PL195152B1 - Sposób wytwarzania pianki poliolefinowej o podwyższonej odporności na temperatury oraz pianka poliolefinowa o podwyższonej odporności na temperatury - Google Patents

Abstract

1. Sposób wytwarzania pianki poliolefinowej o podwyzszonej odpornosci na temperatury, i zawierajacej polipro- pylen i/lub polietylen, znamienny tym, ze obejmuje etapy: a) mieszania i topienia jednej lub wielu poliolefin majacych zakres temperatur topnienia mierzony przy uzyciu róznicowej kalorymetrii skaningowej z predkoscia nagrzewania 10°C/min, w przedziale od 95 do 170°C z co najmniej dodatkowa poliolefina i/lub konwencjonalnym dodatkiem piankowego tworzywa sztucznego dla utworzenia jednorodnej mieszaniny skladajacej sie z jednej pojedynczej fazy i majacej temperature topnienia, mierzona przy uzyciu róznicowej kalorymetrii skaningowej z predkoscia nagrzewania 10°C/min, w zakresie od 120 do 160°C, b) wprowadzania jednorodnej mieszaniny uzyskanej w etapie a) do wytlaczarki i podgrzewania tej mieszaniny w pierwszej czesci wytlaczarki do temperatury skutecznej dla stopienia mieszaniny, c) mieszania stopionej mieszaniny uzyskanej w etapie b) w drugiej czesci wytlaczarki pod zwiekszonym cisnie- niem ze srodkiem pieniacym zawierajacym substancje, która jest ciecza w temperaturze i przy cisnieniu panujacym w wytlaczarce, ale która paruje przy spadku cisnienia, d) schladzania stopionej mieszaniny utworzonej w etapie c) do takiej temperatury, która pozwala na przejscie stopionej mieszaniny z fazy cieklej do fazy pólkrystalicznej, oraz e) wytlaczania schlodzonej mieszaniny utworzonej w etapie d) przez dysze wytlaczarki tak, ze wytloczona mie- szanina ekspanduje przez parowanie srodka pieniacego dla utworzenia pianki poliolefinowej, a nastepnie kolejnego schladzania tej pianki do temperatury otoczenia. 13. Pianka poliolefinowa o podwyzszonej odpornosci na temperatury, zawierajaca jeden lub wiele polipropyle- nów lub polietylenów majacych zakres temperatur topnienia, mierzony przy uzyciu róznicowej kalorymetrii skaningowej z predkoscia nagrzewania 10°C/min, w przedziale od 95 do 170°C, oraz co najmniej dodatkowa poliolefina i/lub kon- wencjonalny dodatek piankowego tworzywa sztucznego, znamienna tym, ze jest odporna na temperatury w zakresie od 110 do 160°C i, ze otrzymana jest w wyniku a) mieszania i topienia tego jednego lub wielu polipropylenów lub polietylenów majacych zakres temperatur topnie- nia, mierzony przy uzyciu róznicowej kalorymetrii skaningowej z predkoscia nagrzewania 10°C/min, w przedziale od 95 do 170°C, z ta dodatkowa poliolefina i/lub konwencjonalnym dodatkiem piankowego tworzywa sztucznego dla utwo- rzenia jednorodnej mieszaniny, skladajacej sie z jednej pojedynczej fazy i majacej temperature topnienia ……….. PL PL PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania pianki poliolefinowej o podwyższonej odporności na temperatury oraz pianka poliolefinowa o podwyższonej odporności na temperatury. Wynalazek dotyczy zwłaszcza pianek poliolefinowych, które są odporne na temperatury dochodzące do 160°C.

Pianki poliolefinowe są ogólnie znane i szeroko stosowane, jak podano, na przykład, w publikacjach: David B. Todd, Plastics Compounding, Equipment and Processing, Hanser Publishers, Munich, 1998 oraz Friedhelm Hansen, Plastics Extrusion Technology, Hanser Publishers, Munich, 1988.

Konwencjonalny sposób wytwarzania pianek poliolefinowych obejmuje stopienie poliolefiny i opcjonalnie dodatków w wytłaczarce, dodanie pod wysokim ciśnieniem do stopionej masy w wytłaczarce fizycznego środka pieniącego, takiego jak gaz obojętny lub ciecz obojętna, oraz wytłoczenie stopionej masy przez dyszę tej wytłaczarki, w wyniku czego, z powodu rozprężania się gazu lub w wyniku parowania cieczy przy ciśnieniu niższym na zewnątrz wytłaczarki, dochodzi do wzrostu tworzywa i uzyskania pianki.

