PL209426B1

PL209426B1 - Pianka zawierająca mieszankę homopolimerów i/lub kopolimerów etylenu i polietylen metalocenowy oraz sposób spieniania takiej mieszanki

Info

Publication number: PL209426B1
Application number: PL376641A
Authority: PL
Inventors: Denis Job; Jean-Pierre Mayeres
Original assignee: Nmc Sa
Priority date: 2003-02-20
Filing date: 2004-02-16
Publication date: 2011-08-31
Also published as: DK1594918T3; ATE553152T1; EP1594918A1; WO2004074369A1; PL376641A1; ES2383684T3; EP1449877A1; EP1594918B1

Abstract

Wynalazek dotyczy pianki obejmującej mieszankę: a) 5 do 85% homopolimeru etylenu i/lub kopolimeru wytworzonego w procesie wysokociśnieniowym; lub ich mieszanek; b) 5 do 85% homopolimeru etylenu i/lub elastycznego kopolimeru etylenu wytworzonego w procesie wysokociśnieniowym, lub ich mieszanek, odróżniających się od podanych w punkcie a) tym, że powinny mieć temperaturę topnienia DSC mniejszą co najmniej o 5°C od odpowiedniej temperatury dla polimerów w punkcie a); c) 5 do 95% polietylenu metalocenowego.

Description

Opis wynalazku

Wynalazek dotyczy pianki zawierającej mieszankę homopolimerów i/lub kopolimerów etylenu oraz polietylen metalocenowy, jak również sposobu spieniania takiej mieszanki.

Ten rodzaj pianek może znaleźć zastosowanie jako uszczelnienie pomiędzy dwoma materiałami, których powierzchnie są nieregularne.

W projektowaniu uszczelniania pożądane jest dysponowanie materiałem, który może stanowić barierę dla wilgoci. Materiał ten powinien być dostępny w postaci profili ciągłych o różnym kształcie i powinien odznaczać się dobrą elastycznością, jak również doskonałą nieprzepuszczalnością dla wody. Jeśli dysponuje się takim materiałem, to fakt iż jest on piankowy stanowi korzyść w odniesieniu do ceny i elastyczności. Ogólnie, materiał piankowy umieszcza się (przy pomocy klejenia lub zgrzewania) na sztywnej powierzchni o kształtach, które mogą być nieregularne i dociska do powierzchni, na której umieszczono uszczelkę piankową, zgniatając częściowo uszczelkę, aby uzyskać szczelną warstwę oddzielającą. Może to dotyczyć, na przykład, płyt tworzących dach lub ściany. Jeśli umieszczenie należy wykonać ręcznie to siła, którą można wywierać na uszczelkę piankową, jest ograniczona. Jeśli uszczelka jest zbyt sztywna, to siła niezbędna do jej zgniecenia w prawidłowy sposób pomiędzy powierzchnią i przyłożonym następnie podłożem będzie nie do pokonania.

Uszczelki z pianki o porach otwartych, bardzo elastyczne, znane i przystosowane do opisanego powyżej zastosowania, mają zwykle charakter złożony. Dotyczy to, na przykład, pianek o porach otwartych, o porowatości występującej na powierzchni, a więc bez skórki zewnętrznej, bardzo elastycznych, wykonanych z poliuretanu, poliestru lub polieteru, zawierających ciecz o dużej lepkości, co czyni je trudniejszymi do przenikania wilgoci. Uszczelkę dostarcza się w postaci wstępnie naprężonej, w osłonie z tworzywa sztucznego, którą usuwa się w momencie zastosowania. Koszt tych złoż onych uszczelek jest wysoki, zarówno z uwagi na polimery stosowane do wykonania pianki, jak też z powodu specjalnej cieczy wytwarzającej nieprzepuszczalność, a również z powodu niezbędnego opakowania uszczelki.

Rozwiązanie techniczne tego zagadnienia polega na zastosowaniu uszczelek z materiałów piankowych o porach otwartych i skórce nieprzepuszczalnej. Takie pianki, otrzymane sposobem ciągłego wytłaczania, przedstawiono w opisie patentowym EP 405103 i odpowiednio w opisie patentowym US 4.931.484. Składają się one z homopolimeru polietylenu, elastycznych kopolimerów polietylenu lub z ich mieszanek. Spośród homopolimerów korzystny jest polietylen o małej gęstości; spośród elastycznych kopolimerów etylenowych wymienia się EVA, EMA, EEA, EAA. EVA jest korzystnym elastycznym kopolimerem etylenowym. Dwojaką strukturę porów (otwartych lub zamkniętych) uzyskuje się wytłaczając kompozycje w temperaturze co najmniej o 5°C wyższej niż temperatura, przy której powstaje pianka o porach głównie zamkniętych. Tak otrzymane pianki posiadają właściwości mechaniczne wyrażone w postaci górnej granicy ściskania, a mianowicie 68947 N/m² lub mniej niż 50% odkształcenia, według normy ASTM Specification for Backer Material for the Use With Cold and Hot Applied Joint Sealants Used with Portland Cement Concrete and Asphalt Pavement Joints. Przykłady cytowane w tych odnośnikach opisują pianki odznaczające się ściskaniem co najmniej 19994,6 N/m²przy 50% odkształcenia. Struktura porowatości jest określona bądź jako średnia bądź też jako drobna lecz z pewnymi dużymi porami w części wewnętrznej.

