrinded or even sold for other purposes,
coûts supplémentaires.additional costs.
Les exemples suivants sont donnas afin de mieux illustrer The following examples are given to better illustrate
la présente invention mais sans pour autant en limiter la portée. the present invention but without limiting its scope.
Exemple 1.Example 1
On a rempli un réacteur de 253 litres avec de l'eau et on l'a chauffé à 710C. Lorsque l'on était à cette température, on a ajouté du phosphate tricalcique et on a agité pendant 5 minutes. Le polystyrène A 253 liter reactor was filled with water and heated to 710C. When at this temperature, tricalcium phosphate was added and stirred for 5 minutes. Polystyrene
produit dans l'unité de masse continue à réacteur multiple décrite ci- produced in the multiple reactor continuous mass unit described above.
dessus, a été coupé en granules d'approximativement 0,125 cm de longueur et 0,2 cm de largeur au moyen d'un granulateur à découpage dans l'eau et à chaud fabriqué par Farrel Co. On a ensuite introduit les granulés dans le réacteur et on a agité pendant 5 minutes; on a également ajouté un agent de suspension. Après avoir chauffe le réacteur à 104 C, on a above, was cut into pellets approximately 0.125 cm long and 0.2 cm wide by means of a hot-water and hot-cut granulator manufactured by Farrel Co. The granules were then introduced into the reactor and stirred for 5 minutes; a suspending agent was also added. After heating the reactor to 104 C, it was
injecté 12,46 kg de n-pentane sur une période de 7 heures. Après l'injec- injected 12.46 kg of n-pentane over a period of 7 hours. After the injection
tion de pentane, on a chauffé le réacteur à 112 C et on l'a maintenu à cette température pendant 3 heures. Apres ces 3 heures, les granulés imprégnés se présentaient sous forme de billes sphériques. On a refroidi of pentane, the reactor was heated to 112 ° C and maintained at this temperature for 3 hours. After these 3 hours, the impregnated granules were in the form of spherical beads. We cooled
les billes, on les a séchées et retirees pour les tester. the beads, dried and removed for testing.
On a soumis les billes imprégnées à de la vapeur à une tempéra- The impregnated beads were subjected to steam at a temperature of
ture de 115,5 C et à une pression de 0,5 kg/cm2 pendant 280 secondes 115.5 C and at a pressure of 0.5 kg / cm 2 for 280 seconds
pour former des billes pré-expansges. to form pre-expansive beads.
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On met vieillir ces billes pendant Il heures et on les place dans un moule et on les soumet à une injection de vapeur à une température de 146 C et à une pression de 0,84 kg/cm2 pendant 21 secondes. On a laissé refroidir l'article moule, on l'a retiré du moule et on l'a soumis au test de fusion selon lequel l'article moulé est déchiré en pièces pour obtenir unecomparaison du pourcentage de billes quittaient déchirées par rapport au nombre de billes qui- étaient détaches à leur périphérie. L'article moulé produit dans les conditions ci-dessus a un degré de fusion de 85%, c'est-à-dire que 85% des billes exposées sur la couche de séparation These beads are aged for 11 hours and placed in a mold and subjected to steam injection at a temperature of 146 ° C and a pressure of 0.84 kg / cm 2 for 21 seconds. The molded article was allowed to cool, removed from the mold and subjected to the melt test whereby the molded article was torn into pieces to obtain a comparison of the percentage of beads left torn in relation to the number of molds. balls which were detached at their periphery. The molded article produced under the above conditions has a melting degree of 85%, i.e. 85% of the beads exposed on the release layer
étaient déchirées.were torn.
Exemple 2.Example 2
On a répété la procédure décrite à l'exemple 1, excepté que l'on a injecté de la vapeur dans le moule à une tempdrature de 146"C pendant 19 secondes, la pression atteinte étant de 1,05 kg/cm. La valeur trouvée The procedure described in Example 1 was repeated except that steam was injected into the mold at a temperature of 146 ° C for 19 seconds, the pressure reached being 1.05 kg / cm 2. found
en test de fusion était de 75%.in fusion test was 75%.
Exemple 3.Example 3
On a répété la procédure décrite à l'exemple I, excepté que l'on a injecté de la vapeur dans le moule à une température de 146 C pendant secondes, la pression atteinte étant de 11,9 kg/cm2. La valeur trouvge The procedure described in Example I was repeated except that steam was injected into the mold at a temperature of 146 ° C for seconds, the pressure reached being 11.9 kg / cm 2. Find value
au test de fusion était de 45%.the fusion test was 45%.
Les données ci-dessus montrent que les billes de polystyrène expansg produites par le procédé de l'invention, ont des caractéristiques de fusion acceptables, c'est-à-dire un degré de fusion qui est directement contrôlable sur un large intervalle en utilisant les températures et The above data show that the expanded polystyrene beads produced by the process of the invention have acceptable melting characteristics, i.e. a degree of fusion which is directly controllable over a wide range using the temperatures and
pressions adéquates dans le moule.adequate pressures in the mold.
Bien que la présente invention ait été décrite au moyen d'une description Although the present invention has been described by means of a description
détaillée de divers modes d'exécution, elle n'est pas limitée à ceux-ci. of various modes of execution, it is not limited to these.
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