Amerykański opis patentowy US 5,817,705 ujawnia sposób wytwarzania pianki polipropylenowej o komórkach zamkniętych, który obejmuje podanie żywicy polipropylenowej do wytłaczarki, dodanie środka zarodkującego do żywicy, plastyfikowanie mieszaniny w wytłaczarce dla utworzenia roztopionego materiału polimerycznego, wprowadzenie co najmniej jednego środka pieniącego wybranego spośród organicznych środków pieniących, nieorganicznych środków pieniących i ich mieszanin do roztopionego materiału polimerycznego, dla utworzenia kompozycji mogącej ulec spienieniu, równomierne mieszanie tej kompozycji mogącej ulec spienieniu oraz schłodzenie kompozycji do temperatury skutecznej dla wzrostu pianki polipropylenowej niskiej gęstości, oraz wytłaczanie lub wypychanie kompozycji mogącej ulec spienieniu przez dyszę z dostatecznie dużą szybkością dla utworzenia pianki z żywicy polipropylenowej o zamkniętych komórkach mającej wskaźnik zdolności spieniania powyżej 1,9 i czas wrzenia krótszy niż 2,1 x 10⁴ sekundy.

Opis patentowy US 5,817,705 podaje, że do wytworzenia trwałej pianki polipropylenowej o komórkach zamkniętych za pomocą konwencjonalnych sposobów z dodatkiem fizycznego środka pieniącego, wymagane jest użycie polipropylenu mającego wysoką wytrzymałość na topienie (HMS-PP). Konwencjonalne polipropyleny są wysoce krystaliczne i mają słabą wytrzymałość na topienie. Poza Teologicznymi cechami materiału roztopionego, ważnym czynnikiem przy wytwarzaniu pianki jest również szybkość wytłaczania. Stosując sposób według opisu patentowego US 5,817,705, możliwe jest wytworzenie pianek polipropylenowych o grubym przekroju poprzecznym i niskiej gęstości, posiadających kombinacje różnej wielkości komórek i gęstości pianek, które jak dotąd uznawane były jako niemożliwe do wykonania w tej dziedzinie.

Jako przykłady środków pieniących podane zostały nieorganiczne środki pieniące, takie jak argon, ditlenek węgla, woda i azot, oraz organiczne środki pieniące, takie jak alkany i częściowo węglowodory fluorowe.

Znane pianki poliolefinowe nie są odporne na podwyższone temperatury, to znaczy na temperatury rzędu około 105°C lub wyższe tak, że pianki te nie są odpowiednie do użycia, na przykład, jako tworzywo izolacyjne rur z gorącą wodą i parą.

Znane są pianki mające podwyższoną odporność na temperatury, takie jak elastomery spienione przy wykorzystaniu związków azowych i pianki poliuretanowe, ale tworzywa te mają szereg niedogodności w porównaniu z poliolefinami. Na przykład, tworzywa takie mogą być trudniejsze w przetwarzaniu i przy recyklingu niż olefiny. Dlatego też, istnieje zapotrzebowanie na pianki odporne na podwyższone temperatury, które mogą być wytwarzane z tworzyw nadających się do recyklingu.

Z kolei amerykański opis patentowy US 3,808,300 ujawnia sposób przygotowywania fizycznie spienionej pianki poliolefinowej o zamkniętych komórkach z krystalicznych, zasadniczo liniowych poliolefin i ich kopolimerów, przy czym polimer lub polimery są mieszane i stapiane w wytłaczarce, środek porotwórczy wprowadzany jest do strefy topienia w tej wytłaczarce, a stopiony polimer styka się w wytłaczarce ze środkiem zarodkującym. Celem rozwiązania według tego opisu jest uzyskanie wyższego stopnia wzrostu tworzywa poprzez zastosowanie alternatywnych środków zarodkujących i znalezienie tańszych środków porotwórczych. Krytycznym etapem w rozwiązaniu według tego opisu jest schładzanie mieszanki polimeru i środka spieniającego w wytłaczarce do szczególnego zakresu temperatur, a potem wytłaczanie tej mieszanki z wytłaczarki.

PL 195 152 B1

Rozwiązanie według opisu US 3,808,300 wymaga użycia szczególnego środka zarodkującego, to jest mieszaniny soli kwasu cytrynowego i wodorowęglanu (węglanu), który w wytłaczarce tworzy ditlenek węgla i wodę.

Dla porównania, w rozwiązaniu według wynalazku, użycie środka zarodkującego, którym jest talk, jest opcjonalne, co w rzeczywistości oznacza, że żaden szczególny środek zarodkujący nie jest wymagany.

Opis patentowy US 3,808,300 podaje w swoim przykładzie dane dotyczące stopnia gęstości wzrostu, wielkości komórek i wyglądu wytworzonych pianek dla wykazania skutku omawianego sposobu, ale nie omawia temperatury topnienia tych pianek.

