CS232883B1

CS232883B1 - Polyolefin-based flexible expanded material and method of its production

Info

Publication number: CS232883B1
Application number: CS159083A
Authority: CS
Inventors: Jaromir Kosina; Jiri Hawlik; Josef Holda; Emil Smid; Ludek Sterba; Pavel Perina
Original assignee: Jaromir Kosina; Jiri Hawlik; Josef Holda; Emil Smid; Ludek Sterba; Pavel Perina
Priority date: 1983-03-08
Filing date: 1983-03-08
Publication date: 1985-02-14

Abstract

Vynález se týká izolačního a výplňového materiálu, zejména pro sportovní účely a obalovou techniku. Účelem vynálezu je připravit materiál s nízkou měrnou hmotností, s vynikajícími pružnými vlastnostmi, bez tvarových defektů v okrajových partiích i v celém průřezu výrobku. Uvedeného účelu se dosahuje tím, že pružný lehčený materiál má měrnou o hmotnost v rozmezí 0,035 až 0,070 g/cm , jakož i způsobem výroby, podle něhož se směs materiálu, zhomogenizivaná do tvaru předlisku po zesilování v uzavřené dutině formy v lisu při teplotě 170 až 175 % a za tlaku 30 až 35 MPa následně ochladí * na teplotu 115 až Í20 °C a po otevření lisu se nechá při této teplotě z formy volně expandovat do tvaru desky či jiného výlisku.The invention relates to an insulating and filling material, especially for sports purposes and packaging technology. The purpose of the invention is to prepare a material with a low specific gravity, with excellent elastic properties, without shape defects in the edge parts and in the entire cross-section of the product. The stated purpose is achieved by the flexible lightweight material having a specific gravity in the range of 0.035 to 0.070 g/cm , as well as by a production method according to which the material mixture, homogenized into the shape of a preform after reinforcement in a closed mold cavity in a press at a temperature of 170 to 175% and under a pressure of 30 to 35 MPa, is subsequently cooled * to a temperature of 115 to Í20 °C and, after opening the press, is allowed to freely expand from the mold at this temperature into the shape of a plate or other molding.

Description

Předmětem vynalezu je pružný lehčený materiál na bázi sítovaných polyolefinů ve tvaru desek, případně jiných výlisků, jakož i způsob výroby tohoto materiálu.SUMMARY OF THE INVENTION The object of the invention is a flexible cellular material based on crosslinked polyolefins in the form of plates or other moldings, as well as a method for producing this material.

