NO168834B - Stivt termoplast-skum, samt fremgangsmaate for fremstilling derav - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører et skum av en stiv termoplastharpiks som har ultralav tetthet, høy fleksibilitet, god lydisolerende egenskap og god varmeisolerende egenskap, samt en fremgangsmåte for fremstilling av dette skum. Det henvises til krav 1 og 3.

Hittil er stive termoplastharpiksskum blitt utstrakt anvendt som varmeisolerende materialer for vanlige hus og andre bygninger på grunn av slike utmerkede egenskaper som lav varmeledningsevne, lav vannabsorberende egenskap, lett vekt og god forarbeidbarhet. Siden disse skum imidlertid har dårlig fleksibilitet og har stor permanent sammentrykning, for eksempel når disse skum fylles mellom pilarer i bygninger, er det nødvendig å kutte skummene opp i en størrelse som tilsvarer avstanden mellom pilarene og fiksere de oppkuttede skum ved spesielle metall-beslag. I praksis kompenseres ikke avvik i avstanden mellom pilarene, driftseffektiviteten er svært lav, og det kan ikke oppnås en lufttett, varmeisolerende konstruksjon. Videre, siden de er stive, er det nødvendig med en stor kraft for å fyl-

le skummene lufttett, og anvendelse av en stor kraft resulterer i at cellene bryter i stykker. Videre hender det at til og med skummene som sådanne brytes i stykker, og en lufttett, varmeisolerende konstruksjon kan ikke oppnås.

I den senere tid er høyden på hus og bygninger økt, og spesielt i slike bygninger som fleretasjes boligblokker kreves det høy lydisolerende egenskap mellom to naboetasjer. For å løse dette problem er det i den senere tid tatt i bruk en flytende gulvkonstruksjonsmetode hvor en plate av uorganisk fiber anordnes på en gulvbasis, og en betongmørtel avsettes på platen av uorganisk fiber gjennom et vannfast sjikt. Ifølge denne metode benyttes fleksibiliteten til platen av uorganisk fiber,

og fast-utbredende lyder mellom øvre og nedre etasjer reduseres, og den lydisolerende egenskap kan forsterkes. Når de konvensjonelle stive termoplastharpiksskum anvendes ved denne metode, kan det, siden de er stive, ikke oppnås noen tilstrekkelig lydisolerende egenskap.

Som hjelpemiddel for å eliminere de ovenfor nevnte ulemper er det nylig foreslått et skum oppnådd ved mekanisk mykning av et polystyrenskum med redusert tetthet. I dette skum brytes imidlertid, hvis tettheten er lavere enn 20 kg/m , de harpiks-veggdefinerende celler ved den mekaniske mykningsbehandling,

og et såkalt kommuniserende fenomen finner sted. Videre, selv om oppbrytning av celler i et relativt tykt overflatesjikt av skummet reguleres og et tilsynelatende lukketcelleforhold be-dømt fra vannabsorpsjonen, bestemt ved en vanlig målemetode, opprettholdes, brytes celler opp som er til stede i det indre av skummet og er sammensatt av en vegg som er tynnere enn veg-gen i overflatesjiktet, og skummet er mindreverdig med hensyn til varmeisolerende egenskap, og opprettholdelse av den varmeisolerende egenskap i et langt tidsrom og varmeavhengigheten til den varmeisolerende egenskap øker. Videre, hvis den mekaniske mykningsbehandling utføres, myknes skummet som helhet,

og mikroskopisk sett inkluderer cellene i skummet myknede deler og ikke-myknede deler, og de fysikalske egenskaper hos skummet er ikke ensartet i tykkelseretningen eller planretningen til skummet.

Plater eller støpte gjenstander oppnådd ved blåsing av skumbare partikler som inneholder et skummemiddel, flere ganger separat og endelig å bevirke blåsing i en form, anvendes som varmeisolerende, sjokk-absorberende eller lydisolerende materialer. Imidlertid, i et skum som har lav tetthet (høyt blåseforhold) som oppnås ved å øke frekvensen for operasjonen av blåsing av partiklene, siden størrelsen på partiklene i og for seg økes, er lufttett fylling umulig når det dannes en støpt gjenstand, og smeltebindingen blant partiklene er svak i det oppnådde skum. For å oppnå en sterk smeltebinding er det nødvendig å utføre pressfylling og press-støping når en støpt gjenstand formes, og det oppnådde skum er fritt for rynker som det er henvist til i foreliggende oppfinnelse, og er dårlig med hensyn til fleksibilitet og lydisolerende egenskap. Følgelig er, i ovennevnte fremgangsmåte, reduksjon av tettheten begrenset, og tettheten til et skum som kan benyttes i praksis, er 17 kg/m 3 eller høyere.

Imidlertid har det lenge vært ønsket på markedet å utvik-le et stivt termoplastharpiksskum med lav tetthet, høy fleksibilitet og god varmeisolerende egenskap, hvor den varmeisolerende egenskap opprettholdes i lang tid, temperaturavhengigheten til den varmeisolerende egenskap er liten, den lydisolerende egenskap er god og kompresjonsstivningen er redusert.

