Изобретение относится к изготовлению строительных, преимущественно теплоизоляционных плит из вспененного полистирола методом экструзии. Известен экструзионный способ получения плит из вспененного полистирола (RU 21670061, публ. 2001 г.). Известный способ включает смешение полистирола с физическим нуклеатором - тальком дисперсностью 3-10 мкм в количестве 2,0-3,4% от массы смеси и неорганическим соединением алюминия, например сульфата или гидроксида алюминия, в количестве 0,06-0,08% от массы смеси, плавление смеси в экструдере, введение в расплав порообразователя и экструзию через плоскощелевую фильеру с последующим формованием плиты.The invention relates to the manufacture of building, mainly heat-insulating boards made of expanded polystyrene by extrusion. Known extrusion method for producing plates of expanded polystyrene (RU 21670061, publ. 2001). The known method involves mixing polystyrene with a physical nucleator - talc dispersion of 3-10 microns in an amount of 2.0-3.4% by weight of the mixture and an inorganic compound of aluminum, for example aluminum sulfate or hydroxide, in an amount of 0.06-0.08% of the mass of the mixture, melting the mixture in an extruder, introducing a blowing agent into the melt and extruding through a flat slot die, followed by molding of the plate.
Способ характеризуется использованием порошкового талька, причем повышенной дисперсности (3-10 мкм). Использование в качестве нуклеатора порошкового талька снижает технологичность изготовления пенополистирольной плиты, т.к. мелкодисперсный тальк спрессовывается в процессе хранения, «слеживается» в дозаторе, что может привести к остановке процесса экструзии. Поэтому известный способ требует подготовки талька - сушки при температуре 50°C в течение 3-4 часов. Заявляемый способ, как и известный, включает смешение полистирола с нуклеатором - тальком, плавление смеси в экструдере, введение в расплав порообразователя и экструзию через плоскощелевую фильеру с последующим формованием плиты. Способ отличается тем, что в качестве нуклеатора используют 10-12 мас.% смеси гранулированного талька (1,5-2,0 мас.%) с неорганическими добавками, остальное - полистирол, при этом в качестве неорганических добавок используют гранулированные диоксид кремния (2-3 мас.%), оксид титана (1-2 мас.%), гидроксид магния (1-4 мас.%), каолин (1-2 мас.%), кизельгур (до 1 мас.%).The method is characterized by the use of talcum powder, with increased dispersion (3-10 microns). The use of talcum powder as a nucleator reduces the manufacturability of polystyrene foam boards, as finely dispersed talcum powder is compressed during storage, “cakes” in the dispenser, which can lead to a halt in the extrusion process. Therefore, the known method requires the preparation of talc - drying at a temperature of 50 ° C for 3-4 hours. The inventive method, as well as the known one, involves mixing polystyrene with a talc nucleator, melting the mixture in an extruder, introducing a blowing agent into the melt and extruding through a flat slot die, followed by molding of the plate. The method is characterized in that 10-12 wt.% Of a mixture of granular talc (1.5-2.0 wt.%) With inorganic additives is used as the nucleator, the rest is polystyrene, while granular silicon dioxide is used as inorganic additives (2 -3 wt.%), Titanium oxide (1-2 wt.%), Magnesium hydroxide (1-4 wt.%), Kaolin (1-2 wt.%), Kieselguhr (up to 1 wt.%).
Использование гранулированного талька исключает необходимость его сушки и предотвращает возможность прерывания процесса экструзии. Кроме того, гранулированный тальк снижает усадку материала при выходе из экструдера и облегчает течение расплава полимера в процессе переработки. В эксперименте с гранулированным тальком без неорганических добавок ячейки структуры полученной плиты относительно равномерны по всему срезу образца, но крупного размера, в структуре не прослеживается четких перегородок, тогда как при использовании в качестве нуклеатора смеси гранулированного талька с неорганическими добавками наблюдалось скопление более плотных разных по размеру ячеек от центра к поверхности. Четко просматривались перегородки ячеек и незначительные межячеистые пустоты, создавая картину хаотичности ячеистой структуры. Однако при испытаниях на сжатие такие образцы выдерживали более высокую нагрузку, чем образцы, полученные с использованием только талька. Предположительно, неравномерная по форме и размеру ячеек структура формируется за счет различной формы частиц неорганических добавок, каждая из которых выполняет функцию нуклеатора. Количественное соотношение гранулированного талька и неорганических добавок подобрано экспериментально. Положительное влияние неоднородности структуры на прочностные характеристики пенополистирольной плиты не является очевидным. Новый технический результат, достигаемый заявленным способом, заключается в повышении технологичности способа.The use of granular talc eliminates the need for drying and prevents the interruption of the extrusion process. In addition, granular talc reduces shrinkage of the material when exiting the extruder and facilitates the flow of polymer melt during processing. In an experiment with granular talc without inorganic additives, the cells of the structure of the obtained plate are relatively uniform throughout the sample section, but large in size, there are no clear partitions in the structure, while when using a mixture of granular talc with inorganic additives, an accumulation of denser, different in size was observed cells from the center to the surface. Cell walls and insignificant intercellular voids were clearly visible, creating a picture of the randomness of the cellular structure. However, in compression tests, such samples withstood a higher load than samples obtained using only talc. Presumably, a structure uneven in shape and size of the cells is formed due to the different shape of the particles of inorganic additives, each of which serves as a nucleator. The quantitative ratio of granular talc and inorganic additives is selected experimentally. The positive effect of the heterogeneity of the structure on the strength characteristics of the polystyrene foam plate is not obvious. A new technical result achieved by the claimed method is to improve the manufacturability of the method.