Použití materiálu je vhodné k ochraně exponovaných částí lidského těla před nárazy a údery, například jako výplňový materiál pro různé druhy sportovní výstroje, pro ochranné pracovní pomůcky a pod. Tyto nárazy a údery mohou vyvolávat nejen bolestivé pocity, ale někdy způsobovat i různá poranění. Jak při sportu, tak při jiné činnosti jes ohledem na jedincem vydávanou energii a námahu žádoucí, aby výstroj nebo pomůcky měly co nejnižší hmotnost a jejich používání nekladlo zvýšené ná roky na fyzickou zdatnost uživatele či nesnižovalo jeho‘výkon. Dříve používané výplňové materiály, jako zvířecí chlupy, žíně, drcené lehcené plasty, plst i různě tvarované dílce byly z hle diska hmotnosti nevýhodné, navíc při jejich používání docházelo k jejich postupné destrukci a tím ke snižování ochranných tlumicích účinku. Vlastní výrobní proces, kdy tyto výplňové ma teriály byly do ochranných částí vpravovány ponejvíce ručním pěchováním a cpaním, byl nevýhodný z hlediska vysokého podílu ruční práce i zhoršeného pracovního prostředí. Novější postupy na principu přímého napěňování ochranných prvků z pěnových polyuretanů na předmět se sice vyznačují nízkou pracností, ale v y bud neumožňují zhotovení těchto prvků o měrné hmotnosti pod u,2 gramu na centimetr krychlový nebo jsou technologicky obtíž ně zvládnutelné. Uvedené nevýhody sice Částečně odstraňuje způ sob výroby íenčené polyoief mové tlumicí hmoty na bázi kopolymeru etylén - vinylacetát /čs. AO 158 964 a 201 764/, ale podle popsaných receptur a s ohledem na způsob expanze, kdy materiál po otevření formy v lisu prudce vystřelí všemi směry _o 232 883 — 2 — z formy, nelze zhotovit lehčený materiál o měrné hmotnosti nižší než. 0,078 g/cm-\ Přidá-li se totiž pro snížení měrné hmotnosti do směsi vyšší podíl nadouvadla než je uveden v recepturách ve zmíněných autorských osvědčeních, zvyšuje se nad únosnou mez riziko trháni a destrukce desek z lehčeného materiálu v průběhu jejich expanze, nebot technologický proces se stává nezvládnutelným. Materiál o měrné hmotnosti pod 0,055 g/cm^J nelze tímto způsobem prakticky vůbec v'e tvaru desek nebo jiných výlisků v potřebné kvalitě zhotovit.The use of the material is suitable for the protection of exposed parts of the human body against impacts and impacts, for example as a filling material for various types of sports equipment, for protective working aids and the like. These shocks can cause not only painful feelings, but sometimes also cause various injuries. In both sports and other activities, it is desirable, with respect to the individual's energy and effort, that the equipment or devices should be as low as possible and their use should not impose increased demands on the user's physical fitness or reduce their performance. Previously used filler materials such as animal hair, horsehair, crushed cellular plastics, felt and variously shaped parts were disadvantageous in terms of weight and, in addition, their gradual destruction and thus reduced protective damping effects. The actual production process, when these filling materials were introduced into the protective parts mostly by manual ramming and stuffing, was disadvantageous in terms of a high proportion of manual work and worsened working environment. Recent processes for the direct foaming of polyurethane foam security elements onto an article are characterized by low labor intensity, but either do not allow the manufacture of such elements with a specific gravity below .2 grams per cubic centimeter or are technologically difficult to handle. These disadvantages are, however, partially eliminated by the production process of the envisaged polyoimide damping compound based on the ethylene-vinyl acetate / MS copolymer. AO 158 964 and 201 764], but according to the described recipes and with regard to the method of expansion, when the material fires in all directions _by 232 883 - 2 - from the mold after opening the mold in the press, it is not possible to make lightweight material with a specific gravity. 0.078 g / cm < 3 >. If a higher proportion of blowing agent is added to the mixture to reduce the specific gravity than stated in the recipes mentioned in the said certificates, the risk of tearing and destruction of the sheets of expanded material during their expansion increases the process becomes unmanageable. A material with a specific gravity of less than 0.055 g / cm ^{< 3 >} cannot practically be produced in the form of plates or other moldings in the required quality.

Převážnou většinu uvedených nedostatků odstraňuje předložený vynález vytvořením pružného plastového materiálu s tlumicími a tepelně - izolačními účinky zhotovitelný ve tvaru desek či jiných analogických výlisků aa technicky dobře zvládnutelných podmínek expanze, jehož podstatným znakem je skutečnost, že tato hmota při obsahu 100 hmotnostních dílů polyolefinů /kopolymér etylén - vinylacetát, v němž obsah vázaného vinylacetátu činí 10 až 28 hmotnostních procent, nebo vysokotlaký polyetylén, případně jejich směs/, 3 až 4,5 hmotnostních dílů kysličníku zinečnatého jako aktivátoru rozkladu nadouvadla,The vast majority of these drawbacks are overcome by the present invention by providing a resilient plastic material with damping and heat-insulating effects made in the form of plates or other analogous moldings and technically manageable expansion conditions, the essential feature of which is 100% polyolefin / copolymer ethylene-vinyl acetate in which the bound vinyl acetate content is 10 to 28% by weight, or the high-pressure polyethylene or a mixture thereof, 3 to 4.5 parts by weight of zinc oxide as a blowing agent decomposition agent,

