RU2167061C2 - Method for production of foamed plates with high compressive strength - Google Patents
Method for production of foamed plates with high compressive strength Download PDFInfo
- Publication number
- RU2167061C2 RU2167061C2 RU99116524/12A RU99116524A RU2167061C2 RU 2167061 C2 RU2167061 C2 RU 2167061C2 RU 99116524/12 A RU99116524/12 A RU 99116524/12A RU 99116524 A RU99116524 A RU 99116524A RU 2167061 C2 RU2167061 C2 RU 2167061C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- polystyrene
- mixture
- plates
- compressive strength
- aluminum
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к формованию веществ в пластическом состоянии с получением пористых изделий и, в частности, к получению вспененных плит из полистирола экструзионным способом. The present invention relates to the molding of substances in a plastic state to obtain porous products and, in particular, to the production of expanded polystyrene boards by extrusion.
Пенополистирольные (ППС) плиты находят широкое применение в строительстве в качестве теплоизоляционного материала, и, в частности, их используют как теплоизоляционную подложку при строительстве железнодорожного полотна. В этом случае ППС плиты должны выдерживать длительное воздействие напряжения сжатия, включая многократное (до 2000000 циклов) воздействие циклических нагрузок с частотой 10 Гц. Величина напряжения сжатия при длительном воздействии составляет не менее 0,25 МПа. Успешная эксплуатация может быть обеспечена при условии, что предел прочности на сжатие ППС плит будет равен или превышать 0,50 МПа. Polystyrene foam (PPS) plates are widely used in construction as a heat-insulating material, and, in particular, they are used as a heat-insulating substrate in the construction of railway tracks. In this case, PPS slabs must withstand prolonged exposure to compression stress, including repeated (up to 2,000,000 cycles) cyclic loads with a frequency of 10 Hz. The value of compression stress during prolonged exposure is at least 0.25 MPa. Successful operation can be ensured provided that the compressive strength of the PPP plates is equal to or greater than 0.50 MPa.
Прочность на сжатие ППС плит, полученных экструзионным способом, зависит от технологических параметров переработки и, в частности, от рецептуры загрузки и свойств компонентов перерабатываемой композиции. Эти показатели определяют структуру и свойства ППС плит. The compressive strength of the PPP of the plates obtained by the extrusion method depends on the processing technological parameters and, in particular, on the loading formulation and the properties of the components of the processed composition. These indicators determine the structure and properties of the PPP plates.
Известен способ получения вспененных плит с повышенной прочностью на сжатие [ФРГ заявка N 4236579, МКИ5 B 29 C 67/20, опубл. 09.12.93]. Согласно известному способу, смесь, состоящую из 100 мас.ч. полистирола с индексом расплава 4,5, 0,35 мас.ч. антипирена, 0,14 мас.ч. перекиси дикумила и 0,15 - 0,85 мас.ч. талька в качестве регулятора размера пор пеноплиты, загружают в экструдер, расплавляют, в расплав вводят 6-8% от массы полистирола порообразователя и экструдируют через плоскощелевую головку в лист сечением 50 см2. В качестве порообразователя в известном способе используют смесь этилового спирта (около 15%), простой диметиловый эфир (62-84%) и, возможно, CO2 (до 22%). Тальк, использующийся в качестве регулятора размера пор (нуклезатора), имеет дисперсность 100-150 мкм, т. к по принятым принципам технологии получения пеноизделий экструзионным способом дисперсность нуклезатора должна быть сопоставима с диаметром пор (100 - 200 мкм). Известный способ позволяет получать пеноплиты с плотностью 20 - 70 кг/м3 (в примерах 30 - 33 кг/м3); предел прочности при сжатии не указывается.A known method of producing foamed plates with increased compressive strength [Germany, application N 4236579, MKI 5 B 29 C 67/20, publ. 12/9/93]. According to a known method, a mixture consisting of 100 parts by weight polystyrene with a melt index of 4.5, 0.35 parts by weight flame retardant, 0.14 parts by weight dicumyl peroxide and 0.15 - 0.85 parts by weight talc as a regulator of the pore size of the foam plate is loaded into the extruder, melted, 6-8% of the mass of polystyrene of the blowing agent is introduced into the melt and extruded through a flat slot head into a sheet with a cross section of 50 cm 2 . As a blowing agent in the known method, a mixture of ethyl alcohol (about 15%), dimethyl ether (62-84%) and, possibly, CO 2 (up to 22%) are used. Talc, which is used as a regulator of pore size (nucleator), has a dispersion of 100-150 microns, because according to the accepted principles of technology for producing foam products by extrusion, the dispersion of the nucleator must be comparable with the pore diameter (100 - 200 microns). The known method allows to obtain foams with a density of 20 - 70 kg / m 3 (in examples 30 - 33 kg / m 3 ); ultimate compressive strength is not indicated.