Stąd też, opis patentowy US 3,808,300 nie podaje ani też nie sugeruje, że proponowane rozwiązanie ma na celu zwiększenie odporności na temperatury fizycznie spienionych pianek izolacyjnych przed przygotowaniem w oddzielnym etapie jednorodnej, jednofazowej mieszaniny poliolefinowej mającej pojedynczy pik topnienia na wykresie DSC w zakresie od 120 do 160°C (DSC - differential scanning calorimetry - różnicowa kalorymetria skaningowa).

A właśnie oddzielny etap mieszania i topienia poliolefiny, lub mieszaniny olefin, oraz opcjonalnych dodatków dla uzyskania jednorodnej, jednofazowej mieszaniny poliolefinowej mającej pojedynczy pik topnienia na wykresie DSC, w zakresie od 120 do 160°C, jest kwestią kluczową przy uzyskaniu skutku zamierzonego w wynalazku.

Poliolefiny stosowane jako surowce powinny posiadać zakres temperatur topnienia w przedziale od 95 do 170°C. Odporność na temperatury wytworzonej pianki zależy od tego jakie poliolefiny zostały użyte w procesie. Z poliolefin o niższym zakresie temperatur topnienia nie wytworzy się pianek mających dostatecznie podwyższoną odporność na wyższe temperatury.

Obecnie stwierdzono, że możliwe jest wytworzenie takiej pianki przy wykorzystaniu procesu, w którym najpierw wytwarzana jest jednorodna mieszanina zawierająca jedną lub wiele poliolefin, wybranych z polipropylenów i polietylenów, i fizyczny środek pieniący, oraz mająca zakres temperatur topnienia, mierzony przy pomocy różnicowej kalorymetrii skaningowej, w przedziale od 120 do 160°C, która następnie, a opcjonalnie po schłodzeniu i granulowaniu, zostaje wytłoczona.

Zgodnie z wynalazkiem, sposób wytwarzania pianki poliolefinowej o podwyższonej odporności na temperatury, i zawierającej polipropylen i/lub polietylen, charakteryzuje się tym, że obejmuje etapy:

a) mieszań ia i topienia j ednej I ub wielu pollolefin mających zakres temperatur topnien ia mierzony przy użyciu różnicowej kalorymetrii skaningowej z prędkością nagrzewania 10°C/min, w przedziale od 95 do 170°C z co najmniej dodatkową poliolefiną i/lub konwencjonalnym dodatkiem piankowego tworzywa sztucznego dla utworzenia jednorodnej mieszaniny składającej się z jednej pojedynczej fazy i mającej temperaturę topnienia, mierzoną przy użyciu różnicowej kalorymetrii skaningowej z prędkością nagrzewania 10°C/min, w zakresie od 120 do 160°C,

b) wprowadzania jednorodnej mieszaniny uzyskany w eeapie aa do wytłaczarki i tej mieszaniny w pierwszej części wytłaczarki do temperatury skutecznej dla stopienia mieszaniny,

c) mieszania stopionej mieszaniny uzyskanej w etapie b) w drugiej części wytłaczarki pod zwiększonym ciśnieniem ze środkiem pieniącym zawierającym substancję, która jest cieczą w temperaturze i przy ciśnieniu panującym w wytłaczarce, ale która paruje przy spadku ciśnienia,

d) schładzania είορΐοηβϊ mieszaninyurwo-zonej w etapie c) do takie\ tempera tary, która pozwala na przejście stopionej mieszaniny z fazy ciekłej do fazy półkrystalicznej, oraz

e) wytaczania schłodzonej mieszaniny uto/orzonej w etapie d) przez dyszę wytaczarki tak, że wytłoczona mieszanina ekspanduje przez parowanie środka pieniącego dla utworzenia pianki poliolefinowej, a następnie kolejnego schładzania tej pianki do temperatury otoczenia.

Korzystnie w sposobie tym, jako poliolefinę mającą zakres temperatur topnienia w przedziale od 95 do 170°C stosuje się polipropylen mający zakres temperatur topnienia w przedziale od 140 do 170°C.

Korzystnie, w etapie a) mieszaninę jednej lub wielu poliolefin mających zakres temperatur topnienia mierzony przy użyciu różnicowej kalorymetrii skaningowej z prędkością nagrzewania 10°C/min, w zakresie od 95 do 170°C, i jednej lub wielu innych poliolefin, poddaje się mieszaniu i topieniu dla utworzenia mieszaniny jednorodnej.

Korzystnie, jako poliolefinę mającą zakres temperatur topnienia w przedziale od 95 do 170°C stosuje się polipropylen mający zakres temperatur topnienia w przedziale od 140 do 170°C, a jako inną poliolefinę stosuje się polietylen.

