PL187967B1

PL187967B1 - Miękkie poliolefinowe tworzywo piankowe o zamkniętych komórkach oraz sposób wytwarzania miękkiego poliolefinowego tworzywa piankowego o zamkniętych komórkach

Info

Publication number: PL187967B1
Application number: PL31842797A
Authority: PL
Inventors: Peter Bruijnen; Ulrich Scholbe
Original assignee: Alveo Ag
Priority date: 1996-02-13
Filing date: 1997-02-12
Publication date: 2004-11-30
Also published as: EP0790273B2; DE59711757D1; EP0790273B9; PL318427A1; EP0790273A3; HUP9700376A2; HU9700376D0; EP0790273A2; EP0790273B1; HUP9700376A3; CZ296454B6; DE19605266A1; CZ38497A3; ATE270689T1

Abstract

1. Miekkie poliolefinowe tworzywo piankowe o zamknietych komórkach, znamienne tym, ze zawiera 2-10% wagowych pigmentu aluminiowego odbijajacego promieniowanie podczerwone i charakteryzuje sie przewodnoscia ciepla w temperaturze 40°C 0,035 W/mK lub mniejsza. 6. Sposób wytwarzania miekkiego poliolefinowego tworzywa piankowego o zam- knietych komórkach charakteryzujacego sie przewodnoscia ciepla w temperaturze 40°C 0,035 W/mK lub mniejsza, znamienny tym, ze jedna lub wiecej poliolefin miesza sie z pigmentem aluminiowym odbijajacym promieniowanie podczerwone w ilosci 2-10% w stosunku do tworzywa, srodkiem spieniajacym i ewentualnie ze zwyklymi dodatkami i wytlacza sie, albo skladniki miesza sie bezposrednio w stopie w wytlaczarce i wytlacza sie, po czym otrzymana tasme ewentualnie sieciuje sie i na koniec spienia sie. PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest więc miękkie poliolefinowe tworzywo piankowe o zamkniętych komórkach, o dobrych właściwościach zatrzymywania ciepła, charakteryzujące się zawartością 2-10% wagowych pigmentu aluminiowego, odbijającego promieniowanie podczerwone i wartością przewodności ciepła λ, w temperaturze 40°C 0,035 W/mK lub mniejszą.

Miękkie tworzywo piankowe według wynalazku zawiera pigment aluminiowy odbijający promieniowanie podczerwone. Pigment aluminiowy odbija promieniowanie podczerwone w zakresie promieniowania cieplnego i obniża w ten sposób przewodność cieplną. Korzystne są pigmenty aluminiowe, które mają postać płytek, gdyż dzięki temu posiadają wystarczająco duże powierzchnie odbijające.

Pigmenty odbijające promieniowanie podczerwone mają zwykle wielkość cząstek w zakresie od 0,1 do 100 pm, korzystnie 1 do 100 pm.

Jako materiał podstawowy dla miękkiego tworzywa piankowego według wynalazku stosuje się poliolefiny, które prowadzą do elastycznego materiału piankowego, według definicji przepisów DIN 7726. Odpowiednimi poliolefinami są homopolimery etylenu, jak polietylen o niskiej gęstości, polietylen o średniej gęstości i polietylen o wysokiej gęstości, kopolimery etylenu z innymi olefinami o 3 do 8 atomach węgla, kopolimery etylen-octan winylu, kopolimery etylen-butadien, kopolimery etylen-chlorek winylu, kopolimery etylen-akrylany i kopolimery etylen-metakrylany. Poliolefiny korzystnie mają średni ciężar cząsteczkowy od 10 000 do 100 000. Miękkie poliolefinowe tworzywo piankowe według wynalazku składa się korzystnie z jednej lub więcej poliolefin, przy czym poliolefinę stanowi homopolimer etylenu lub kopolimer etylenu z inną poliolefiną o 3 do 8 atomach węgla, kopolimer etylen-alkohol winylowy lub kopolimer etylen-(met)akrylan, albo ich mieszanina.

Miękkie poliolefinowe tworzywo piankowe według wynalazku jest wyjątkowo drobnokomórkowe i posiada równomierne drobne komórki, które dzięki rozciąganiu są owalne. Średnia wielkość komórek w kierunku dłuższej osi wynosi od 0,30 do 0,60 mm, a w kierunku krótszej osi od 0,20 do 0,40 mm.

Miękkie poliolefinowe tworzywo piankowe według wynalazku ma korzystnie postać taśmy, płyty, izolacji rurowej lub kształtki.