Однако, опыт показывает, что плиты с плотностью 30-35 кг/м3 имеют предел прочности на сжатие порядка 0,35 МПа (см., например, патент США N 5189071, МКИ5 C 08 D 9/08, 1993: при плотности 32,6 кг/м3 прочность при сжатии составляет 0,288 МПа), что недостаточно для применения пеноплит в железнодорожном строительстве.However, experience shows that plates with a density of 30-35 kg / m 3 have a compressive strength of about 0.35 MPa (see, for example, US patent N 5189071, MKI 5 C 08 D 9/08, 1993: at a density 32.6 kg / m 3 compressive strength is 0.288 MPa), which is not enough for the use of foams in railway construction.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявленному способу является способ получения плит из пенопласта с высоким сопротивлением сжатию [ФРГ заявка N 4138388, МКИ5 B 29 C 67/20]. Согласно этому способу 100 мас.ч. полистирола с индексом расплава 4,5, 1,5 мас.ч. антипирена, 1 мас. ч. талька в качестве нуклезатора расплавляют в экструдере, в расплав вводят 5-16% от массы полистирола порообразователя и экструдируют через плоскощелевую фильеру в лист сечением (650 х 50) мм. В качестве порообразователя берут смесь 3-70% спирта или кетона, 2-90% фторхлор- или фторзамещенного углеводорода и, возможно, CO2 и/или углеводорода с длиной цепи С3-C5. Преимущественно порообразователь содержит 3-40% (лучше 28%) этанола и 60-97% (лучше 72%) дифторэтана и вводится в количестве 12,3% от массы полистирола.The closest set of essential features to the claimed method is a method for producing plates of foam with high resistance to compression [Germany application N 4138388, MKI 5 B 29 C 67/20]. According to this method, 100 parts by weight polystyrene with a melt index of 4.5, 1.5 wt.h. flame retardant, 1 wt. including talc as a nucleator, it is melted in an extruder, 5-16% of the mass of polystyrene blowing agent is introduced into the melt and extruded through a flat slot die into a sheet with a section (650 x 50) mm. A mixture of 3-70% alcohol or ketone, 2-90% fluorochloro- or fluoro-substituted hydrocarbon and, possibly, CO 2 and / or hydrocarbon with a C 3 -C 5 chain length is taken as a blowing agent. Mostly the blowing agent contains 3-40% (preferably 28%) of ethanol and 60-97% (preferably 72%) of difluoroethane and is introduced in an amount of 12.3% by weight of polystyrene.
Полученные пеноплиты имеют плотность 25-60 кг/м3 и "улучшенное сопротивление сжатию".The resulting foams have a density of 25-60 kg / m 3 and "improved compression resistance."
По нашим данным использование нуклезатора-талька с дисперсностью 100 - 150 мкм обеспечивает низкую, порядка 30 - 35 кг/м3 плотность плит из пенополистирола; однако, при этом предел прочности на сжатие не превышает 0,40 МПа, что недостаточно для использования ППС плит в качестве подложки железнодорожного полотна.According to our data, the use of a talc nucleator with a dispersion of 100 - 150 microns provides a low, about 30 - 35 kg / m 3 density of polystyrene foam boards; however, at the same time, the compressive strength does not exceed 0.40 MPa, which is not enough to use the PPP plates as a substrate for a railway track.