GB-patent 1.220.155 beskriver endring av de fysikalske egenskaper hos et forløperskum ved en flertrinnsprosess med varmetilførsel i minst ett av trinnene.

Foreliggende oppfinnelse er komplettert som resultat av forskning foretatt på bakgrunn av de ovenfor angitte om-stendigheter. Oppfinnelsen tilveiebringer et nytt og progressivt skum med utmerkede egenskaper som de konvensjonelle varmeisolerende , støtabsorberende eller lydisolerende materialer ikke er i besittelse av.

Mer spesifikt tilveiebringer oppfinnelsen et skum oppnådd ved å skumme en stiv termoplastharpiks, idet skummet har en tetthet (D) på 3 kg/m<3><=> D 17 kg/m<3>, en flercellet struktur inklusive mange rynker som har én ende i grensedelen hvor minst 3 celler støter mot hverandre og strekker seg mot celleveggens sentrale del, en gjennomsnittlig cellediameter (A) på A =

2,0 mm, en andel lukkede celler (B) på B = 50 %, en kinetisk fjærkonstant (K) på K = 40 x IO<6> N/m<3>, og en minste verdi (C), blant 60 %-verdier for kompresjonsstivning bestemt med hensyn til tre retninger som er vinkelrett på hverandre, på C = 25 %.

Videre, ved fremstillingsmetoden i henhold til foreliggende oppfinnelse, benyttes en harpiks med høy permeabilitet for vanndamp og temperaturavhengigheten til permeabiliteten for gasser gjennom harpiksen kombineres med mykningspunktet til harpiksen, hvorved det oppnås et stivt termoplastharpiksskum som har ultralav tetthet og høy fleksibilitet, i hvilket en høy. varmeisolerende egenskap opprettholdes i lang tid, den lydisolerende egenskap er utmerket og kompresjonsstivningen er redusert.

Mer spesifikt, i henhold til et annet aspekt ved foreliggende oppfinnelse, tilveiebringes en fremgangsmåte for fremstilling av et stivt termoplastharpiksskum, som omfatter å oppvarme et skum av en stiv termoplastharpiks i minst 1 minutt i varmt vann som holdes på en temperatur over 85°C, eller i vanndampatmosfære som holdes på en temperatur over 85"C, for å ekspandere skummet, deretter- sammentrekke skummet slik at volumet reduseres til under 70 % av volumet til det endelige skum, og aldre og ekspandere skummet i et tørkekammer ved omgivelsestemperatur (T) på 40°C ^ T < mykningpunktet for harpiksen i minst 24 timer. Derved oppnås et skum med tetthet

(D) på 3 kg/m<3>= D = 17 kg/m<3>, en flercellestruktur som inkluderer mange rynker med én ende i grensedelen hvor minst 3

celler støter mot hverandre og strekker seg mot celleveggens sentraldel, en gjennomsnittlig cellediameter (A) på A = 2,0 mm, en andel lukkede celler (B) på B = 50 %, en kinetisk fjærkonstant (K) på K 5: 40 x IO<6> N/m<3>, og en minste verdi (C), blant 60 %-verdier for kompresjonsstivning bestemt med hensyn til tre retninger vinkelrett på hverandre, på C = 25 %.

Oppfinnelsen skal nå beskrives detaljert under henvisning til de medfølgende tegninger.

Det første strukturelle krav ved foreliggende oppfinnelse er at tettheten (D) til det stive termoplastharpiksskum ligger i området 3 kg/m<3>= D = 17 kg/m<3> og at det stive termoplastharpiksskum er en flercellestruktur som inkluderer mange rynker som har én ende i grensedelen hvor minst tre celler støter mot hverandre og strekker seg mot sentraldelen i celleveggen.

Et konvensjonelt stivt termoplastharpiksskum har vanligvis høy tetthet og er fritt for rynker som det er referert til i foreliggende oppfinnelse, og det er mindreverdig med hensyn til fleksibilitet. Selv hvis tettheten er lav i det konvensjonelle skum, siden det ikke er rynker som referert til i foreliggende oppfinnelse, når en belastning allerede er absorbert i skummet, brytes celler i skummet opp, med det resultat at det tilveiebringes stor kompresjonsstivning og gjenvinningsegenskapen er utilstrekkelig. Videre, hvis det konvensjonelle stive termoplastharpiksskum fylles under kompresjon mellom pilarer i en bygning, er det nødvendig med en stor kompresjonskraft, og pressfyllingen ved manuell drift er vanskelig og driftseffektiviteten er svært lav. Videre brytes skummet som sådant i stykker ved den kompresjonskraft som anvendes for pressfylling, og ikke bare den støtabsorberende egenskap, men også den varmeisolerende egenskap nedbrytes lett.

I motsetning til dette, ved hjelp av den ovennevnte ultralave tetthet og nærværet av rynker, kan skummet i henhold til oppfinnelsen fylles med en liten kompresjonskraft, og siden den spenning som utvikles ved pressfyllingen absorberes av rynkene, kan fylleoperasjonen foretas uten at skummets cellestruktur brytes i stykker. Videre, selv hvis en belastning foretas på skummet, absorberes belastningen av rynkene og kompresjonsstivningen er liten, og derfor har skummet en utmerket gjenvinningsegenskap og kan motstå gjentatt bruk. Videre kan både den støtabsorberende egenskap og den varmeisolerende egenskap opprettholdes ved høye nivåer i lang tid.