Jednakże pianki przedstawione w opisach patentowych EP 405103 albo US 4.931.484 nie odznaczają się elastycznością niezbędną dla zastosowań, w których należy wywierać odpowiedni nacisk bez pomocy maszyn lub znacznej liczby ludzi, aby ścisnąć piankę pomiędzy dwiema ściankami, na przykład, w sytuacjach ręcznego umieszczania, opisanych uprzednio.

Celem obecnego wynalazku jest otrzymanie pianek znacznie bardziej elastycznych niż znane w dotychczasowym stanie techniki.

Pianka zawierająca mieszankę: 5 do 85% wagowych homopolimeru etylenu i/lub kopolimeru etylenu wytwarzanego w procesie wysokociśnieniowym; lub ich mieszanek; 5 do 85% wagowych homopolimeru etylenu i/lub elastycznego kopolimeru etylenu wytworzonego w procesie wysokociśnieniowym; lub ich mieszanek odróżniających się od podanych w punkcie a) tym, że ich temperatura topnienia DSC jest niższa o co najmniej 5°C od odpowiedniej temperatury dla polimerów w punkcie a), 5 do 95% wagowych polietylenu metalocenowego, gdzie hompolimer etylenu wybrany jest z grupy obejmującej polietylen o dużej gęstości (HDPE), polietylen o małej gęstości (LDPE) i polietylen liniowy o dużej gęstości (LLDPE), a kopolimer etylenu wytworzony w procesie wysokociśnieniowym wybrany jest z grupy obejmującej kopolimer etylenu i akrylanu etylu (EEA), kopolimer etylenu i kwasu akryloPL 209 426 B1 wego (EAA), kopolimer etylenu i kwasu metakrylowego (EMAA), kopolimer etylenu i octanu winylu (EVA), kopolimer etylenu i akrylanu butylu (EBA) oraz kopolimer etylenu i akrylanu metylu (EMA).

Korzystnie, temperatura topnienia DSC dla polimerów wymienionych w punkcie b) jest niższa co najmniej o 10°C od odpowiedniej temperatury dla polimerów wymienionych w punkcie a).

Korzystnie, pianka zawiera od 15 do 50% wagowych polietylenu metalocenowego.

Korzystnie, polietylen metalocenowy ma gęstość mniejszą niż 915 kg/m³.

Korzystnie, pianka zawiera ponadto od 5 do 85% wagowych chlorowanego polietylenu o zawartości chloru od 10 do 60% wagowych.

W innym korzystnym wariancie pianka zawiera od 10 do 50% wagowych chlorowanego polietylenu, korzystnie od 20 do 40% wagowych chlorowanego polietylenu.

Korzystnie, pianka zawiera od 0,1 do 10% wagowych środków zarodkujących.

Korzystnie, oprócz zwykłych dodatków i środków pomocniczych, pianka zawiera inne wybrane z grupy złożonej ze środków do regulacji trwałości wymiarów, środków antystatycznych, pigmentów, przeciwutleniaczy, środków ochrony przez UV, środków smarnych, środków przeciwogniowych, pigmentów odbijających/pochłaniających promieniowanie podczerwone.

Przedmiotem wynalazku jest także, sposób spieniania mieszanki polimerów określonej powyżej, charakteryzujący się tym, że obejmuje następujące etapy:

dozowanie składników, wstępnie zmieszanych lub dozowanych oddzielnie, jako zasilanie wytłaczarki;

uplastycznienie i zmieszanie składników w wysokiej temperaturze, do stopienia i zhomogenizowania składników;

wtrysk gazu spieniającego; homogenizacja składników z gazem; ochłodzenie masy;

wytłaczanie swobodnym przepływem powietrza poprzez dyszę o kontrolowanej temperaturze i ustalonym uprzednio kształ cie, prowadzą ce do powstania pianki;

ochłodzenie, wyciąganie i prowadzenie powstałej w ten sposób pianki.

Sposób spieniania według zastrz. 9, znamienny tym, że podczas etapu g) piankę zaciska się.

Zgodnie z wynalazkiem jako homopolimer etylenu rozumie się polimery wytworzone na bazie etylenu, a mianowicie polietylen o dużej gęstości (HDPE), polietylen o małej gęstości (LDPE), polietylen liniowy o małej gęstości (LLDPE). Korzystnym homopolimerem etylenu jest polietylen o mał ej gę stoś ci (LDPE) o korzystnym wskaźniku pł ynięcia (Melt Flow index) od 0,2 do 20, korzystniej od 0,7 do 8.