PL 195 152 B1

Korzystnie, jako poliolefinę mającą zakres temperatur topnienia w przedziale od 95 do 170°C stosuje się polietylen mający zakres temperatur topnienia w przedziale od 95 do 135°C, a jako inną poliolefinę stosuje się polietylen.

Korzystnie, w etapie a) tego sposobu, jeden lub wiele konwencjonalnych dodatków piankowego tworzywa sztucznego poddaje się mieszaniu i topieniu z poliolefiną lub mieszaniną poliolefin dla utworzenia mieszaniny jednorodnej.

Korzystnie, jeden lub wiele konwencjonalnych dodatków piankowego tworzywa sztucznego zawiera co najmniej środek zmniejszający palność.

Korzystnie, mieszanie w etapie a) tego sposobu przeprowadza się w ugniatarce.

Korzystnie podczas topienia według etapu a) tego sposobu, temperaturę utrzymuje się w zakresie od 120 do 200°C.

Korzystnie, jako środek pieniący stosuje się alkan mający od 3 do 8 atomów węgla.

Korzystnie, mieszanina ekspanduje do postaci pustego elementu rurowego lub do postaci płyty.

Natomiast pianka poliolefinowa o podwyższonej odporności na temperatury, zawierająca jeden lub wiele polipropylenów lub polietylenów mających zakres temperatur topnienia, mierzony przy użyciu różnicowej kalorymetrii skaningowej z prędkością nagrzewania 10°C/min, w przedziale od 95 do 170°C, oraz co najmniej dodatkową poliolefiną i/lub konwencjonalny dodatek piankowego tworzywa sztucznego, charakteryzuje się tym, że jest odporna na temperatury w zakresie od 110 do 160°C i, że otrzymana jest w wyniku

a) mieszania i topieniatego j ednego I ub wielupollpropylenów I ub polletylenówmających zakres temperatur topnienia, mierzony przy użyciu różnicowej kalorymetrii skaningowej z prędkością nagrzewania 10°C/min, w przedziale od 95 do 170°C, z tą dodatkową poliolefiną i/lub konwencjonalnym dodatkiem piankowego tworzywa sztucznego dla utworzenia jednorodnej mieszaniny składającej się z jednej pojedynczej fazy i mającej temperaturę topnienia, mierzoną przy użyciu różnicowej kalorymetrii skaningowej z prędkością nagrzewania 10°C/min, w zakresie od 120 do 160°C,

b) jednorodnej mieszaniny uzyskanei w eeapie aa do wytłaczarki I podgrzewania tej mieszaniny w pierwszej części wytłaczarki do temperatury skutecznej dla stopienia mieszaniny,

c) mieszania stopionej mieszaniny uzyskanej w etapie b) w drugiej części wytłaczarki pod zwiększonym ciśnieniem ze środkiem pieniącym zawierającym substancję, która jest cieczą w temperaturze i przy ciśnieniu panującym w wytłaczarce, ale która paruje przy spadku ciśnienia,

d) schładzanńa stopionej mieszaniny utworzonej w eeapie c) do ΙθΚϊθΙ tempeιέ-οιυ, która pozwala na przejście stopionej mieszaniny z fazy ciekłej do fazy półkrystalicznej, oraz

e) wylłaczania schłodzonej mieszaniny w etapie d) pr^^^^ dyszę w'^tł£^(^^£^r^i^i tak, że wytłoczona mieszanina ekspanduje przez parowanie środka pieniącego dla utworzenia pianki poliolefinowej, a następnie kolejnego schładzania tej pianki do temperatury otoczenia.

Korzystnie, pianka zawiera do 17% wagowych środka zmniejszającego palność.

Korzystnie, pianka zawiera od 40 do 95% wagowych polipropylenu mającego zakres temperatur topnienia w przedziale od 140 do 170°C, od 0 do 55% wagowych innych poliolefin, do 17% wagowych środków zmniejszających palność oraz opcjonalnie inne konwencjonalne dodatki piankowego tworzywa sztucznego.

Korzystnie, pianka zawiera od 0 do 40% wagowych polipropylenu mającego zakres temperatur topnienia w przedziale od 140 do 170°C, od 55 do 95% wagowych innych poliolefin, do 17% wagowych środków zmniejszających palność oraz opcjonalnie inne konwencjonalne dodatki piankowego tworzywa sztucznego.

Pianki wytwarzane sposobem według wynalazku posiadają odporność na temperatury w zakresie od 120 do 160°C, zależnie od zawartości i rodzaju zastosowanej poliolefiny. Pianki są szczególnie odpowiednie do wykorzystania jako izolacje, na przykład, w dziedzinie klimatyzacji segmentowej, rur parowych wysokiego i niskiego ciśnienia, ciepłownictwa, odzyskiwania energii słonecznej, i w przemyśle przetwórczym.