Заявленным способом получали плиты марок Э45, Э45МГ1, Э45У толщиной 50 мм из полистирола марки ПС 585, ПС 590. Использовали гранулированный тальк с марки пеноформ 50/20/ПС размером гранул 2-3 мм, насыпной плотности 0,8-0,85 г/см3 содержание активного компонента - талька 50%, неорганические добавки: диоксид кремния (ГОСТ 9428-730, оксид титана (ТУ 6-09-2166-77), гидроксид магния (ТУ 6-09-3759-86), каолин (ТУ 5729-071-00284530-96), кизельгур - силикатный песок, очищенный и прокаленный в виде крупных кристаллов неправильной формы (код сертификата 212475). Неорганические добавки гранулируют. Количество талька и неорганических добавок, а также полистирола приведено в таблице. Для изготовления плиты готовят смесь из гранул полистирола, гранулированного талька и гранулированных неорганических добавок. Подготовленную смесь подают в экструдер, плавят при температуре 180-210°C, в расплав вводят порообразователь, например дифторхлорметан, под контролем температуры в 7-8 зонах нагрева, давления и подачи газа осуществляют экструзию через плоскощелевую фильеру с последующим формованием плиты. Из данных, приведенных в таблице, следует, что по прочностным показателям полученная плита не только соответствует требованиям стандарта на эти марки плит - ТУ 5767-002-77909577-2007, согласно которым «предел прочности на сжатие не менее 0,5 МПа», но и несколько превышает их.By the claimed method, plates of grades E45, E45MG1, E45U with a thickness of 50 mm were made of polystyrene of the grade PS 585, PS 590. We used granular talcum powder from the brand foam / 50/20 / PS granule size 2-3 mm, bulk density 0.8-0.85 g / cm 3 the content of the active component is talc 50%, inorganic additives: silicon dioxide (GOST 9428-730, titanium oxide (TU 6-09-2166-77), magnesium hydroxide (TU 6-09-3759-86), kaolin ( TU 5729-071-00284530-96), kieselguhr - silica sand, cleaned and calcined in the form of large crystals of irregular shape (certificate code 212475). Inorganic additives are granulated. the amounts of talc and inorganic additives, as well as polystyrene, are given in the table. A mixture of polystyrene granules, granular talc and granular inorganic additives is prepared for the manufacture of the slab. The prepared mixture is fed into an extruder, melted at a temperature of 180-210 ° C, a blowing agent is introduced into the melt, for example difluorochloromethane, under the control of temperature in 7-8 zones of heating, pressure and gas supply, extrude through a flat slot die and then form a plate. From the data given in the table, it follows that in terms of strength indicators, the resulting plate not only meets the requirements of the standard for these brands of plates - TU 5767-002-77909577-2007, according to which "the compressive strength is at least 0.5 MPa", but and slightly exceeds them.
ТаблицаTable
№ компо-зицииComposition No.
Содержание компонентов экструзионной смеси, мас.%The content of the components of the extrusion mixture, wt.%
Содержание смеси тальк + добавки, мас.%The content of the mixture talc + additives, wt.%
Плотность плиты, кг/м3 The density of the plate, kg / m 3
Предел прочности плиты на сжатие, МПаPlate compressive strength, MPa
Поли-стиролPoly styrene
Тальк гранулир.Talc granular.
Кремния диоксидSilicon dioxide
Титан (IV) оксидTitanium (IV) oxide
Магния гидроксидMagnesium hydroxide
КаолинKaolin
КизельгурKieselguhr
1one
9090
22
22
22
22
1one
1one
1010
52,052.0
0,510.51
22
9090
1,51,5
22
1one
4four
1,51,5
--
1010
53,053.0
0,530.53
33
9090
22
2,52.5
1,51,5
22
22
--
1010
53,553.5
0,590.59
4four
9090
22
33
22
1one
1one
1one
1010
54,054.0
0,550.55
55
9090
22
33
1one
1one
22
1one
1010
54,254,2
0,510.51
66
9090
1,51,5
2,52.5
22
1one
22
1one
1010
54,154.1
0,560.56
77
8888
1,51,5
2.52.5
22
1one
22
1one
1212
54,554.5
0,540.54