Техническая задача, поставленная в заявляемом изобретении, состоит в получении ППС плит, имеющих величину предела прочности на сжатие не менее 0,50 МПа. The technical problem posed in the claimed invention is to obtain the PPP plates having a compressive strength of at least 0.50 MPa.
Указанная задача решается тем, что в способе получения вспененных плит с высоким сопротивлением сжатию, включающем смешение полистирола с физическим нуклезатором тальком, плавление смеси в экструдере, введение в расплав (легколетучего) порообразователя и экструзию через плоскощелевую фильеру с формованием пеноплиты, используемый в качестве физического нуклезатора тальк имеет дисперсность 3-10 мкм и взят в количестве 2,0 - 3,4% от массы смеси и дополнительно в смесь вводят 0,06 - 0,08% от массы смеси неорганического соединения алюминия, выбранного из группы, включающей гидроксид и сульфат алюминия. This problem is solved by the fact that in the method for producing foamed plates with high compression resistance, including mixing polystyrene with a physical talc nucleator, melting the mixture in an extruder, introducing a (volatile) blowing agent into the melt, and extruding through a flat slot die with foam molding used as a physical nucleator talc has a dispersion of 3-10 microns and is taken in an amount of 2.0 - 3.4% by weight of the mixture and, in addition, 0.06 - 0.08% by weight of the mixture of inorganic aluminum compound selected o from the group comprising hydroxide and aluminum sulfate.
В качестве порообразователя используют дифторхлорэтан (фреон 142B), дифторхлорметан (фреон 22) или их смесь. Порообразователь может дополнительно содержать диоксид углерода (CO2) в количестве до 10%. Общее количество порообразователя 8-15%, преимущественно, 10-12% от массы полистирола.As a blowing agent, difluorochloroethane (Freon 142B), difluorochloromethane (Freon 22) or a mixture thereof are used. The blowing agent may further comprise carbon dioxide (CO 2 ) in an amount of up to 10%. The total amount of blowing agent is 8-15%, mainly 10-12% by weight of polystyrene.
Тальк, используемый в заявляемом способе, имеет дисперсность (размер частиц) 3-10 мкм, причем 80% порошка имеет дисперсность 8-10 мкм. Talc used in the present method has a dispersion (particle size) of 3-10 microns, with 80% of the powder having a dispersion of 8-10 microns.
Неожиданно было обнаружено, что при использовании мелкодисперсного талька и соединения алюминия нет необходимости вводить ограничения по молекулярной массе используемого полистирола. Плиты с высоким сопротивлением сжатию были получены как из высокомолекулярного полистирола с показателем текучести расплава 2,6 г/10 мин (200oC, нагрузка 5 кг), так и из полистирола с показателем текучести расплава 6-7 г/10 мин.It was unexpectedly found that when using finely divided talc and an aluminum compound, there is no need to introduce restrictions on the molecular weight of the polystyrene used. Plates with high compression resistance were obtained both from high molecular weight polystyrene with a melt flow rate of 2.6 g / 10 min (200 ° C, a load of 5 kg) and from polystyrene with a melt flow rate of 6-7 g / 10 min.
Композиция, перерабатываемая заявляемым способом, может также включать антипирены, например, гексабромциклододекан и др. The composition processed by the claimed method may also include flame retardants, for example, hexabromocyclododecane, etc.
Способ далее иллюстрируется примерами. The method is further illustrated by examples.