Przedmiotem wynalazku jest również sposób wytwarzania miękkiego poliolefinowego tworzywa piankowego o zamkniętych komórkach charakteryzującego się przewodnością ciepła w temperaturze 40°C 0,035 W/mK lub mniejszą. Sposób ten charakteryzuje się tym, że jedną lub więcej żywic poliolefinowych według powyżej podanej definicji miesza się z pigmentem aluminiowym odbijającym promieniowanie podczerwone w ilości 2-10% w stosunku do tworzywa, z jednym lub więcej środków spieniających i ewentualnie z dalszymi dodatkami, jak pigmenty, środki tworzące pory, środki antyutleniające, pomocnicze środki sieciujące

187 967 i środki chroniące przed paleniem. Mieszaninę miesza się wstępnie na sucho, po czym kieruje się do wytłaczarki, albo miesza się w stanie stopionym w wytłaczarce i wytłacza się, po czym otrzymaną taśmę ewentualnie sieciuje się i na koniec spienia się. Temperaturę przy tym kontroluje się tak aby polimer lub polimery stopiły się, ale nie uległ rozkładowi środek spieniający. Przez wytłaczanie otrzymuje się matrycową taśmę poliolefinową, w której wszystkie składniki są dokładnie rozprowadzone i homogenicznie zmieszane.

Jako środek spieniający stosuje się zwykły, organiczny środek spieniający, który przez rozkład przy ogrzewaniu uwalnia gazy. Przykłady takich środków spieniających stanowią N,N'-dinitrozopentametylenotetraamina, azodikarbonamid i inne. Dla celów niniejszego wynalazku środek spieniający nie jest krytyczny i nadają się wszelkie tego typu środki spieniające, które prowadzą do tworzenia zamkniętych porów. Dodawana ilość środka spieniającego zależy od pożądanego stopnia spienienia i przykładowo, jeśli powinien być osiągnięty stosunek spienienia 30, wynosi około 15 części wagowych organicznego środka spieniającego na 100 części wagowe poliolefinowej żywicy.

Żywicę poliolefinową sieciuje się, korzystnie przed spienianiem. Szczególnie korzystną metodą sieciowania jest sieciowanie fizyczne przy pomocy promieniowania jonizującego, jak promieniowanie (5, promieniowanie y, promieniowanie neutronowe lub elektronowe. Przy pomocy sieciowania fizycznego daje się osiągnąć sieciowanie kontrolowane. Z drugiej strony możliwe jest też dodanie do mieszaniny chemicznego środka sieciującego i dokonanie chemicznego sieciowania przed spienianiem. W sposobie według wynalazku otrzymaną przez wytłaczanie taśmę z żywicy poliolefinowej, środka spieniającego i ewentualnie obecnych dodatków spienia się i utrzymując taśmę w położeniu pionowym lub horyzontalnym, wstępnie podgrzewa się do temperatury niższej od temperatury rozkładu środka spieniającego i na koniec szybko ogrzewa się do temperatury spieniania, a spienioną taśmę ewentualnie gwałtownie rozciąga się i chłodzi.

W celu usieciowania wytłoczoną taśmę matrycową, po schłodzeniu jej na walcach kalandrujących, korzystnie sieciuje się promieniowaniem elektronowym. Dawka powierzchniowa korzystnie mieści się w zakresie od 0,5 do 20 Mradów, zwłaszcza 0,5 do 5 Mradów, przy czym na całej taśmie stosuje się równomierną dawkę, aby przy następnym spienianiu osiągnąć równomierną strukturę komórek.

W następnym etapie postępowania usieciowaną taśmę matrycową poddaje się spienianiu z wytworzeniem miękkiej, elastycznej taśmy ze spieniowego tworzywa poliolefinowego.

Do wytworzenia miękkiej taśmy poliolefinowej ze spienionego tworzywa według wynalazku korzystnie stosuje się sposób opisany w DE-A-1 947 589.

Przy tym sieciuje się taśmę powstałą przez zmieszanie wszystkich składników i wytłaczanie, bądź przez zmieszanie wszystkich składników i kalandrowanie, usieciowaną taśmę, znajdującą się w położeniu pionowym lub horyzontalnym, najpierw wstępnie podgrzewa się i w komorze spieniania spienia się, również w położeniu pionowym lub horyzontalnym.