For ytterligere å klargjøre betydningen av nærværet av rynkene og måten som rynkene er arrangert på, viser fig. 1 et forstørret fotografi som viser cellestrukturen i skummet i henhold til oppfinnelsen, og et forstørret fotografi som viser cellestrukturen til et sammenligningsskum som er mekanisk rynket.

I skummet i henhold til oppfinnelsen, vist på fig. l-(a), ser man at celleveggen er tynn, og det kan sees mange rynker som har én ende i grensedelen hvor minst 3 celler støter mot hverandre og strekker seg mot celleveggens sentrale del. I motsetning til dette er det, i det mekaniske rynkede skum som er vist i fig. l-(b), rynker til stede som strekker seg i bånd-lignende form, og det observeres en rynke-tilstedeværende del og en rynkefri del. Dette trekk har betydelig innflytelse på fleksibiliteten og kompresjonsstivningen. På bakgrunn av det foran nevnte vil det forstås at den ovennevnte tetthet og rynkestruktur er nødvendig i skummet i henhold til oppfinnelsen.

Selv hvis tettheten i det område som er spesifisert i forbindelse med foreliggende oppfinnelse og rynkestrukturen er som definert i foreliggende oppfinnelse, kan et tilsiktet skum ikke oppnås med mindre kravene til den gjennomsnittlige cellediameter (A) på A = 2,0 mm og andelen av lukkede celler (B) på B = 50 % er tilfredsstilt. Grunnen for dette skal beskrives nedenunder.

Hvis den gjennomsnittlige cellediameter (A) er i området 2,0 mm < A, blir konveksjonen av gass i cellene stor og reduseres den varmeisolerende egenskap drastisk. Hvis andelen av lukkede celler (B) er i området B < 50 %, øker skummets vannabsorpsjon og nedbrytningen av den varmeisolerende egenskap på grunn av absorpsjon av vann økes, og siden opprettholdelsen av den varmeisolerende egenskap er utilstrekkelig, kan skummet praktisk talt ikke anvendes som varmeisolerende materiale. Det foretrekkes at andelen av lukkede celler er i området B = 70 %.

Videre, selv hvis de ovennevnte krav til tetthet, rynke- og cellestruktur er innen omfanget av oppfinnelsen, nødvendiggjør skummet i henhold til oppfinnelsen at den kinetiske fjærkonstant (K) er i området K = 40 x IO<6> N/m<3> og at den minste verdi (C), blant 60 %-verdier for kompresjonsstivning målt med hensyn til tre retninger rektangulære på hverandre, er i området C 5 25 %. Grunnene for dette skal beskrives nedenunder.

Som påpekt tidligere er det, i en slik bygning som en fleretasjes boligblokk, tatt i bruk en flytende gulv-kon-struksjonsmetode hvor et gulv anbringes gjennom et støt-absorberende materiale for å redusere støt som utvikles av støt som gulvet får mellom øvre og nedre etasjer, og den lydisolerende effekt som oppnås ved denne metode, er høyt vurdert. Fig. 2 er et tverrsnittsriss av en hoveddel av et gulv som illustrerer et eksempel på flytende gulv-konstruksjonsmetoden. I dette tilfelle er det flytende gulvs lydisolerende egenskap hoved-sakelig bestemt av den naturlige frekvens (kinetisk fjærkonstant) i flytende-gulvsystemet og tykkelsen til et gulvlegeme 1. Mer spesifikt, i den hensikt å dempe vibrasjoner som utvikles av en stor slagkraft på gulvet ved hjelp av et lydisolerende materiale (støtabsorberende materiale) 2 for å forhindre vibrasjonene fra å bli direkte utbredt til gulvlegemet, er det nødvendig at den kinetiske fjærkonstant hos det flytende gulvsystem blir redusert. Det anses at det vanligvis foretrekkes at den kinetiske fjærkonstant for det flytende-gulvsystem er mindre enn 30 x IO<6>N/m<3>, og jo mindre verdien for den kinetiske fjærkonstant er, desto høyere er effekten. Den kintetiske fjærkonstant for flytende-gulvsystemet bestemmes av den kinetiske fjærkonstant for det lydisolerende materiale 2 og vekten (plantetthet) for en gulvplate 3 med å presse betong eller lignende. Ved et flytende gulv reguleres plantettheten til gulvplaten i området 50-300 kg/m<2> på bakgrunn av stivheten og ut fra et økonomisk synspunkt. I dette tilfelle, for å opprettholde den kinetiske fjærkonstant hos flytende-gulvsystemet på et nivå lavere enn 30 x IO<6> N/m<3>, er det nødvendig at den kinetiske fjærkonstant til det lydisolerende materiale, bestemt i henhold til den målemetode som skal beskrives senere, er 40 x IO<6>N/m<3 >eller mindre (når tykkelsen er 5 cm og plantettheten er 250 kg/m<2>). Et skum som har 60 % kompresjonsstivning som overstiger 25 %, er mangelfull ved det at en påkjenning som for eksempel utvikles i trinnet som omfatter å fylle skummet under kompresjon mellom pilarer, brytes celler opp eller skummet rives opp. Grunnen til at den minste verdi blant verdier for kompresjonsstivning bestemt med hensyn til tre retninger som er rektangulære på hverandre, er spesifisert i forbindelse med foreliggende oppfinnelse er at skummet i henhold til oppfinnelsen kan den fleksibilitetskrevende retning variere alt etter påtenkt bruk. Vanligvis foretrekkes det at fleksibiliteten er i det vesentlige lik i alle retninger.