Пример 1. Example 1
В смеситель подается 97,53% полистирола с показателем текучести расплава (ПТР) 6,1 г/10 мин, 0,4% гексабромциклододекана, 2,0% талька с дисперсностью 3 - 10 мкм и 0,07% сульфата алюминия. Полученная смесь со скоростью 400 кг/час подается в двухшнековый экструдер с диаметром шнека 150 мм. В первой зоне экструдера смесь плавится при температуре 200 - 250oC; затем при температуре 65 - 85oC расплав смешивается с порообразователем - смесью фреона 142B и фреона 22, взятых в соотношении 60:40, и CO2, взятом в количестве 10% от общего количества порообразователя. Порообразователь подается в экструдер со скоростью 40 кг/час; его содержание составляет 10% от массы композиции. Расплав, содержащий порообразователь, гомогенизируется в экструдере при 90-150oC, продавливается через плоскощелевую фильеру при температуре 120 - 65oC и формуется в плиты толщиной 40, 50 и 60 мм и шириной 600 мм на установке формования.97.53% polystyrene with a melt flow rate (MFR) of 6.1 g / 10 min, 0.4% hexabromocyclododecane, 2.0% talc with a dispersion of 3-10 microns and 0.07% aluminum sulfate is fed into the mixer. The resulting mixture at a speed of 400 kg / h is fed into a twin-screw extruder with a screw diameter of 150 mm. In the first zone of the extruder, the mixture melts at a temperature of 200 - 250 o C; then at a temperature of 65 - 85 o C the melt is mixed with a blowing agent - a mixture of Freon 142B and Freon 22, taken in a ratio of 60:40, and CO 2 taken in an amount of 10% of the total amount of blowing agent. The blowing agent is fed into the extruder at a speed of 40 kg / h; its content is 10% by weight of the composition. The melt containing the blowing agent is homogenized in an extruder at 90-150 o C, pressed through a flat slot die at a temperature of 120 - 65 o C and molded into slabs 40, 50 and 60 mm thick and 600 mm wide on a molding machine.
Полученные плиты испытывались по следующим показателям: плотность в кг/м3 по ГОСТ 409-77 и по ГОСТ 17177-94, предел прочности на сжатие в МПа по ГОСТ 23206-78 и по ГОСТ 17177-94 и отклонение от заданных размеров (±) мм по ГОСТ 17177-94.The resulting plates were tested according to the following indicators: density in kg / m 3 according to GOST 409-77 and GOST 17177-94, compressive strength in MPa according to GOST 23206-78 and GOST 17177-94 and deviation from the set dimensions (±) mm according to GOST 17177-94.
Состав перерабатываемой смеси и физико-механические показатели приведены в таблице. The composition of the processed mixture and physical and mechanical indicators are given in the table.
Пример 2. Example 2
Плиты из вспененного полистирола получают как в примере 1, но берут 96,94% полистирола с ПТР 6,1 г/10 мин, 2,6% талька с дисперсностью 3-10 мкм, 0,4% гексабромциклододекана и 0,06% гидроксида алюминия. Plates of foamed polystyrene are obtained as in example 1, but they take 96.94% polystyrene with an MFI of 6.1 g / 10 min, 2.6% talc with a dispersion of 3-10 μm, 0.4% hexabromocyclododecane and 0.06% hydroxide aluminum.
Состав перерабатываемой смеси и физико-механические показатели плит приведены в таблице. The composition of the processed mixture and physico-mechanical properties of the plates are shown in the table.
Пример 3. Example 3
Плиты из вспененного полистирола получают как в примере 2, но берут полистирол с ПТР 2,8 г/10 мин. Foamed polystyrene plates are prepared as in Example 2, but polystyrene with a MF of 2.8 g / 10 min is taken.
Состав перерабатываемой смеси и физико-механические показатели приведены в таблице. The composition of the processed mixture and physical and mechanical indicators are given in the table.
Пример 4. Example 4
Плиты из вспененного полистирола получают как в примере 2, но берут полистирол с ПТР 5,5 г/10 мин. Foamed polystyrene plates are prepared as in Example 2, but polystyrene with a MF of 5.5 g / 10 min is taken.
Состав перерабатываемой смеси и физико-механические показатели плит приведены в таблице. The composition of the processed mixture and physico-mechanical properties of the plates are shown in the table.