Komorę spieniania korzystnie stanowi pionowy piec, do którego wstępnie podgrzana usieciowaną taśma matrycowa wchodzi od góry. W piecu ogrzewa się ją gorącym powietrzem i/lub promieniowaniem podczerwonym, co umożliwia równomierną kontrolę procesu spieniania, tak aby tworzyła się piana o gładkiej powierzchni i równomiernej strukturze komórek. Spieniona taśma wychodzi z dolnego końca pieca, i jest następnie korzystnie rozciągana w celu uzyskania orientacji pigmentów odbijających, a na koniec jest chłodzona na walcach kalandrujących.

Wytworzona tym sposobem miękka taśma z poliolefmowego tworzywa piankowego według wynalazku posiada właściwości zatrzymywania ciepła, jakich nie można by uzyskać przy pomocy samego dodatku pigmentu.

Tak wytworzona taśma z tworzywa piankowego może być następnie mechanicznie dzielona, lub poddana dalszemu termicznemu formowaniu w celu wytworzenia kształtek o dowolnym pożądanym kształcie.

187 967

Wynalazek dokładniej objaśniają poniższe przykłady.

Przykład I

Mieszaninę 44% wagowych polietylenu o niskiej gęstości (d = 9,2, MF = 1,4), 7,5% wagowych proszku aluminiowego w postaci dyspersji 40 części wagowych proszku aluminiowego o wielkości cząstek od 10 pm w 60 częściach wagowych polietylenu o niskiej gęstości, 13,5% wagowych środka chroniącego przed zapaleniem w postaci wstępnej mieszaniny 50 części wagowych organicznego związku bromowego i 25 części wagowych tlenku antymonu, zdyspergowanych w 25 częściach wagowych polietylenu o niskiej gęstości, 25% wagowych środka spieniającego, składającego się z 50 części wagowych azodikarbonamidu, zdyspergowanego w 50 częściach wagowych polietylenu, 3% wagowych mieszaniny tlenku cynku (aktywator środka spieniającego) w polietylenie i fenolowego środka antyutleniającego (Irganox 1010) wytłaczano z wytłaczarki dwuślimakowej o równomiernych obrotach. Otrzymaną taśmę (o grubości 1,25 mm) naświetlano promieniowaniem elektronowym, tak aby absorbowana dawka wynosiła 1,8 Mrada. Taśmę spieniono w wyżej opisanym piecu pionowym w temperaturze 230°C do gęstości około 28 kg/m³ i grubości 3 mm.

Utworzone tworzywo piankowe miało przewodność ciepła 0,034 W/mK (według DIN 52 612) i spełniało test zapalności według DlN 4102 B-2.

Przykład II

69% wagowych polietylenu o niskiej gęstości o wielkości cząstek mniejszej niż 1 mm, 14% wagowych azodikarbonamidu, 1,5% wagowych stearynianowego środka pomocniczego ułatwiającego przeróbkę, 11,5% wagowych środka chroniącego przed zapaleniem (organicznego związku bromowego i tlenku antymonu zmieszanych w stosunku 2 : 1) i 3% wagowych proszku aluminiowego mieszano w mieszalniku około 30 minut. Po dokładnym wymieszaniu materiał wprowadzano do jednoślimakowej wytłaczarki i w temperaturze 140°C wytłaczano jako płaską taśmę o grubości około 2 mm. Taśmę naświetlano promieniowaniem elektronowym absorbowaną dawką 2 Mradów. Naświetloną taśmę spieniano w wyżej opisanym pionowym piecu do spieniania do grubości 5 mm i gęstości około 30 kg/m3. Utworzone tworzywo piankowe miało przewodność ciepła 0,035 W/mK i spełniało test palności według DIN 4102 B-2.