Det ovenfor omtalte skum i henhold til oppfinnelsen er et nytt skum som hittil ikke har vært tilveiebrakt. Hvis skummet i henhold til oppfinnelsen lamineres med en plastplate, en plastfilm, en treplate, et uorganisk materiale eller en duk, alt etter behov, kan det oppnås et produkt som er utmerket med hensyn til styrke, varmeisolerende egenskap og lydisolerende egenskap, og dette produkt kan få høye effekter.

Med hensyn til fremstillingsmetoden i henhold til oppfinnelsen, blir først et stivt termoplastharpiksskum, fortrinnsvis med tetthet under 200 kg/m<3>, mer foretrukket under 100 kg/m<3>, oppvarmet i minst 1 minutt i varmt vann som holdes på en temperatur over 85°C eller i en vanndampatmosfære som holdes på en temperatur over 85°C. Det varme vann med mer enn 85°C inkluderer naturlig et system som for eksempel varmt vann av 100°C hvor damp og flytende vann ko-eksisterer.

Den ovennevnte oppvarmningsbetingelse er kritisk fordi, hvis temperaturen til varmt vann eller vanndampatmosfære er lavere enn 85°C, endres (reduseres) skummets tetthet vanskelig selv når oppvarmningen utføres i lang tid. Denne betingelse skal nå beskrives under henvisning til figurene 3 og 4.

En ekstruderingsskummet polystyrenplate med en begynnelses-tetthet på 34 kg/m<3> og en tykkelse på 15 mm anbringes i et dampkammer, tettheten reduseres under måling av omgivelses-temperaturen, skummet lages i henhold til fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse, og tettheten til det endelige skum måles. De oppnådde resultater avsettes på en kurve i fig. 3. Denne kurve viser at når blåsing utføres i en dampatmosfære som holdes på 83°C, selv om oppvarmningen utføres i lang tid, blir skummets tetthet ikke endret, men når temperaturen er høyere enn 85"C, reduseres skummets tetthet når oppvarmningstiden er utløpt. Det er vanligvis tilstrekkelig at oppvarmningen utføres ved en temperatur over 85°C i minst 1 minutt. Imidlertid endres oppvarmningstiden alt etter materialet i skummet og tykkelsen på skummet før oppvarmning, men fra et industrisynspunkt foretrekkes det vanligvis et oppvarmningstiden er opp til 60 minutter. Fig. 4 er en kurve som viser tetthetene til endelige skum oppnådd når det samme skum som beskrevet ovenfor oppvarmes ved anvendelse av luft som holdes på 90°C, varmt vann holdt på 90°C og vanndamp holdt på 90°C som varmekilde. Denne kurve viser at nedsettelse av tettheten på skummet forårsakes i varmt vann eller vanndamp, men tettheten reduseres ikke i luft. På bakgrunn av det ovenstående er det ved fremgangsmåten i henhold til foreliggende oppfinnelse nødvendig at oppvarmningen utføres i varmt vann eller vanndamp som holdes på en temperatur over 85"C i minst 1 minutt, fortrinnsvis opp til 60 minutter.

Etter den ovenfor omtalte varmebehandling må skummet straks bli sammentrukket slik at skumvolumet reduseres til mindre enn 70 % av volumet på sluttskummet (selv om volumet akkurat etter oppvarmningen og blåsebehandlingen bør anvendes for sammen-ligningsskyld, anvendes volumet til sluttskummet for sammen-ligning ved foreliggende oppfinnelse, for hvis skummet anbringes i luft akkurat etter oppvarmning, finner sammentrekning sted og målingen av størrelsen blir svært vanskelig, og den målte verdi er som sådan unøyaktig). Grunnen til denne sammentrekning skal nå beskrives.