0,8 až 2,0 hmotnostních dílů stearinu, 8 až 11 hmotnostních dílů nadouvadla /např. azodikarbonamid/ a 0,4 až 1,0 hmotnostnich dílů peroxidu má měrnou hmotnost 0,035 až 0,070 g/cm ♦0.8 to 2.0 parts by weight of stearin, 8 to 11 parts by weight of a blowing agent (e.g. azodicarbonamide / a 0.4 to 1.0 parts by weight of peroxide has a density of 0.035 to 0.070 g / cm /

Pro. zvýšení elasticity a pevnostních vlastností je možno do směsi přidat až do 50 hmotnostních dílů přírodního nebo polyizoprénového syntetického kaučuku, počítáno na 100 dílů polyQlefinu. Při řešení technického problému se jako nový uplatňuje. rovněž způsob výroby pružného lehčeného plastového materiálu podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že se směs připravená homogenizací polyolefinů s dalšími chemikáliemi na kalandru nebo v hnětiči a následně zpracovaná do předlisků zesítuje působením teploty za současného rozkladu nadouvadla při 170 až 175 °C a tlaku 30 až 35 MPa, poté se ochladí bud na teplotu 115 až 120 °C přímo ve formě a po otevření lisu se nechá z formy materiál zvolna expandovat nebo na teplotu pod 100 °C a pak je možno pozvolnou expanzi uskutečnit mimo lis a formu ve vhodném zařízení s možností regulace teploty po ohřátí předlisků na teplotu 130 až 140 °C. Pružná lehčená hmota podle vynálezu je oproti dříve popsaným hmotám lépe zpracova3For. Up to 50 parts by weight of natural or polyisoprene synthetic rubber, based on 100 parts of polyQlefin, can be added to the mixture to increase elasticity and strength properties. It is applied as a new one when solving a technical problem. also a process for the production of a flexible expanded plastic material according to the invention, characterized in that the mixture prepared by homogenizing polyolefins with other chemicals on a calender or in a kneader and subsequently processed into preforms is crosslinked by temperature under simultaneous decomposition of the blowing agent at 170-175 ° C and pressure 30 to 35 MPa, then cooled either to 115-120 ° C directly in the mold and after the press is opened, the material is allowed to slowly expand from the mold or to a temperature below 100 ° C and then gradually expanded outside the press and mold in a suitable equipment with the possibility of temperature regulation after heating the preforms to a temperature of 130 to 140 ° C. The elastic expanded mass according to the invention is better processed than the previously described masses

232 883 telná do tvaru desek a podobných výlisků bez defektů v okrajích výrobků i v celém průřezu, má žádanou velmi nízkou měrnou hmotnost 0,035 aái0,070 g/cnP _a vynikající užitné vlastnosti, v čemž spočívá hlavní technický pokrok vynálezu. Lehčený pružný materiál kromě aplikace na ochranné protinárazové výrobky je s ohledem na nízkou měrnou hmotnost, značný podíl uzavřených póru, nízkou, nasákavost a výhodné tepelně izolační vlastnosti s výhodou použitelný i v obalové technice, kde se nedrolí a neláme jako například lehčený polystyrén a částice se tedy nemohou dostat. do zboží, což je důležité zvláště u jemných a přesných přístrojů, dále jej lze použít jako tepelně izolační materiál ve stavebnictví, pro izolace spacích pytlů, kempinkové vybavení, matrace dětských kočárků a postýlek, sportovní žíněnky, vybavení pro vodní sporty atd·232 883, which can be shaped in the form of plates and similar moldings without defects at the edges of the products and over the entire cross-section, has a desirable very low specific gravity of 0.035 and 0.070 g / cnP _and excellent utility properties. In addition to the application to protective impact products, lightweight flexible material, due to its low specific gravity, a large proportion of closed pores, low absorbency and advantageous thermal insulation properties, is also suitable for use in packaging, such as expanded polystyrene and particles. thus they cannot get. for goods, which is especially important for precision and precision devices, it can also be used as thermal insulation material in construction, for sleeping bag insulation, camping equipment, strollers and cots, sports mats, water sports equipment, etc. ·