187 967

Departament Wydawnictw UP RP Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Miękkie poliolefinowe tworzywo piankowe o zamkniętych komórkach, znamienne tym, że zawiera 2-10% wagowych pigmentu aluminiowego odbijającego promieniowanie podczerwone i charakteryzuje się przewodnością ciepła w temperaturze 40°C 0,035 W/mK lub mniejszą.
2. Miękkie poliolefinowe tworzywo piankowe według zastrz. 1, znamienne tym, że składa się z jednej lub więcej poliolefm, przy czym poliolefinę stanowi homopolimer etylenu lub kopolimer etylenu z inną poliolefiną o 3 do 8 atomach węgla, kopolimer etylen-alkohol winylowy lub kopolimer etylen-(met)akrylan, albo ich mieszanina.
3. Miękkie poliolefinowe tworzywo piankowe według zastrz. 1 albo 2, znamienne tym, że zawiera odbijający promieniowanie podczerwone pigment aluminiowy w postaci płytek.
4. Miękkie poliolefinowe tworzywo piankowe według zastrz. 1, znamienne tym, że ma jednorodne drobne komórki o długości wzdłuż dłuższej osi od 0,30 do 0,60 mm i długości wzdłuż krótszej osi od 0,20 do 0,40 mm.
5. Miękkie poliolefinowe tworzywo piankowe według zastrz. 1, znamienne tym, że ma postać taśmy, płyty, izolacji rurowej lub kształtki.
6. Sposób wytwarzania miękkiego poliolefmowego tworzywa piankowego o zamkniętych komórkach charakteryzującego się przewodnością ciepła w temperaturze 40°C 0,035 W/mK lub mniejszą, znamienny tym, że jedną lub więcej poliolefm miesza się z pigmentem aluminiowym odbijającym promieniowanie podczerwone w ilości 2-10% w stosunku do tworzywa, środkiem spieniającym i ewentualnie ze zwykłymi dodatkami i wytłacza się, albo składniki miesza się bezpośrednio w stopie w wytłaczarce i wytłacza się, po czym otrzymaną taśmę ewentualnie sieciuje się i na koniec spienia się.
7. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że taśmę sieciuje się, przy czym sieciuje się fizycznie przy pomocy promieniowania elektronowego.
8. Sposób według zastrz. 6 albo 7, znamienny tym, że otrzymaną przez wytłaczanie taśmę z żywicy poliolefinowej, środka spieniającego i ewentualnie obecnych dodatków spienia się i utrzymując taśmę w położeniu pionowym lub horyzontalnym, wstępnie podgrzewa się do temperatury niższej od temperatury rozkładu środka spieniającego i na koniec szybko ogrzewa się do temperatury spieniania, a spienioną taśmę ewentualnie gwałtownie rozciąga się i chłodzi.

Wynalazek dotyczy elastycznego, miękkiego poliolefmowego tworzywa piankowego o zamkniętych komórkach, które wykazuje doskonałe właściwości zatrzymywania ciepła oraz sposobu wytwarzania miękkiego poliolefmowego tworzywa piankowego o zamkniętych komórkach.

Ulepszone właściwości zatrzymywania ciepła powodują, że tworzywo piankowe według wynalazku nadaje się jako materiał do izolacji cieplnej w budownictwie i budowie aparatury, do otulania rur, taśm otulających, płyt i kształtek zatrzymujących ciepło.

Z niemieckiego patentu DE 3 319 446 wiadomo, że przez dodatek proszków odbijających zatrzymywanie ciepła przez twardą piankę (na przykład polistyren) może być polepszone do 30%. Nie podano tam jednak żadnych danych dotyczących efektywnie uzyskanego zatrzymywania ciepła. Jako zastosowanie podano głównie układanie za grzejnikami w celu odzy187 967 skania promieniowania cieplnego. Wymieniony opis patentowy nie ujawnia jakiegokolwiek sposobu wytwarzania takiego twardego tworzywa piankowego.

Płyty i taśmy z twardego tworzywa piankowego mają tę wadę, że są bardzo wrażliwe na złamania i odkształcenia cieplne i dlatego nie nadają się, tak jak miękkie, elastyczne poliolefinowe tworzywa piankowe, do trudnych warunków konstrukcyjnych lub do wytwarzania okładzin rur drogą formowania termicznego.

Poza tym DE-A-4 406 613 podaje, że służące do izolacji cieplnej polimerowe tworzywo piankowe może być otrzymane w ten sposób, że do składników tworzących tworzywo piankowe, przed procesem spieniania, dodaje się pigmenty odbijające podczerwień w ilości od 0,6 do 10% wagowych. Jako przykłady pigmentów odbijających wymienia się tam mikromikę, siarczek antymonu, tlenek chromu itp.

Tym znanym sposobem uzyskuje się jednak ciągle niewystarczające zatrzymywanie ciepła, które mieści się w zakresie od 0,041 do najwyżej 0,0365 W/mK.

Dlatego zadaniem niniejszego wynalazku jest przedstawienie elastycznego, poliolefinowego tworzywa piankowego, posiadającego doskonałą wartość zatrzymywania ciepła w temperaturze 40°Ć λ 0,035 W/mK lub mniejszą. Takie tworzywo piankowe powinno poza tym dać się łatwo przerabiać nie tylko na płyty, taśmy i izolacje rurowe, ale też drogą formowania termicznego w dowolne kształtki bez występowania złamań lub osiadania tworzywa pianowego.