Hvis volumet til skummet som blir sammentrukket etter oppvarmningen og blåsebehandlingen overstiger 70 % av volumet til sluttskummet, dvs. hvis graden av sammentrekning holdes på lavt nivå, dannes det ikke rynker på celleveggen, eller de er ikke ensartet gjennom hele skummet selv om det danner seg rynker, og et skum som har de tiltenkte egenskaper kan ikke oppnås. I henhold til den ovenfor omtalte tetthetsreduserende metode som er tilpasset her, oppvarmes skumbare artikler som inneholder et skummemiddel og blåses flere ganger separat, og skummet blåses ytterligere i en støpeform slik at størrelsen på skummet etter blåsing ikke endrer seg vesentlig, hvorved det oppnås en plate eller støpt gjenstand. Følgelig inneholder det skum som oppnås i henhold til denne konvensjonelle metode, ikke vesentlig rynker som det er referert til ifølge foreliggende oppfinnelse. Dette vil bli mer fremtredende fra fig. 5 som inkluderer et fotografi (a) av cellestrukturen til det skum som oppnås ved fremgangsmåten i henhold til foreliggende oppfinnelse, og et fotografi (b) av cellestrukturen til det skum som oppnås ved oppvarmning og blåsning av partiklene flere ganger (tre ganger) separat slik at sammentrekning ikke finner sted. I produktet i henhold til foreliggende oppfinnelse som er vist i (a) , er det til stede mange rynker som har én ende i grensedelen hvor minst 3 celler støter opp mot hverandre og strekker seg mot celleveggens sentraldel, men sammenligningsproduktet som er vist i (b) inneholder ikke rynker som det er referert til i forbindelse med foreliggende oppfinnelse.

Ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er det nødvendig at skummet som således er sammentrukket, aldres i et tørkekammer som holdes ved en omgivelsestemperatur (T) på

40°C 1 T < mykningspunktet til harpiksen, fortrinnsvis ved en relativ fuktighet lavere enn 30 %, mer å foretrekke lavere enn 10 %, i minst 24 timer. Grunnen til denne betingelse skal nå beskrives.

Hvis temperaturen (T) til gjenvinningsatmosfæren er lavere enn 40°C, som vist i fig. 6, er en lang tid nødvendig for gjenvinning, og prosessen blir industrielt ufordelaktig. Dette vil også fremtre av fig. 7 som viser en kurve for gassgjennom-trengningen av luft gjennom polystyren. Hvis nemlig temperaturen er 40°C eller høyere, økes mengden av luft som gjennomtren-ger polystyren, og gjenvinningshastigheten til skummet økes. Hvis skummet oppvarmes ved en temperatur høyere enn mykningspunktet for harpiksen, smelter harpiksen samtidig med gjenvin-ningen, og det kan ikke oppnås noe skum. Hvis den relative fuktighet er høy, blir erstatning av vannet i det sammentruk-ne skum med luft vanskelig fremmet, og hvis skummet tas ut fra den oppvarmende atmosfære etter gjenvinningsoperasjonen, finner sammentrekning sted igjen og det er vanskelig å oppnå et skum som er utmerket med hensyn til dimensjonsstabilitet. Aldringstiden bestemmes i henhold til aldringstemperaturen og den tiltenkte tetthet for sluttskummet. Ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen må aldringstiden være minst 24 timer selv i det tilfelle hvor et skum som har en tetthet på 17 kg/m<3 >oppnås og aldringstemperaturen er nær mykningspunktet for harpiksen.

I ovenstående illustrering er luft tatt som et eksempel på den tørkende gjenvinningsatmosfære. Ved foreliggende oppfinnelse kan det istedenfor luft anvendes en uorganisk gass, for eksempel karbondioksydgass, helium eller hydrogen, eller en blanding av en organisk gass med luft alt etter den tiltenkte bruk. Ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen foretrekkes det, for at man skal kunne oppnå god form på produktet, å anbringe en hjelpeplate i oppvarmnings- og blåsetrinnet, sammentreknings-trinnet og aldringstrinnet.

I det tilfelle hvor en retningsegenskap gis de fysikalske egenskaper hos skummet, kan det tas i bruk en metode ved hvilken ekspansjon i en eller to av de laterale, longitudinale og tykkelsesretninger reguleres i en støperamme og ekspansjon fritt tillates i den ene, eller de to, gjenværende retninger.

Som den stive termoplastiske harpiks som det refereres til ved foreliggende oppfinnelse, kan nevnes polymerer av styrentype, f.eks. homopolymerer av styren, metylstyren, etylstyren og klorstyren, kopolymerer av disse alkenylaromatiske forbindel-ser med lett kopolymeriserbare olefinforbindelser, for eksempel maleinsyreanhydrid, akrylsyre og metakrylsyre, gummiforsterkede polymerer, akrylpolymerer som f.eks. polyakrylnitril, polymetylmetakrylat og en akrylnitril/butadien/styren-kopolymer, poly-karbonater, polyfenylenoksyder, stive vinylkloridpolymerer,

samt blandinger av to eller flere av de nevnte polymerer. Det stive termoplastharpiksskum betyr et skum som er oppnådd ved ekstruderingsblåsing, blåsing i en støpeform eller fritt å blå-se polymeren eller polymerblandingen som beskrevet ovenfor ved hjelp av et kjemisk skummemiddel, et fysisk skummemiddel eller en blanding derav. Spesielt foretrukket er et såkalt ekstru-dert skum som oppnås ved smelteknaing av den foran nevnte poly-mer av styrentype med et fysisk skummemiddel, et kjemisk skummemiddel eller en blanding derav i en ekstruder, og ekstruder-ing av smeiten gjennom en T-dyse eller en ringformet dyse.