Pianki takie są lepiej przetwarzalne niż konwencjonalne tworzywa dla takich zastosowań jak, na przykład, wełna skalna i pianka poliuretanowa. Pianki są zdrowe ekologicznie i mogą być z powodzeniem poddawane recyklingowi.

Sposób według wynalazku może być realizowany przy użyciu konwencjonalnych urządzeń, bez żadnej konieczności przystosowywania tych urządzeń.

Zakres temperatur topnienia poliolefin mierzony jest za pomocą różnicowej kalorymetrii skaningowej DSC z szybkością nagrzewania wynoszącą 10°C/min.

PL 195 152 B1

Wykorzystywane poliolefiny mające zwykle zakres temperatur topnienia w przedziale od 95 do 170°C posiadają wartość wskaźnika szybkości płynięcia (MFI - melt flow index), mierzoną w temperaturze 190°C, nie przekraczającą 8,5 g/10 min.

Stosowane tu określenie „poliolefina” obejmuje homopolimery i kopolimery. Polipropylen odnosi się zarówno do homopolimerów propylenu jak i kopolimerów polimeru z innymi olefinami. Poliolefiny mogą być modyfikowane, na przykład, przez sieciowanie grup bocznych.

Jako poliolefina mająca zakres temperatur topnienia w przedziale od 95 do 170°C może być użyty, na przykład, polipropylen mający zakres temperatur topnienia w przedziale od 140 do 170°C lub polietylen mający zakres temperatur topnienia w przedziale od 95 do 135°C. Przykładem takiego polipropylenu mającego zakres temperatur topnienia w przedziale od 140 do 170°C jest polimer HMS dostarczany przez firmę Montell.

Poliolefiny mające zakres temperatur topnienia w przedziale od 95 do 170°C mogą być łączone z jedną lub wieloma innymi poliolefinami. Nieograniczające przykłady innych poliolefin obejmują polietylen niskiej gęstości, polietylen wysokiej gęstości, polipropylen i EVA (kopolimer etylenu z octanem winylu).

Jako środek pieniący, może być wykorzystana jakakolwiek substancja, która jest ciekła przy wysokim ciśnieniu, a zwłaszcza ciśnieniu w wytłaczarce stosowanej do przeprowadzenia procesu, ale która paruje przy niskim ciśnieniu. Nieograniczające przykłady środka pieniącego obejmują alkany mające od 3 do 8 atomów węgla, takie jak, na przykład, propan, butan, izobutan i heksan.

Poliolefiny mogą być mieszane ze zwykłymi dodatkami pianki poliolefinowej. Nieograniczające przykłady takich dodatków stanowią środki zmniejszające palność, barwniki, pigmenty, napełniacze, środki zarodkujące i stabilizatory. Dodatki mogą być dodane w każdej ilości, co nie wpływa na własności powstałej pianki, i są one korzystnie dodawane w ilości od 0 do 17% wagowych mieszaniny, w zależności od pożądanych właściwości pianki. Z poliolefinami w wytłaczarce mogą być również mieszane części tych opcjonalnych dodatków. Podczas mieszania poliolefin i opcjonalnych dodatków dla utworzenia jednorodnej mieszaniny w etapie a) procesu według wynalazku, ważne jest, aby uwolniona została mała energia tarcia. Mieszanie może być przeprowadzane w konwencjonalnym urządzeniu do przygotowywania mieszaniny, którym korzystnie jest ugniatarka. Podczas mieszania, mieszanina topiona jest w temperaturze topnienia w zakresie od 120 do 200°C. Zwykle, ciepło zwiększające się podczas ugniatania jest wystarczające do stopienia mieszaniny. Opcjonalnie, mieszanina może być podgrzewana po rozpoczęciu ugniatania, zaś w późniejszym czasie, po wydzieleniu się ciepła tarcia, mieszanina może być poddana schłodzeniu. Czas przebywania w mieszalniku powinien być krótki, korzystnie mniej niż 6 minut. Faza jednorodna utworzona w mieszalniku, przy pomiarze zakresu temperatur topnienia za pomocą kalorymetrii różnicowej (DSC) powinna wskazywać jeden pik na wykresie DSC w temperaturze od 120 do 160°C. Utworzenie jednorodnej mieszaniny poliolefinowej, która wskazuje jeden pik na wykresie DSC jest istotny dla uzyskania skutku założonego w wynalazku, którym jest wytworzenie pianki poliolefinowej wysokiej odporności na temperatury. Kolejność mieszania i topienia nie jest w tym przypadku najważniejsza. Poliolefiny mające zakres temperatur topienia w przedziale od 95 do 170°C i opcjonalne inne poliolefiny mogą najpierw zostać stopione, a następnie zmieszane z dodatkami. W alternatywnym rozwiązaniu, najpierw mogą być zmieszane wszystkie składniki, a dopiero potem mogą one ulec stopieniu. Powstała mieszanina jednorodna może zostać zgranulowana w trakcie schładzania, w głowicy zamontowanej na mieszalniku.