Пример 5. Example 5
Плиты из вспененного полистирола получают как в примере 4, но берут 96,12% полистирола, 3,4% талька и 0,08% гидроксида алюминия. Plates of foamed polystyrene are obtained as in example 4, but take 96.12% polystyrene, 3.4% talc and 0.08% aluminum hydroxide.
Состав перерабатываемой композиции и физико-механические показатели приведены в таблице. The composition of the processed composition and physical and mechanical properties are shown in the table.
Пример 6. Example 6
Плиты из вспененного полистирола получают как в примере 5, но берут полистирол с ПТР 7,0 г/10 мин. Foamed polystyrene plates are prepared as in Example 5, but polystyrene with an MF of 7.0 g / 10 min is taken.
Состав перерабатываемой композиции и физико-механические показатели плит приведены в таблице. The composition of the processed composition and physico-mechanical properties of the plates are shown in the table.
Пример 7 (контрольный). Example 7 (control).
Плиты из вспененного полистирола получают как в примере 4, но не вводят соединения алюминия. Polystyrene foam boards are prepared as in Example 4, but no aluminum compounds are introduced.
Состав перерабатываемой композиции и физико-механические показатели приведены в таблице. The composition of the processed composition and physical and mechanical properties are shown in the table.
Пример 8 (контрольный). Example 8 (control).
Плиты из вспененного полистирола получают как в примере 1, но берут тальк с дисперсностью 100 - 150 мкм и не вводят соединения алюминия. Plates of foamed polystyrene are obtained as in example 1, but they take talc with a fineness of 100 - 150 microns and do not introduce aluminum compounds.
Состав перерабатываемой композиции и физико-механические показатели приведены в таблице. The composition of the processed composition and physical and mechanical properties are shown in the table.
Пример 9 (контрольный). Example 9 (control).
Плиты получают как в примере 1, но берут тальк с дисперсностью 100 - 150 мкм. The plates are obtained as in example 1, but take talc with a dispersion of 100 - 150 microns.
Состав перерабатываемой композиции и физико-механические показатели приведены в таблице. The composition of the processed composition and physical and mechanical properties are shown in the table.
Как видно из таблицы, заявляемый способ позволяет получать ППС плиты с пределом прочности на сжатие выше 0,50 МПа из полистирола широкого спектра молекулярных масс и молекулярно-массового распределения. Неожиданным преимуществом заявляемого способа является стабильность размеров (низкое отклонение от заданных размеров) получаемых плит. Высокая прочность на сжатие и стабильность размеров дает возможность успешно использовать плиты, полученные заявляемым способом, в качестве подложки при строительстве дорог и, в частности, железнодорожного полотна. As can be seen from the table, the inventive method allows to obtain the PPP plate with a compressive strength above 0.50 MPa from polystyrene with a wide range of molecular weights and molecular weight distribution. An unexpected advantage of the proposed method is the dimensional stability (low deviation from the given dimensions) of the resulting plates. High compressive strength and dimensional stability makes it possible to successfully use the plates obtained by the claimed method as a substrate in the construction of roads and, in particular, railway tracks.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99116524/12A RU2167061C2 (en) | 1999-07-15 | 1999-07-15 | Method for production of foamed plates with high compressive strength |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU99116524/12A RU2167061C2 (en) | 1999-07-15 | 1999-07-15 | Method for production of foamed plates with high compressive strength |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2167061C2 true RU2167061C2 (en) | 2001-05-20 |
| RU99116524A RU99116524A (en) | 2001-05-20 |
Family
ID=20223256
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU99116524/12A RU2167061C2 (en) | 1999-07-15 | 1999-07-15 | Method for production of foamed plates with high compressive strength |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2167061C2 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005082984A1 (en) * | 2004-02-18 | 2005-09-09 | Basf Aktiengesellschaft | Method for producing filler-containing foam slabs |