Et skum oppnådd ved blåsing og smeltebinding av skumbare partikler i en støpeform for å danne en plate eller andre støpte gjenstander inkluderes innen omfanget av skummet i henhold til foreliggende oppfinnelse, men smeltebinding av partiklene er utilstrekkelig mer eller mindre, og den varmeisolerende egenskap ved dette skum er dårligere enn for et skum som oppnås ved ekstruderingsblåsing eller ved blåsing i form av et ark. Formen av det stive termoplastskum som anvendes ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen er ikke spesielt begrenset, men et skum som har en platelignende form, en kvadratisk pilar-lignende form eller en arklignende form anvendes fordelaktig. For å opprettholde den nøyaktige dimensjon på sluttskummet foretrekkes det spesielt at tykkelsen på startskummet er mindre enn 50 mm. Videre kan skummet inkorporere i seg vanlige addi-tiver som f.eks. et kjernedannelsesmiddel, et smøremiddel, et farvemiddel, et ultrafiolett absorberende middel, samt et anti-statisk middel hvis dette er nødvendig.

Ved foreliggende oppfinnelse bestemmes skummets tetthet, den gjennomsnittlige cellediameter, en andel lukkede celler, den kinetiske fjærkonstant, 60 %-kompresjonsstivning og mykningspunktet for harpiksen ved metoder som er beskrevet nedenunder.

Skumtetthet: JIS A-9511

Gjennomsnittlig cellediameter: I henhold til metoden i JIS K-6402 måles cellediameteren med hensyn til hver av tykkelsesretningen til skummet og de laterale og longitudinale retninger som er rektangulære på tykkelsesretningen på samme plan, og middelverdien beregnet.

Andel av lukkede celler: En andel lukkede celler bestemmes ved hjelp av målemetoden ASTM D-2856 (verdien av åpne celler i overflatelaget til prøven er inkludert). Hver overflate av prøven kuttes av i en tykkelse som tilsvarer 1/20 av den opprinnelige tykkelse i en tykkelsesretning på nevnte overflate, og en andel lukkede celler bestemmes igjen. Denne operasjon gjentas n ganger, og middelverdien beregnes. Selv om repetisjonsfrekvensen foretrekkes å være så stor som mulig, er den begrenset av størrelsen på den opprinnelige prøve. Derfor bør repetisjonsfrekvensen n være minst 3.

Kinetisk fjærkonstant: Den kinetiske fjærkonstant

bestemmes av følgende testmetode.

(i) Testapparatur:

I denne testapparatur, som illustrert i fig. 8, blir et teststykke 9 av syntetisk harpiksskum anbrakt på en trykksylinder 10, og en belastningsplate 11 anbringes på denne. En frekvens-pick-up 12 forbundet med en bølgefor-met registreringsinnretning 14 er anordnet på belastnings-platen 11. En forsterker 13 er anbrakt mellom bølgeform-registreringsinnretningen 14 og frekvens-pick-up 12. (a) Størrelse på syntetisk harpiksskum-teststykke 9:

500 mm x 500 mm x 50 mm (tykkelse)

(b) Trykksylinder 10:

Planheten er mindre enn 1 mm, inklinasjonsvinkelen mot horisontalplanet er innenfor _+l°, og trykksylinderen har en tilstrekkelig effektiv masse.

(c) Belastningsplate 11:

Planheten er mindre enn 0,2 mm, platen har en kvadratisk form med en side på 300 mm _+ 3 mm, massen er 22,5 kg (= 250 kg/m 2) med feilgrense innenfor +1 %, og en skade-lig bøyningsvibrasjon kommer ikke i stand.

(d) Frekvens pick-up 12:

En pick-up med så liten vekt som mulig anvendes slik at det ikke bibringes noen innflytelse på den dempede oscillasjon.

(e) Frekvens-bølgeform-registreringsinnretning:

En innretning som muliggjør observasjon av bølgefor-men av den naturlige frekvens anvendes.

(ii) Målemetode:

En gummi-baseball slippes fritt ned på sentrum av be-lastningsplaten 11 i vertikal retning fra en høyde av ca. 0,8 m for å forårsake vibrasjon, og bølgeformen observeres. (iii) Metode for beregning av kinetisk fjærkonstant pr- arealenhet: Minst 2 perioder T(T^, T2 ...) avleses mellom tilstøtende topper i en dempet bølgeform 15 av den frekvens som er blitt en fri vibrasjon som vist i fig. 9, og den kinetiske fjærkonstant K pr. arealenhet beregnes ut fra middelverdien til de således avleste perioder i henhold til følgende ligning:

m = massen av belastningen pr. arealenhet

(250 kg/m<3>)

Tn = middelverdien (sekunder) for de naturlige perioder.

60 % kompresjonsstivning : Ifølge metoden JIS K-6767.

Mykningspunkt for harpiksen: AS TM D-1525

De egenskaper som det er referert til i forbindelse med foreliggende oppfinnelse er vurdert ved hjelp av de følgende metoder og karakterer.