Elastycznymi kopolimerami etylenu, wytworzonymi w procesie wysokociśnieniowym, są wszelkie te polimery, których synteza przebiega pod wysokim ciśnieniem, na przykład kopolimer etylenu i akrylanu etylu (EEA), etylenu i kwasu akrylowego (EAA), etylenu i kwasu metakrylowego (EMAA), etylenu i octanu winylu (EVA), etylenu i akrylanu butylu (EBA), etylenu i akrylanu metylu (EMA). Wskaźnik płynięcia tych kopolimerów może zmieniać się od 0,2 do 25, korzystnie - od 0,7 do 8. Korzystnie stosuje się EVA, EBA, EMA. Jeśli ponadto oczekuje się odporności na wyższą temperaturę, to można stosować homopolimer i/lub kopolimer etylenowy modyfikowany przez szczepienie na silanie, w połączeniu z katalizatorem dla późniejszego sieciowania końcowej pianki przy pomocy wilgoci z powietrza lub przez okresowe zanurzenie w wodzie.

Jedną z korzyści stosowania tych pianek jest fakt, iż zawierają one substancje mniej kosztowne niż w przypadku pianek złożonych bez skórki zewnętrznej, dostępnych obecnie. Pianki według wynalazku posiadają naturalną skórkę zewnętrzną nieprzepuszczalną dla wody.

Stwierdzono nieoczekiwanie, że dodając polietylen metalocenowy do kompozycji zawierających

a) homopolimer etylenu i/lub elastyczny kopolimer etylenu, taki jak, na przykład EVA, EMA, EBA, EEA, EAA i podobne oraz b) polimer odróżniający się od podanych w punkcie a) tym, że powinien mieć temperaturę topnienia DSC niższą co najmniej o 5°C (korzystnie o 10°C) od odpowiadającej temperatury dla kopolimeru z punktu a), otrzymuje się nowy rodzaj pianki o porach otwartych, o niezrównanej elastyczności, uzyskanej dzięki strukturze porów szczególnie drobnych i regularnych w porównaniu do pianek według dotychczasowego stanu techniki.

Wartości ściskania są co najmniej dwukrotnie mniejsze w porównaniu do wartości ściskania dla pianek przedstawionych w uprzednich opisach patentowych, EP 405103 i US 4.931.484.

Chociaż poprzednie opisy patentowe EP 405103 i US 4.931.484 wspominają zastosowanie elastycznych kopolimerów etylenu, to nie sugerują równoczesnego zastosowania CPE. Istotnie, ela4

PL 209 426 B1 styczne kopolimery wymienione w uprzednich odnośnikach są kopolimerami pochodzącymi z polimeryzacji, w procesie wysokociśnieniowym, rodnikowym monomeru etylenu i różnych komonomerów (na przykład octanu winylu, octanu etylu, akrylanu butylu, kwasu akrylowego), prowadząc do powstania łańcuchów głównych o licznych długich rozgałęzieniach. Ta morfologia jest bardzo korzystna dla spieniania przy pomocy bezpośredniego gazowania, gdyż obecność długich rozgałęzień powoduje zjawisko wzdłużnego stwardnienia przy dużych odkształceniach, co znacznie poprawia wytrzymałość polimeru w stanie stopionym (wytrzymałość stopu), a równocześnie jego spienialność (możliwość osiągnięcia małych gęstości). A więc, polietyleny metalocenowe otrzymuje się w procesie katalitycznym, a zawierają one niewiele lub wcale rozgałęzień długich.

Polietyleny metalocenowe, które można zastosować, mają gęstość zawartą pomiędzy 860 kg/m³ i 915 kg/m³, co nadaje im właściwości elastomerowe (szczególnie duże wydłużenie po zerwaniu, wyższe niż dla kopolimerów etylenu typu rodnikowego). Możliwymi komonomerami są: buten C4, heksen C6, okten C8. Ilość i rozkład komonomeru wpływają na gęstość polietylenu metalocenowego i na jego właściwości cieplno-mechaniczne. Można stosować polietyleny metalocenowe EXACT (EXXO MOBIL, komonomer C4, C6 lub C8), ENGAGE (DuPont Dow, komonomer C8).

W porównaniu do kopolimerów rodnikowych etylenu wytworzonych wedł ug procesu wysokociśnieniowego (proces rodnikowy) (EVA, EBA, EMA, EAA, itp.), polietyleny metalocenowe o gęstości mniejszej niż lub równej 915 kg/m³ posiadają korzystne właściwości mechaniczne zwłaszcza większą elastyczność. Jak wskazują przykłady, wytworzone pianki wymagają bardzo małego naprężenia ściskającego.