Jednorodna mieszanina utworzona w etapie a) procesu jest następnie topiona w konwencjonalnej wytłaczarce zaopatrzonej w szereg indywidualnie sterowanych stref temperaturowych. Przykładem odpowiedniej wytłaczarki jest wytłaczarka jednośrubowa. Środek pieniący wprowadzany jest do roztopionej mieszaniny w wytłaczarce pod ciśnieniem w zakresie od 45 do 300 x 10⁵ Pa. Za punktem wprowadzenia środka pieniącego stopiona mieszanina poddana zostaje schłodzeniu w wytłaczarce do takiej temperatury, która pozwala na przejście stopionej mieszaniny z fazy ciekłej do fazy półkrystalicznej. Przejście fazy ciekłej do fazy półkrystalicznej określone jest za pomocą objętościowego oznaczenia gęstości odznacza się znacznym spadkiem gęstości. Faza ciekła ma gęstość, która wynosi więcej niż 500 kg/m³. Gęstość fazy półkrystalicznej powinna wynosić od 10 do 250 kg/m³. Schłodzona mieszanina jest następnie wytłaczana przez dyszę wytłaczarki, po czym środek pieniący ulega odparowaniu tak, że tworzy się pianka. Pianka jest następnie schładzana do temperatury otoczenia.

Pianka może być wytłaczana do jakiejkolwiek postaci konwencjonalnej, takiej jak puste elementy rurowe lub płytowe. Dysza wytłaczarki ma zazwyczaj przekrój poprzeczny od 10 do 500 cm². Stopień rozprężania zwykle jest współczynnikiem o wartości w zakresie od 22 do 50.

PL 195 152 B1

Odporność na temperatury pianek zależy od użytych poliolefin mających zakres temperatur topnienia w przedziale od 95 do 170°C. Pianki izolacyjne wytwarzane z od 40 do 95% wagowych polipropylenu mającego zakres temperatur topnienia w przedziale od 140 do 170°C, od 0 do 55% wagowych innych poliolefin i do 12% wagowych środków zmniejszających palność i opcjonalnie innych dodatków, posiadają odporność na temperatury w przedziale od 130 do 160°C. Pianki izolacyjne wytwarzane z od 0 do 40% wagowych polipropylenu mającego zakres temperatur topnienia w przedziale od 140 do 170°C, od 55 do 95% wagowych innych poliolefin, do 12% wagowych środków gaśniczych i opcjonalnie innych dodatków, posiadają odporność na temperatury w przedziale od 110 do 130°C. Odporność na temperatury otrzymanej pianki może być także określana za pomocą różnicowej kalorymetrii skaningowej.

Pianki mające wysoką zawartość polipropylenu posiadają najlepszą odporność na temperatury, ale są nieco mniej elastyczne niż pianki mające niższą zawartość polipropylenu. Elastyczność wyżej wymienionych pianek zawierających od 40 do 95% wagowych propylenu mającego zwykle zakres temperatur topnienia w przedziale od 140 do 170°C wynosi 0,10 N/mm² przy 20% docisku, mierzona według DIN 53577, podczas gdy wyżej wymienione pianki zawierające od 0 do 40% wagowych propylenu mającego zakres temperatur topnienia w przedziale od 140 do 170°C zwykle wykazują elastyczność 0,06 N/mm2 przy 20% docisku, mierzoną według DIN 53577.

Przykład

Rurowe profile izolacyjne mające średnicę wewnętrzną 18 mm i grubość ścianki 9 mm wyprodukowane zostały tak, że najpierw wytworzono jednorodną mieszaninę składającą się z od 30 do 65% wagowych polietylenu niskiej gęstości Elenac 2426F mającego zakres temperatur topnienia w przedziale od 95 do 170°C, od 30 do 65% wagowych polietylenu wysokiej gęstości Lupolen 4261 AG, od 5 do 10% wagowych środka gaśniczego Saytex, od 0 do 3,0% wagowych dodatku izolacyjnego i od 0 do 2,0% wagowych środka barwiącego PB 1850H. Surowce te zostały zgranulowane i wprowadzone do ugniatarki MDK 90 typu BUSS. Temperatura strefy zasilania ugniatarki utrzymywana była w 100°C. Polietyleny dodane zostały w pierwszym punkcie wprowadzania do ugniatarki. Jednorodna mieszanina produkowana była w ilości od 300 do 500 kg/godzinę.