I. Støtabsorberende egenskap:

I-l. Støtabsorberende egenskap (1) (kompresjonsstivning): Vurderingsmetode: I henhold til JIS K-6767 (kompresjons-testmetoden) , måles 60 %-kompresjonsstivningen med hensyn til tykkelsesretningen til skummet og to retninger, dvs. longitudinal og lateral retning, vinkelrett på hverandre på samme plan og vinkelrett på tykkelseretningen, og vurderingen er gjort basert på minimumsverdien (C).

Vurderingskarakter:

1-2. Støtabsorberende egenskap (2) (Kinetisk støtabsor-berende karakteristikk): Vurderingsmetode: I henhold til metoden JIS Z-0235 (vurdert under statisk påkjenning som er minst 0,02 kg/cm<2>), målingen utføres ved en tykkelse på 50 mm (hvis tykkelsen er mindre enn 50 mm, legges teststykker oppå hverandre slik at tykkelsen økes til 50 mm) , og den maksimale retardasjonshastighet (G) bestemmes når foldingen utføres 2-5 ganger, og vurderingen gjøres basert på middelverdien for denne maksimale retardasjonshastighet. Det tilfelle hvor den statiske påkjenning er mindre enn 0,02 kg/cm<2> er indikert ved merket

Vurderingskarakter:

1-3. Støtabsorberende egenskap (3) [Fyllingsbearbeid-barhet (lav kompresjonspåkjenningskarakteristikk)]: Vurderingsmetode: Påkjenningen under et 10 % kompresjons-strekk.måles med hensyn til tykkelsesretningen til skummet og.

de to retninger, dvs. longitudinal og lateral retning, vinkelrett på hverandre på samme plan og vinkelrett på tykkelse - retningen, i henhold til JIS K-6 76 7 (kompresjonskrypetestmeto-den), og vurderingen gjøres basert på den minste verdi (P)

blant de verdier som oppnås med hensyn til de tre retninger.

Vurderingskarakterer:

1-4. Bøyningsdefleksjon:

Vurderingsmetode: I henhold til metoden JIS A-9511, testen utføres og vurderingen gjøres basert på den maksimale defleksjon (y) bestemt i henhold til følgende ligning:

hvor P: maksimal belastning (kg)

l: spennavstand (cm)

b: bredde på teststykket (cm)

h: tykkelse på teststykket (cm)

E: bøyemodul (kg/cm <2>)

y: maksimal defleksjon (cm)

II. Varmeisolasjonsegenskaper:

II-l. Varmeledningsevne.

Vurderingsmetode: Varmeledningsevnen (X) ved 0°C måles i enheter Kcal/m • hr°C ved hjelp av metoden ASTM C-518, og vurderingen gjøres basert på den oppnådde verdi.

Vurderingskarakterer:

II-2. Temperaturgradient for varmeledningsevne: Vurderingsmetode: På samme måte som for tilfellet II-l, i henhold til metoden ASTM C-518, måles varmeledningsevnen

ved to temperaturer eller mer (15°C, 35°C og 55°C) i forbindelse med foreliggende oppfinnelse) og temperaturgradienten (X) til varmeledningsevnen bestemmes og vurderingen gjøres basert på denne temperaturgradient.

Vurderingskarakterer:

III. Lydisolasjonsegenskap:

Vurderingsmetode: Målingen utføres ved hjelp av gulvstøylydnivåmålemetoden JIS A-1418, og vurderingen gjøres i henhold til den karaktersetting som er gitt for den lydisolerende egenskap for gulvstøylyd, spesifisert i JIS A-1419.

Et prøvestykke lages til ved å legge et platelignende skum med tykkelse 50 mm uten noen klaring på et bygningsgulvlegeme av konstruksjon RC, ved påføring av en polyetylenfilm med tykkelse 100 Mm på skummet, påføring av en betongmørtel i en tykkelse av 50 mm på polyetylenfilmen, aldring i 1 uke og anbringelse av et nålstukket teppe med tykkelse 3 mm på betongmørtelen,

og gulvstøylydnivået måles.

Vurderingskarakterer:

Ekempel 1 og sammenligningseksempel 1

Ekstruderte polystyrenskum med tykkelse 25 mm, bredde 400 mm, lengde 700 mm og tetthet 22-28 kg/m 3 ble anbrakt i en varmeovn, og oppvarmningsmediet, oppvarmningstemperaturen og oppvarmningstiden ble endret som angitt i tabell 1-1 mens ald-ringsbetingelsene ble holdt konstant. I hvert forsøk ble aldringen utført i luft som ble holdt på 75°C i 120 timer. Strukturene til de oppnådde skum og vurderingsresultatene er oppsummert i tabell 1-2 og tabell 1-3.

Eksempel 2 og Sammenligningseksempel 2

Ekstruderte skum med tykkelse 15 mm, bredde 300 mm,

lengde 500 mm og tetthet 2 5-110 kg/m 3 ble anbrakt i en varmeovn som i eksempel 1 og sammenligningseksempel 1. Oppvarmningsmediet ble begrenset til damp eller varmt vann, og oppvarmningstemperaturen ble justert til 90 eller 100°C, og oppvarmningen ble utført i 15 eller 30 minutter. De samme aldrings-betingelser ble anvendt i alle forsøk (se tabell 2-1) . For-holdet mellom volumet til det engangssammentrukne skum og volumet for skummet etter fullførelse av aldringen ble undersøkt. Strukturene til de oppnådde skum og evalueringsresultatene er oppsummert i tabell 2-2 og tabell 2-3. Som vist i tabell 2-1, var de anvendte harpikser polystyren, polymetylmetakrylat og en styren/metakrylsyre-kopolymer.