W szczególnie korzystnej realizacji, mieszanka zawiera od 30 do 45% wagowych polietylenu metalocenowego o gęstości mniejszej niż lub równej 915 kg/m³.

W korzystniej realizacji mieszanka zawiera ponadto od 5 do 85% wagowych chlorowanego polietylenu (CPE) o zawartości chloru od 10 do 60%.

W porównaniu do kopolimerów rodnikowych etylenu wytworzonych w procesie wysokociś nieniowym (proces rodnikowy) (EVA, EBA, EMA, EAA, itp), CPE nie korzysta z tej struktury długich rozgałęzień bocznych, gdyż powstaje z HDPE, posiadając strukturę wyraźnie liniową i pozbawioną długich rozgałęzień. Na HDPE działa się chlorem w procesie zawiesinowym, podczas którego dodaje się zarodki wzrostu i środki przeciw zbrylaniu: talk, węglan wapnia, stearynian wapnia. CPE dostarcza się w postaci proszku, który nie zbija się dzięki środkom przeciw zbrylaniu. Zawartość chloru może wynosić od 10 do 60%, zależnie od zastosowania.

Dla wytłumaczenia otrzymanych zaskakujących wyników i to pomimo struktury nierozgałęzionych łańcuchów CPE, można zaproponować następujące wyjaśnienie. Połączenie chlorowanego polietylenu z rozgałęzionymi polimerami typu homopolimeru lub kopolimerów, opartych na etylenie, staje się możliwa dzięki zgodności wynikającej z obecności grup etylenowych w CPE. Spienialność CPE jest dzięki temu podtrzymana, a elastyczność CPE, wynikająca z chloru wprowadzonego w sposób głównie ataktyczny znacznie poprawia elastyczność pianki. Na koniec, uzyskane wyjątkowo drobne i regularne pory poprawiają jeszcze bardziej właściwości mechaniczne. W tej ostatniej sprawie, wydawałoby się, że dodatki wprowadzone podczas chlorowania HDPE, idealnie rozprowadzone i zgodne w unikalnym sposobie wytwarzania, nadadzą CPE tę szczególną siłę zarodkującą podczas spieniania, umożliwiając otrzymanie porów bardzo drobnych i regularnych, co nie pozwala w łatwy sposób na zastosowanie zarodków wprowadzonych później w kompozycjach pozbawionych CPE.

Pianka zawiera korzystnie od 10 do 50% wagowych chlorowanego polietylenu, a korzystniej od 20 do 40% wagowych chlorowanego polietylenu.

Chlorowany polietylen (CPE) zawiera korzystnie od 10 do 50% chloru, korzystniej od 20 do 40% chloru, a najkorzystniej od 30 do 35% chloru. Lepkość CPE (DIN 54811-A/ISO/DIS 11443, 145 s^-1,

190°C) może wahać się od 500 Pa^s do 2500 Pa^s, korzystnie wybiera się lepkość od 700 Pa^s do 1500 Pa^s.

Dla regulowania korzystnej struktury porowatej można stosować środki zarodkujące.

Jednakże stosowanie środków biernych, takich jak na przykład talk, węglan wapnia, krzemionka lub stearynian wapnia nie daje - w pewnych przypadkach - struktury porowatej wystarczająco jednorodnej: czasem utrzymują się pory nadmiernie duże w środku pianki, tam, gdzie strumień jest najgorętszy, co sprzyja zjawisku koalescencji. Przeciwnie, stwierdzono, że stosowanie czynnych środków zarodkujących, takich jak kombinacje wodorowęglanu sodu i/lub kwasu cytrynowego, dostępnych w handlu (HYDROCEROL firmy CLARIANT, SAFOAM firmy REDDY, TRACEL firmy TRAMACO i podobnych), które uwalniają gaz rozkładając się pod działaniem temperatury podczas ich użycia,

PL 209 426 B1 pozwalają na korzystne zminimalizowanie tego zjawiska i otrzymanie struktury porowatej szczególnie drobnej i regularnej w całym przekroju pianki. Te środki czynne są dostępne w postaci przedmieszek (masterbatch), w oparciu o odpowiednią żywicę (polietylen, kopolimer etylenu, polietylen metalocenowy, itp). Korzystnie stosuje się łącznie środki zarodkujące bierne, takie jak podane uprzednio i środki zarodkujące czynne, aby zoptymalizować strukturę porowatą i koszt mieszanki, przy czym środki zarodkujące czynne są zwykle droższe niż środki zarodkujące bierne. Dozowanie tych środków zarodkujących dostosowuje się do pożądanej struktury porowatej. Zwykle stosuje się od 0,1 do 10% wagowych czynnych środków zarodkujących włącznie z lub bez biernych środków zarodkujących określonych uprzednio.