Powstały granulat wprowadzony został do jednośrubowej wytłaczarki mającej szereg oddzielnie nastawianych stref temperaturowych (według projektu Thermaflex). Strefy topnienia nastawione zostały na temperatury w zakresie od 200 do 300°C. Jako środek zarodkujący w ilości od 0 do 3% wagowych w odniesieniu do ciężaru granulatu dodany został talk Schullman TPE 50, a jako dodatek pieniący w ilości od 0 do 5% wagowych w odniesieniu do ciężaru granulatu dodany został Loxamid S. Do stopionej mieszaniny wprowadzono około 0,15 l/min, środka pieniącego, którym był alkan C3-C6. Mieszanina została schłodzona i nastąpiło jej przejście z fazy ciekłej do fazy półkrystalicznej. Ciśnienie masy w wytłaczarce wynosiło od 70 do 90 x 10⁵ Pa, a temperatura masy była w zakresie od około 115 do 130°C. Schłodzona mieszanina ekspandowała przy ciśnieniu w dyszy wytłaczarki od około 20 do 30 x 10⁵ Pa do postaci pianki mającej gęstość od 22 do 27 kg/m³. Wykres DSC pianki wykazywał jeden pojedynczy pik materiału roztopionego w temperaturze około 128°C.

Claims (16)

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób wytwarzania pianki pt^lloll3firK^\w^j o podwyższonej na temperatury, i zawierającej polipropylen i/lub polietylen, znamienny tym, że obejmuje etapy:

a) mieszań ia i topienia j ednee I ub wielu ροΗο^ί^ mających zakres tei^Beater topnien ia mier^r^f^ny przy użyciu różnicowej kalorymetrii skaningowej z prędkością nagrzewania 10°C/min, w przedziale od 95 do 170°C z co najmniej dodatkową poliolefiną i/lub konwencjonalnym dodatkiem piankowego tworzywa sztucznego dla utworzenia jednorodnej mieszaniny składającej się z jednej pojedynczej fazy i mającej temperaturę topnienia, mierzoną przy użyciu różnicowej kalorymetrii skaningowej z prędkością nagrzewania 10°C/min, w zakresie od 120 do 160°C,

b) wprowadzania jednorodnee mieszaniny uzyskanee w et:apie aa do w'^ył^(^^£^r^^i i podgrzewania tej mieszaniny w pierwszej części wytłaczarki do temperatury skutecznej dla stopienia mieszaniny,

c) mieszania stopionej mieszaniny uzyskanej w etapie b) w drugiej części wytłaczarki pod zwiększonym ciśnieniem ze środkiem pieniącym zawierającym substancję, która jest cieczą w temperaturze i przy ciśnieniu panującym w wytłaczarce, ale która paruje przy spadku ciśnienia,

PL 195 152 B1

d) schładzania stopionej mieszaniny utworzonej w etapiec) do takiej temperatury, która pozwala na przejście stopionej mieszaniny z fazy ciekłej do fazy półkzystaliczyej, ozaz

e) wytaczania schtódzonej mieszaniny ^woraonej w eeapie d) ppzez dyszę w\^ttł^c^^£^r^Z^i tak, że wytłoczona mieszanina ekspanduje przez parowanie środka pieniącego dla utworzenia pianki poliolefinowej, a następnie kolejnego schładzania tej pianki do temperatury otoczenia.

2. Sposób według zasfrz. 1, znamienny tym, że jako pollolefinę mającą z^i^r^^^ temperatur topnienia w przedziale od 95 do 170°C stosuje się polipropylen mający zakres temperatur topnienia w przedziale od 140 do 170°C.

3. Spooób według zass^. t, znamienny tym, że w eeapie θ- mieezaninę j eenee I ub wielu poHolefin mających zakres temperatur topnienia mierzony przy użyciu różnicowej kalorymetrii skaningowej z prędkością nagrzewania 10°C/min, w zakresie od 95 do 170°C, i jednej lub wielu innych poliolefin, poddaje się mieszaniu i topieniu dla utworzenia mieszaniny jednorodnej.

4. Sposób według zasfrz. 3, znamienny tym, że jako ρ<^ΙΙ<^Ι^Ι^ϊ-^^ mającą zakres temperatur topnienia w przedziale od 95 do 170°C stosuje się polipropylen mający zakres temperatur topnienia w przedziale od 140 do 170°C, a jako inną poliolefinę stosuje się polietylen.

5. Sposób według zasfrz. 3, znamienny tym, że jako ρ<^ΙΙ<^Ι^Ι^ϊ-^^ mającą z^ł^r^^^ temperatur topnienia w przedziale od 95 do 170°C stosuje się polietylen mający zakres temperatur topnienia w przedziale od 95 do 135°C, a jako inną poliolefinę stosuje się polietylen.