Eksempel 3 og Sammenligningseksempel 3

Ekstruderte polystyrenskum med tetthet 22-28 kg/m 3 og

med samme størrelse som for de prøver som ble anvendt i eksempel 1 og sammenligningseksempel 1 ble oppvarmet og blåst under begrensede betingelser (oppvarmningsmedium, oppvarmningstempe-ratur og oppvarmningstid) og aldret under varierende betingelser (temperatur og tid) (se tabell 3-1). Strukturene til de

oppnådde skum og vurderingsresultatene er oppsummert i tabell 3-2 og tabell 3-3. De anvendte polystyrener var to slag som varierer! mykningspunktet.

Eksempel 4 og sammenligningseksempel 4

For å klargjøre at skummet i henhold til foreliggende oppfinnelse er i besittelse av alle de egenskaper som det her er referert til og hvor skummet i henhold til foreliggende oppfinnelse er karakteristisk i forhold til kommersielt tilgjengelige produkter, ble de følgende skummede plater vurdert ved hjelp av de vurderingsmetoder som er beskrevet i teksten. Vurderingsresultatene er oppsummert i tabell 4-1 og tabell 4-2.

Skum (representative) i henhold til foreliggende oppfinnelse:

Prøver nr. 1, 15 og 22

Kommersielt tilgjengelige produkter:

Ved hjelp av den ovenfor omtalte karakteristiske struktur tillater foreliggende oppfinnelse skummet å ha høy fleksibilitet, utmerket varmeisolerende egenskap, god lydisolerende egenskap og redusert kompresjonsstivning, og skummet i henhold til oppfinnelsen kan med fordel anvendes som varmeisolerende og lydisolerende materiale eller støtabsorberende materiale for gulv, vegg eller tak i bygninger. Følgelig er foreliggende oppfinnelse svært fordelaktig ut fra et industrielt synspunkt.

Kort beskrivelse av tegningene

Fig. l-(a) er et forstørret fotografi som viser cellestrukturen til produktet i henhold til oppfinnelsen. Fig. l-(b) er et forstørret fotografi som viser cellestrukturen til et sammenligningsprodukt. Fig. 2 er et diagram som viser et eksempel på konstruksjonsmetoden med flytende gulv. Fig. 3 er en kurve som viser reduksjonstUstanden for skummets tetthet ved oppvarmning og blåsing. Fig. 4 er en kurve som viser reduksjonstilstanden for tettheten i forskjellige oppvarmningsmedier. Fig. 5-(a) er et forstørret fotografi som viser cellestrukturen til produktet i henhold til oppfinnelsen. Fig. 5-(b) er et forstørret fotografi som viser cellestrukturen til et sammenligningsprodukt. Fig. 6 er en kurve som viser gjenvinningstilstanden til skummet ved forskjellige aldringstemperaturer. Fig.' 7 er en kurve som viser et eksempel på temperaturavhengigheten av gjennomtrengning av vanndamp gjennom en polystyrenvegg. Fig. 8 og fig. 9 er dia-grammer som illustrerer fremgangsmåten for måling av den kinetiske fjærkonstant.

Claims (3)

1. Skum oppnådd ved oppskumming av en stiv termoplastharpiks og som har en flercellet struktur som omfatter rynkede celle-vegger , karakterisert ved at det har en tetthet (D) på 3 kg/m<3>= D = 17 kg/m<3>, en flercellet struktur som inkluderer mange rynker som har én ende i grensedelen hvor minst 3 celler støter mot hverandre og strekker seg mot den sentrale del i celleveggen, en gjennomsnittlig cellediameter (A) på A = 2,0 mm, en andel lukkede celler (B) på B = 50 %, en kinetisk fjærkonstant (K) på K = 40 x IO<6> N/m<3>, og en minsteverdi (C), blant 60%-verdier for kompresjonsstivning bestemt med hensyn på tre retninger vinkelrett på hverandre, på C = 25%.

2. Skum som angitt i krav 1, karakterisert ved at harpiksen er valgt fra gruppen som består av polystyren, polymetyImetakrylat og styren/metakrylsyre-kopolymer.

3. Fremgangsmåte for fremstilling av et stivt termoplastharpiksskum som angitt i krav 1, ved å ekspandere og sammentrekke skummet, karakterisert ved å oppvarme et skum av en stiv termoplastharpiks i minst 1 minutt i varmt vann som holdes ved en temperatur over 85° C, eller en vanndampatmosfære som holdes ved en temperatur over 85°C, for å ekspandere skummet, deretter sammentrekke skummet slik at volumet blir mindre enn 70% av volumet til det endelige skum, og aldre og ekspandere skummet i et tørkekammer ved en omgivelsestemperatur (T) på 40°C = T < mykningspunktet til harpiksen i minst 24 timer.