Można stosować inne dodatki, aby uzyskać szczególne właściwości pianki. Można wymienić, między innymi, środki przeciwogniowe, antystatyczne, stabilizatory objętości, pigmenty, środki pochłaniające lub odbijające promieniowanie podczerwone, środki przeciwko promieniowaniu nadfioletowemu, przeciwutleniacze, itp., znane znawcy tej dziedziny techniki.

Można także dołączyć środki poprawiające przetwórstwo: fluoroelastomery, woski poliolefinowe, utlenione woski poliolefinowe, itp.

Gazy stosowane do spieniania przy bezpośrednim gazowaniu znane są specjaliście w tej dziedzinie techniki; chodzi na ogół o lotne związki organiczne o temperaturze wrzenia (przy 1 atmosferze) niższej niż temperatura topnienia podstawowej żywicy. Na przykład węglowodory alkanowe, HFC, gazowy CO2, gazy atmosferyczne (CO2, N2, Ar, itd.). Spośród tych produktów korzystne są alkany jako środki fizyczne spieniające, szczególnie alkany C3 i C4. W szczególności stosuje się izobutan.

Wynalazek dotyczy także sposobu wytwarzania pianek poprzez wytłaczanie przy bezpośrednim wtrysku gazu. Sposób ten obejmuje następujące etapy:

a) dozowanie składników, zmieszanych wstępnie lub dozowanych oddzielnie, w postaci zasilania wytłaczarki;

b) uplastycznienie mieszanki przez ogrzewanie w wysokiej temperaturze w cylindrze i mieszanie przy pomocy ślimaka, aby całkowicie stopić masę i zhomogenizować ją;

c) wtrysk do cylindra gazu spieniającego w miejscu, w którym lepkość mieszanki jest najbardziej odpowiednia;

d) homogenizacja masy z gazem;

e) ochłodzenie masy; przy czym ostatnie strefy cylindra są bardziej chłodne, sekcja ochładzania jest statyczna, homogenizacja;

f) wytłaczanie przez dyszę przy kontrolowanej temperaturze, stosując sekcję o kształcie uprzednio określonym, zgodnie z końcowym zastosowaniem, masa podlega znaczącemu obniżeniu ciśnienia, co powoduje powstawanie pęcherzyków gazu powodując tworzenie się pianki na wolnym powietrzu;

g) ochłodzenie, wyciąganie i prowadzenie pianki.

Wytworzoną piankę prowadzi się przy pomocy wyciągarki, praktycznie bez naprężenia, w sekcji chłodzenia (powietrzem lub wodą lub przez oba te czynniki), dla utrwalenia pożądanej struktury.

Wytłaczarka może być jednoślimakowa, dwuślimakowa współbieżna lub przeciwbieżna.

Temperaturę wytłaczania mieszanki w dyszy reguluje znawca tej dziedziny techniki, tak, aby uzyskać konsystencję wymaganą dla wytworzenia pianki. Oznacza to, że należy uzyskać temperaturę dyszy wyższą niż temperatura, która doprowadziłaby do powstania porów zamkniętych. Mieszanka polimerów o różnych temperaturach topnienia sprzyja otrzymaniu porów głównie otwartych wewnątrz pianki, w podwyższonej temperaturze. Jednakże, poleca się zwilżanie powierzchni pianki natychmiast po jej wyjściu na wolne powietrze, aby stworzyć na jej obwodzie warstwę porów zamkniętych. Pozwala to uniknąć zapadnięcia się spienionej masy, która jest słabsza mechanicznie z uwagi na temperaturę wytłaczania świadomie wyższą niż niezbędna do otrzymania pianek o porach głównie zamkniętych.

Na podstawie kompozycji według obecnego wynalazku, można wytwarzać pianki o wielu kształtach: profile okrągłe, kwadratowe, postacie nieregularne wklęsłe lub wypukłe, itp. Wystarczy wytłaczać mieszankę polimerów i gazu przez dyszę o wzorze i kształcie wymaganym dla uzyskania pożądanej postaci końcowej wytłaczanego produktu.

Dla uzyskania postaci wydrążonych stosuje się iglicę i dyszę, aby otrzymać produkt wydrążony mieszanka polimerów i gazu opływa iglicę w stanie stopionym, aby zestalić się równocześnie podczas ochładzania na wolnym powietrzu.

Stwierdzono jednak, że w przypadku profili wydrążonych, a szczególnie dla okrągłych rur, kompozycje według obecnego wynalazku prowadzą do powstania pianek tak elastycznych, że gdy rurka

PL 209 426 B1 utworzy się, to zapada się pod własnym ciężarem. Zmniejszając temperaturę masy polimeru i gazu na wyjściu z cylindra można przywrócić kolistość rury lecz pory są wówczas wyraźnie bardziej zamknięte i traci się korzyści związane z tymi kompozycjami. Stwierdzono, w sposób nieoczekiwany, że zaciskając właściwie rurę piankową w miejscu jej chłodzenia uzyskuje się stabilizację rury i przywrócenie jej ściśle kolistego kształtu. Proponowane wyjaśnienie wskazuje na fakt, że powietrze zatrzymane wewnątrz rury, połączone z rozchodzeniem się środka spieniającego, utrzymuje nadciśnienie hydrostatyczne, które się wyrównuje przywracając naturalny kształt rury. Po odpowiednim ochłodzeniu pianki można usunąć zacisk i rura tworzy się doskonale.