6. SppoSóweeługszstrz. t, snamienny tym, Sż w seaaie s-j jedni ubwiele Sonweey)eny Innyc dodatków piankowego tworzywa sztucznego poddaje się mieszaniu i topieniu z poliolefiną lub mieszaniną poliolefin dla utworzenia mieszaniny jednorodnej.

7. Spooób według zasstz. 6, znamienny tym, że j eden i ub wieee konwencconalnych dodatków piankowego tworzywa sztucznego zawiera co najmniej środek zmniejszający palność.

8. Sposób według zastrz. 1, zaarnieany tyin, że mieszanie w etapie a) przeprowadza się w ugniatarce.

9. Spooób weeługsastaz. t, snamienaytym, Se ppcIcczs Ιιρϊθιia weeługstapua- tampera-urę utrzymuje się w zakresie od 120 do 200°C.

10. Spooób weeług sastaz. t, snamiennytym. Se j jko śrooek pieniącc stooute ss— tlkaci mającc od 3 do 8 atomów węgla.

11. Sposób według zasttz. 1, znamienny tym, że mieszanina ekspanduj do postaci pustego elementu rurowego.

12. Sposób według zastrz. 1, zaaminaay tyi, że mieszanina ekspanduje do postaci płyty.

13. Pianka poliolefinowa o podwyższonej odporności na temperatury, zawierająca jeden lub wiele polipropylenów lub polietylenów mających zakres temperatur topnienia, mierzony przy użyciu różnicowej kalorymetrii skaningowej z prędkością nagrzewania 10°C/min, w przedziale od 95 do 170°C, oraz co najmniej dodatkową poliolefiną i/lub konwencjonalny dodatek piankowego tworzywa sztucznego, zaaminaaa tyi, że jest odporna na temperatury w zakresie od 110 do 160°C i, że otrzymana jest w wyniku

a) miaeszsia S topiaeia ttno j jeniec t ub wi^lu poliprzpplonywIub polietalnnyw mająccyc temperatur topnienia, mierzony przy użyciu różnicowej kalorymetrii skaningowej z prędkością nagrzewania 10°C/min, w przedziale od 95 do 170°C, z tą dodatkową poliolefiną i/lub konwencjonalnym dodatkiem piankowego tworzywa sztucznego dla utworzenia jednorodnej mieszaniny składającej się z jednej pojedynczej fazy i mającej temperaturę topnienia, mierzoną przy użyciu różnicowej kalorymetrii skaningowej z prędkością nagrzewania 10°C/min, w zakresie od 120 do 160°C,

b) wprowadzania ś mieszaniny uzyskanej w etapie a- do wybacza rki S podgrzewania tej mieszaniny w pierwszej części wytłaczarki do temperatury skutecznej dla stopienia mieszaniny,

c) mieszania stopionej mieszaniny uzyskanej w etapie b) w drugiej części wytłaczarki pod zwiększonym ciśnieniem ze środkiem pieniącym zawierającym substancję, która jest cieczą w temperaturze i przy ciśnieniu panującym w wytłaczarce, ale która paruje przy spadku ciśnienia,

d) schładzania stopi-oij mieesaninyutworzonej w etapie cc do tempprz-utz. która pozwala na przejście stopionej mieszaniny z fazy ciekłej do fazy półkrystalicznej, oraz

e) wytaczania schłodzonej mieszaniny utworzonej w etapie d) preez dyszę w\^tł£^c^^£^r^^^i tak, że wytłoczona mieszanina ekspanduje przez parowanie środka pieniącego dla utworzenia pianki poliolefinowej, a następnie kolejnego schładzania tej pianki do temperatury otoczenia.

14. Pianka według zf^^t^^. 13, znamienna tym, że zawiera do 17% wagowych śr^c^c^ł^a zi^i^i^jszającego palność.

PL 195 152 B1

15. Pianka według zastrz. 13, znamienna tym, że zawiera od 40 do 95% wagowych polipropylenu mającego zakres temperatur topnienia w przedziale od 140 do 170°C, od 0 do 55% wagowych innych poliolefin i do 17% wagowych środków zmniejszających palność oraz opcjonalnie inne konwencjonalne dodatki piankowego tworzywa sztucznego.

16. Pianka wedługzasSrz. 13, znamiennatym, że zawieeaod 0 do 40% wagowych poMpi-Opylenu mającego zakres temperatur topnienia w przedziale od 140 do 170°C, od 55 do 95% wagowych innych poliolefin i do 17% wagowych środków zmniejszających palność oraz opcjonalnie inne konwencjonalne dodatki piankowego tworzywa sztucznego.