Pružný lehčený materiál podle vynálezu se vyrábí způsobem podle následujícího popisu:The elastic expanded material according to the invention is produced according to the following description:

Nejprve se zhomogenizuje polyolefin a kysličník zinečnatý, pak se přidá nadouvadlo a stearin a nakonec peroxid. Homogenizace se provádí v hnětiči nebo na kalandru při teplotě 100 až 110 °C. Po skončení homogenizace se směs vypustí z hnětiče nebo se vytáhne z kalandru do folií, z nichž se vysekávají přířezy ve tvaru a velikosti dutiny lisovací formy a v hmotnosti odpovídající požadované hmotnosti finálního lehčeného materiálu. Lisování se provádí v etážových lisech s elektrickým, parním nebo oběhovým vytápěním při tlaku 30 až 35 MPa a při teplotě 170 až 175 °C po dobu nezbytně nutnou k zesítování materiálu a k rozkladu nadouvadla. Lisovací doba je výrazně závislá na tlouštce desek nebo výlisků, například při tlouštce 60 mm je. doba lisování 20 minut. Lisovací forma je stabilně upevněna v lisu. Je výhodné zhotovit dutinu formy s úkosem 45° po obvodu pro snazší vyjímaní předlisků nebo expanzi výrobku. Před vložením předlisků do formy je třeba na povrch formy nanést separační prostředek, nejlépe na bázi silikonového oleje. Po uplynutí stanovené lisovací doby se forma ochladí , včetně obsahu, a předlisky se expandují některým ze způsobů uvedených v následujících příkladech. Takto expandovaný materiál má hladký povrch, je prakticky bez dutin, trhlin a lunkru a jeho měrnáThe polyolefin and zinc oxide are homogenized first, then the blowing agent and stearin are added and finally the peroxide. The homogenization is carried out in a kneader or calender at a temperature of 100 to 110 ° C. After the homogenization is complete, the mixture is discharged from the kneader or drawn from a calender into foils from which cuts in the shape and size of the mold cavity are cut and in a weight corresponding to the desired weight of the final expanded material. The pressing is carried out in multi-stage presses with electric, steam or circulating heating at a pressure of 30 to 35 MPa and at a temperature of 170 to 175 ° C for the time necessary to crosslink the material and to decompose the blowing agent. The pressing time is strongly dependent on the thickness of the plates or moldings, for example at a thickness of 60 mm. pressing time 20 minutes. The press mold is stably fixed in the press. It is preferred to make a mold cavity with a 45 ° bevel circumference to facilitate removal of the preforms or product expansion. Before placing the preforms in the mold, a release agent, preferably based on silicone oil, must be applied to the mold surface. After the specified pressing time, the mold is cooled, including the contents, and the preforms are expanded by any of the methods described in the following examples. This expanded material has a smooth surface, virtually free of cavities, cracks and lunks and its specificity

232 88:232 88:

hmotnost se pohybuje v rozmezí u,035 až 0,070 g/cm^· Lehčený materiál stabilizuje své vlastnosti po ca. 24 hodinách a je pak vhodný k použití do výrobků.weight ranges from u, 035 to 0.070 g / cm ^ · The expanded material stabilizes its properties after approx. 24 hours and is then suitable for use in products.

Příklad 1Example 1

Směs pro výronu lehčeného materiálu se připraví homogenizací za výše uvedených podmínek z následujících lótex, vyjódř® no v hmotnostních dílech:The extrudate composition of the expanded material is prepared by homogenizing under the above conditions from the following lox, expressed in parts by weight:

kopolymér etylén -vinylacetát kysličník zinečnatý kyselina stearová azodikarbonamid Peroximon F 40ethylene-vinyl acetate copolymer zinc oxide stearic acid azodicarbonamide Peroximon F 40

AAND

100100 ALIGN!

0,80.8

2,52.5

B(B)

100100 ALIGN!

4,54,5

2,02,0

Peroximon F 40 je směsí 4^,«' 'di-terc. butylperoxid-dii zopropylbenzenu a 60 % uhličitanu vápenatého /výrobce: firma tóontedison/.Peroximone F 40 is a mixture of 4'-di-tert-butylamine. butyl peroxide-diisopropylbenzene and 60% calcium carbonate (manufacturer: tonedisone).