Następujące przykłady wyraźnie objaśniają korzystne właściwości pianek otrzymanych na bazie kompozycji według obecnego wynalazku, w odniesieniu do pianek o kompozycjach reprezentatywnych dla dotychczasowego stanu techniki.

P r z y k ł a d 1 Porównawczy

Pierwszą piankę reprezentatywną dla dotychczasowego stanu techniki otrzymuje się wytłaczając mieszankę o składzie:

□ 70 części wagowych LDPE (gęstość 929 kg/m³, MFI = 8);

□ 30 części wagowych żywicy EVA (MFI = 2 g/10 min, 18% octanu winylu);

□ 2,2 części wagowych przedmieszki antystatycznej zawierają cej 70% monostearynianu gliceryny ATMER 122 (ICI) w 30% EVA;

□ 2 części wagowe przedmieszki zawierają cej 25% talku w LDPE;

□ 0,2 części wagowej przedmieszki czarnego barwnika.

Piankę wytłacza się przez prostokątną dyszę, z wydajnością 10 kg/godz. polimerów i 1,05 kg/godz. izobutanu. Temperatura masy polimeru i gazu na wyjściu z cylindra wynosi 113°C, a pianka przechodzi przez pierścień z nadmuchem powietrza, umieszczony bezpośrednio po utworzeniu się pianki na wolnym powietrzu, dla utrwalenia powierzchni zewnętrznej pianki. Gęstość pianki wynosi 27 kg/m³, a profil jest prostokątny 14 x 9 mm, zawierający ±250 porów/cm². Występują większe pory w środku pianki. Pianka ma pory otwarte i skórkę zewnętrzną i odznacza się pewną elastycznością.

P r z y k ł a d 2 Porównawczy

Inną pianką reprezentatywną dla dotychczasowego stanu techniki otrzymuje się wytłaczając mieszankę o składzie:

□ 35 części wagowych żywicy EBA (MFI = 1 g/10 min, 7% akrylanu butylu);

□ 30 części wagowych żywicy EVA (MFI = 2 g/10 min, 18% octanu winylu);

□ 35 części wagowych chlorowanego polietylenu TYRIN 3611P (DuPont Dow Elastomeres

Plaquemine (US), 36% chloru, lepkość 800 Pa^s);

□ 2,2 części wagowych przedmieszki antystatycznej, 70% monostearynianu gliceryny ATMER 122 (ICI) w 30% EVA;

□ 0,2 części wagowej przedmieszki czarnego barwnika.

Piankę wytłacza się przez dyszę prostokątną z przykładu porównawczego Nr 1, z wydajnością 10 kg/godz. polimerów i 1,08 kg/godz. izobutanu. Temperatura masy polimeru i gazu na wyjściu z cylindra wynosi 101,1°C, a pianka przechodzi przez pierścień z nadmuchem powietrza umieszczony bezpośrednio po utworzeniu się pianki na wolnym powietrzu, dla utrwalenia powierzchni zewnętrznej pianki. Gęstość pianki wynosi 29 kg/m³, a profil jest prostokątny 13 x 8,2 mm, zawierający ±600 porów/cm². Pianka ma pory otwarte, skórkę zewnętrzną i odznacza się elastycznością większą niż w przykładzie porównawczym 1, nie tylko z powodu średnio bardzo drobnych porów lecz przede wszystkim dzięki wprowadzeniu CPE i zamianie polietylenu LDPE przez kopolimer EBA. Pory są znacząco jednolite w całym przekroju.

P r z y k ł a d 3

Piankę o nowym składzie, będącą objaśnieniem wynalazku, wytwarza się stosując następujący zestaw składników:

□ 35 części wagowych żywicy EBA (MFI = 1 g/10 min, 7% akrylanu butylu);

□ 30 części wagowych żywicy EVA (MFI = 2 g/10 min, 18% octanu winylu);

□ 35 części wagowych polietylenu metalocenowego EXACT 8203 (DEXPLASTOMERS, gęstość 882 g/m³, MFI = 3 g/10 min);

□ 2,2 części wagowych przedmieszki środków antystatycznych w postaci 70% monostearynianu gliceryny ATMER 122 (ICI) w 30% EVA;

□ 0,2 części wagowej przedmieszki czarnego barwnika;

□ 2 części wagowe przedmieszki zawierającej 25% wagowych talku, na podstawie żywicy EVA;

PL 209 426 B1 □ 2 części wagowe przedmieszki HYDROCEROL CF 20P (CLARIANT), zawierają cej 20% mieszanki wodorowęglanu sodu-kwasu cytrynowego w 80% kopolimeru etylenu.