| RU2371455C2 (en) * | 2003-12-12 | 2009-10-27 | Басф Акциенгезельшафт | Foamed plastic moulded objects, made from filler-containing polymer granulates, capable of foaming |
| RU2448131C2 (en) * | 2010-04-05 | 2012-04-20 | Андрей Геннадьевич Дружинин | Method of producing segment of heat-insulation structure from extruded expanded polystyrene |
| RU2465139C2 (en) * | 2010-10-04 | 2012-10-27 | Юрий Николаевич Холкин | Method of producing cellular polystyrene board |
-
1999
- 1999-07-15 RU RU99116524/12A patent/RU2167061C2/en active IP Right Revival
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2371455C2 (en) * | 2003-12-12 | 2009-10-27 | Басф Акциенгезельшафт | Foamed plastic moulded objects, made from filler-containing polymer granulates, capable of foaming |
| WO2005082984A1 (en) * | 2004-02-18 | 2005-09-09 | Basf Aktiengesellschaft | Method for producing filler-containing foam slabs |
| RU2448131C2 (en) * | 2010-04-05 | 2012-04-20 | Андрей Геннадьевич Дружинин | Method of producing segment of heat-insulation structure from extruded expanded polystyrene |
| RU2465139C2 (en) * | 2010-10-04 | 2012-10-27 | Юрий Николаевич Холкин | Method of producing cellular polystyrene board |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5348984A (en) | Expandable composition and process for extruded thermoplastic foams | |
| US5801208A (en) | Blowing agent, expandable composition, and process for extruded thermoplastic foams | |
| CN1886449B (en) | Method of forming thermoplastic foams using nano-particles to control cell morphology | |
| KR101170573B1 (en) | Expanded particulate moulded parts consisting of expandable polystyrenes and mixtures of thermoplastic polymers | |
| JP2004263184A (en) | Open-cell foamed body composed of high melting point plastic | |
| US4554293A (en) | Lightly crosslinked linear olefinic polymer foam blends and process for making | |
| DE10358786A1 (en) | Particle foam moldings of expandable, filler-containing polymer granules | |
| KR20070042180A (en) | Method for the production of flameproof, expandable polystyrol | |
| US6030696A (en) | Extruded polyolefin foam in thicker grades and plank and process therefor | |
| US6872757B2 (en) | Expandable composition, blowing agent, and process for extruded thermoplastic foams | |
| JPH03143933A (en) | Expandable granule and method for preparation of foaming material therefrom | |
| KR20070043839A (en) | Synergistic flame-proof mixtures for polystyrene foams | |
| EP0186308B1 (en) | Expandable polyetherimide compositions and foamed materials obtained therefrom | |
| US5707573A (en) | Method of preparing thermoplastic foams using a gaseous blowing agent | |
| JP2002523587A (en) | Foams made from blends of syndiotactic polypropylene and thermoplastic polymers | |
| MX2007012266A (en) | Method for producing polystyrene foam particles with a high density. | |
| EP0218640A1 (en) | Method for the preparation of styrene polymer foam and foam prepared thereby. | |
| RU2167061C2 (en) | Method for production of foamed plates with high compressive strength | |
| US7868053B2 (en) | Expandable polystyrene granulates with a bi- or multi-modal molecular-weight distribution | |
| CN1273279C (en) | A process for producing physically foamed polyolefin foams and insulation foams prepared therewith | |
| DE10358798A1 (en) | Expandable styrene polymer granules | |
| JPH09208735A (en) | Production of foamable resin particle | |
| JP4299490B2 (en) | Lightweight structural material with good decomposability, heat insulating material, and manufacturing method thereof | |
| US20070100008A1 (en) | Process for preparing open-cell microcellular polystyrene foam and open-cell microcellular polystyrene foam prepared therefrom | |
| RU2190638C2 (en) | Method of self-extinguishing frothed plate making |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| NF4A | Reinstatement of patent | ||
| RH4A | Copy of patent granted that was duplicated for the russian federation |
Effective date: 20050729 |
|
| PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20070202 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150716 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20180124 |