Po skončeném zesítování a po uplynutí lisovací doby podle uvedeného popisu se forma v uzavřeném stavu ochladí tlakovým vzduchem nn teplotu 115 až 120 °C. Poté se lis otevře a materiál pozvolna expanduje z formy všemi směry, při čemž nárůst je 120 až 150 % v závislosti na použitém stupni lehčení.After the crosslinking is complete and the pressing time as described above has elapsed, the mold is cooled in the closed state by means of compressed air nn temperature of 115 to 120 ° C. Then, the press is opened and the material slowly expands from the mold in all directions, with an increase of 120 to 150% depending on the degree of lightening used.

S výhodou lze ochlazení formy provést též cirkulujícím kapalným médiem, v tomto případě však musí být ve formě kanálky pro průtok chladicí, respektive temperační kapaliny.Advantageously, the mold can also be cooled by a circulating liquid medium, but in this case the channels must be in the mold for the flow of cooling or tempering liquid.

Příklad 2Example 2

Směs se zhomogenizuje, zpracuje do předlisků a zalisuje stejným způsobem jako v příkladu 1 a v popisu pracovního postupu. Po uplynutí lisovací doby doby se forma včetně uvnitř obsaženého materiálu ochladí, nejlépe cirkulující kapalinou, na teplotu pod 100 °C. Zesítované předlisky, případně tablety se vyjmou z formy, vloží se do vhodného, dostatečně prostorné- 5The mixture is homogenized, processed into preforms and pressed in the same manner as in Example 1 and in the process description. After the pressing time has elapsed, the mold, including the material contained therein, is cooled, preferably by a circulating liquid, to a temperature below 100 ° C. The crosslinked preforms or tablets are removed from the mold, placed in a suitable, sufficiently spacious 5

232 883 ho zařízení s možností regulace teploty na Í30 až 140 °C, Za této teploty dochází k expanzi materiálu, jeho růstu všemi směry na desky a výlisky až po dosažení měrné hmotnosti 0,035 až o232 883 equipment with the possibility of temperature control at 3030 to 140 ° C, at this temperature the material is expanded, its growth in all directions on the plates and moldings up to reaching a specific weight of 0.035 to o

, 0,070 g/cm^J podle použité receptury a podle způsobu vedení expanze, Expanzí mimo lisovací zařízení se zvýší produktivita * zařízení, nebot v době lehčení materiálu lze již využít lis k přípravě dalších předlisků.0.070 g / cm ^J, depending on the recipe used and the method of conducting the expansion. Expansion outside the pressing device will increase the productivity of the device, since the press can be used to prepare further preforms at the time of lightening the material.

Claims

1. An elastic cellular material based on chemically crosslinked polyolefin, in particular ethylene-vinyl acetate copolymer or high-pressure polyethylene, or a combination thereof, particularly suitable for sports and camping purposes, for packaging and thermal insulation, characterized in that 100 parts by weight of polyolefin; 3 to 4.5 parts by weight of activator, O, 8-2 parts by weight of stearin, 0.4 to 1 part by weight of peroxide and ^8-1 parts by weight of the blowing agent '11 with the possible addition of natural or synthetic rubber polyizoprénového in amounts up to 50 parts by weight, it has a density of 0.035 to 0.070 g / cm ³ .

2. A method according to claim 1, characterized in that, after crosslinking in a closed mold cavity in a press at 170 to 175 [deg.] C. and at a pressure of 30 to 35 MPa, the homogenized mixture is subsequently cooled to 115 to 35. 120 ° C and after opening the press it is allowed to expand freely from the mold to the shape of a plate or other molding at this temperature.

3. A method of making a flexible cellular material according to item 2 _t wherein the crosslinked preform in a closed mold to a temperature below 100 ° C, after opening of the press is removed from the mold and transferred to a suitable device with adjustable temperature and at 130 to 140 ° C freely expands to a material of final properties.