Piankę wytłacza się przez dyszę prostokątną z przykładu porównawczego Nr 1, z wydajnością 10 kg/godz. polimerów i 1,23 kg/godz. izobutanu. Temperatura maszyny wynosi 91,3°C, a pianka przechodzi przez pierścień z nadmuchem powietrza, umieszczony bezpośrednio po utworzeniu się pianki na wolnym powietrzu, aby utrwalić powierzchnię zewnętrzną pianki. Gęstość pianki wynosi 25 kg/m³, a profil jest prostokątem 13 x 12 mm, zawierającym ±550 porów/cm². Pianka ma pory otwarte, skórkę zewnętrzną, a tym razem struktura porowata jest absolutnie jednorodna w całym przekroju. Pianka ta odznacza się siłą ściskania (przy 50%), ±40% mniejszą od sił ściskania z przykładu porównawczego Nr 2.

P r z y k ł a d 4

□ 25 części wagowych żywicy EBA (MFI = 1 g/10 min, 7% akrylanu butylu);

□ 30 części wagowych żywicy EVA (MFI = 5 g/10 min, 14% octanu winylu);

□ 45 części wagowych polietylenu metalocenowego EXACT 0203 (DEXPLASTOMERS, gę stość 902 g/m³, MFI = 3 g/10 min);

□ 0,2 części wagowej przedmieszki czarnego barwnika;

□ 2 części wagowe przedmieszki zawierają cej 25% wagowych talku, na podstawie ż ywicy EVA;

□ 2 części wagowe przedmieszki HYDROCEROL CF 20P (CLARIANT), zawierają cej 20% mieszanki wodorowęglanu sodu-kwasu cytrynowego w 80% kopolimeru etylenu.

Piankę wytłacza się przez dyszę prostokątną z przykładu porównawczego Nr 1, z wydajnością 10 kg/godz. polimerów i 1,41 kg/godz. izobutanu. Temperatura urządzenia wynosi 104,2°C, a pianka przechodzi przez pierścień z nadmuchem powietrza, umieszczony bezpośrednio po utworzeniu się pianki na wolnym powietrzu, aby utrwalić powierzchnię zewnętrzną pianki. Gęstość pianki wynosi 25 kg/m³, a profil jest prostokątem 13 x 12 mm, zawierającym ±550 porów/cm². Pianka ma pory otwarte, skórkę zewnętrzną, a tym razem struktura porowata jest absolutnie jednorodna w całym przekroju.

Ta pianka odznacza się elastycznością nieco mniejszą niż pianka z przykładu 3 z powodu zastosowania polietylenu metalocenowego o większej gęstości lecz jest ona znacznie bardziej elastyczna niż pianki z przykładów porównawczych 1 i 2.

P r z y k ł a d 5

□ 25 części wagowych żywicy EBA (MFI = 1 g/10 min, 7% akrylanu butylu);

□ 30 części wagowych żywicy EVA (MFI = 5 g/10 min, 14% octanu winylu);

□ 45 części wagowych polietylenu metalocenowego ENGAGE 8445 (DuPont Elastomeres, gę stość 910 g/m³, MFI = 3,5 g/10 min);

□ 2,2 części wagowych przedmieszki ś rodków antystatycznych w postaci 70% monostearynianu gliceryny ATMER 122 (ICI) w 30% EVA, □ 0,2 części wagowej przedmieszki czarnego barwnika;

PL 209 426 B1

P r z y k ł a d 6

Piankę o nowym składzie, będącą ilustracją wynalazku, wytwarza się stosując następujący zestaw składników:

□ 25 części wagowych żywicy EBA (MFI = 1 g/10 min, 7% akrylanu butylu);

□ 30 części wagowych żywicy EVA (MFI = 2 g/10 min, 18% octanu winylu);

□ 25 części wagowych chlorowanego polietylenu TYRIN 3611P (DuPont Dow Elastomeres Plaquemine (US), 36% chloru, lepkość 800 Pa^s);

□ 20 części wagowych polietylenu metalocenowego EXACT 8203 (DEXPLASTOMERS, gęstość 882 kg/m³, MFI = 3 g/10 min);

□ 2,2 części wagowych przedmieszki antystatycznej 70% monostearynianu gliceryny ATMER 122 (ICI) w 30% EVA;

□ 0,2 części wagowej przedmieszki czarnego barwnika.

Piankę wytłacza się przez prostokątną dyszę z przykładu porównawczego 1, z wydajnością 10 kg/godz. polimerów i 1,41 kg/godz. izobutanu. Temperatura masy polimeru i gazu na wyjściu z cylindra wynosi 98,8°C, a pianka przechodzi przez pierścień z nadmuchem powietrza umieszczony bezpośrednio po utworzeniu się pianki na wolnym powietrzu, dla utrwalenia powierzchni zewnętrznej pianki. Gęstość pianki wynosi 25 kg/m³, a profil jest prostokątny 15 x 13 mm, zawierający ±600 porów/cm². Pianka ma pory otwarte, skórkę zewnętrzną i odznacza się zadziwiającą elastycznością. Pory są znacząco jednolite w całym przekroju. Siła ściskania (N/mm²) według ISO 3386/1 i /2 jest znacznie mniejsza od niezbędnej w przypadku przykładów porównawczych 1 i 2.

T a b e l a 1. Wartość ściskania (N/mm²) wedł ug ISO 3386/1 i /2:

Odkształcenie narzucone	1	2	3	4	5	6
10%	7643		2667	1437	1917	1235
20%	12259	8342	4750	2953	4053	2090
30%	16161	11700	6583	4806	6132	2821
40%	19545		7792	6597	8376	3551
50%	23866	19742	9458	8941	11118	4701
50%	32304		13375	12573	15708	6581

Zastrzeżenia patentowe

Claims

1. Pianka zawierająca mieszankę

a) 5 do 85% wagowych homopolimeru etylenu i/lub kopolimeru etylenu wytwarzanego w procesie wysokociśnieniowym; lub ich mieszanek;

b) 5 do 85% wagowych homopolimeru etylenu i/lub elastycznego kopolimeru etylenu wytworzonego w procesie wysokociśnieniowym; lub ich mieszanek odróżniających się od podanych w punkcie a) tym, że ich temperatura topnienia DSC jest niższa o co najmniej 5°C od odpowiedniej temperatury dla polimerów w punkcie a),

c) 5 do 95% wagowych polietylenu metalocenowego, hompolimer etylenu wybrany jest z grupy obejmującej polietylen o dużej gęstości (HDPE), polietylen o małej gęstości (LDPE) i polietylen liniowy o dużej gęstości (LLDPE), a kopolimer etylenu wytworzony w procesie wysokociśnieniowym wybrany jest z grupy obejmującej kopolimer etylenu i akrylanu etylu (EEA), kopolimer etylenu i kwasu akrylowego (EAA), kopolimer etylenu i kwasu metakrylowego (EMAA), kopolimer etylenu i octanu winylu (EVA), kopolimer etylenu i akrylanu butylu (EBA) oraz kopolimer etylenu i akrylanu metylu (EMA).

2. Pianka według zastrz. 1, znamienna tym, że temperatura topnienia DSC dla polimerów wymienionych w punkcie b) jest niższa co najmniej o 10°C od odpowiedniej temperatury dla polimerów wymienionych w punkcie a).

3. Pianka według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że zawiera od 15 do 50% wagowych polietylenu metalocenowego.

PL 209 426 B1

4. Pianka według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że polietylen metalocenowy ma gęstość mniejszą niż 915 kg/m³.

5. Pianka wedł ug zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, ż e zawiera ponadto od 5 do 85% wagowych chlorowanego polietylenu o zawartości chloru od 10 do 60%.

6. Pianka według zastrz. 5, znamienna tym, że zawiera od 10 do 50% wagowych chlorowanego polietylenu, korzystnie od 20 do 40% wagowych chlorowanego polietylenu.

7. Pianka wedł ug zastrz. 1 albo 2 albo 6, znamienna tym, ż e zawiera od 0,1 do 10% wagowych środków zarodkujących.

8. Pianka wedł ug zastrz. 1 albo 2 albo 6, znamienna tym, ż e zawiera, oprócz zwykł ych dodatków i środków pomocniczych, inne wybrane z grupy złożonej ze środków do regulacji trwałości wymiarów, środków antystatycznych, pigmentów, przeciwutleniaczy, środków ochrony przez UV, środków smarnych, środków przeciwogniowych, pigmentów odbijających/pochłaniających promieniowanie podczerwone.

9. Sposób spieniania mieszanki polimerów określonej w którymkolwiek z zastrz. 1-8, znamienny tym, że obejmuje następujące etapy:

a) dozowanie skł adników, wstę pnie zmieszanych lub dozowanych oddzielnie, jako zasilanie wytłaczarki;

b) uplastycznienie i zmieszanie składników w wysokiej temperaturze, do stopienia i zhomogenizowania składników;

c) wtrysk gazu spieniającego;

d) homogenizacja składników z gazem;

e) ochł odzenie masy;

f) wytłaczanie swobodnym przepływem powietrza poprzez dyszę o kontrolowanej temperaturze i ustalonym uprzednio kształcie, prowadzące do powstania pianki;

g) ochłodzenie, wyciąganie i prowadzenie powstałej w ten sposób pianki.

10. Sposób spieniania według zastrz. 9, znamienny tym, że podczas etapu g) piankę zaciska się.