СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ПОЛИСТИРОЛЬНОЙ ПЛЕНКИ
METHOD FOR PRODUCING A POLYSTYRENE FILM

Изобретение относится к промышленности пластических масс, в частности к технологии получения полистирольных (ПС) пленок, предназначенных для изготовления пищевых упаковок, использования в фармацевтике для упаковки лекарств.
К конструкционным полимерным материалам и пленкам предъявляются повышенные требования в отношении физико-механических и эксплуатационных свойств, особенно к  прочности и ударной вязкости, устойчивости к разрывам; биологической и химической стойкости, в том числе к щелочам и агрессивным средам; формуемости, водонепроницаемости,  гигиеничности, поэтому полистирольные пленки производят, как правило, из ударопрочного полистирола с применением различных модифицирующих добавок (патенты SU 860474, опубликовано 1995.03.20, EA035632B1, опубликовано 2020.07.17). Ударопрочный полистирол в свою очередь получают полимеризацией раствора каучука в стироле в присутствии инициатора полимеризации и регулятора молекулярной массы, что требует наличия сложного химического оборудования для синтеза и работы с жидкими субстанциями (раствор каучука в стироле) и   имеет выделения в атмосферу при производстве, что влияет на экологию. Кроме того, процесс получения пленки является периодическим. Известен наиболее близкий способ изготовления полистирольной пленки (RU 2198791, опубликовано 20.02.2003), заключающийся в том, что первоначально приготавливают исходную смесь из измельченного ударопрочного полистирола и измельченного термоэластопласта при следующем соотношении компонентов, вес.%: ударопрочный полистирол - 85-96; термоэластопласт - 4-15, после чего смесь подвергают экструзии с образованием листа, отличающийся тем, что перед экструзией смесь полистирола и термоэластопласта расплавляют путем нагревания и перемешивают в расплавленном состоянии, а после экструзии образовавшийся лист охлаждают, охлажденный лист обрезают по ширине и сворачивают в рулон, а обрезь, образующуюся в результате указанного обрезания листа, измельчают и добавляют в исходную смесь при следующем соотношении компонентов, вес.%: Ударопрочный полистирол - 42-96, Термоэластопласт - 4-15, упомянутая обрезь– остальное.
Недостатком известного способа является необходимость использования дорогостоящего ударопрочного полистирола, снижение значений разрушающего напряжения при растяжении и теплостойкости по Вика полученного полимера. При этом ударопрочность обусловлена высоким содержанием ударопрочного полистирола, что приводит к удорожанию конечного продукта.
Техническая задача, на которую направлено предлагаемое изобретение, является создание способа получения полистирольной пленки в одну стадию, в котором ударопрочный полистирол заменяют на полистирол общего назначения с модификатором - термоэластопластом на основе полипропилена и искусственного каучука, с одновременным формованием пленки с сохранением основных физических свойств конечных изделий, присущих изделиям, изготовленным из ударопрочного полистирола.
Необходимость замены ударопрочного полистирола на полистирол общего назначения возникла в связи с задачей снижения стоимости конечного продукта, повышения доступности сырьевых компонентов для производства полистрольной пленки, с целью снижения рисков удорожания и дефицита ударопрочного полистирола на внутреннем рынке. А учитывая, что стоимость применяемого в заявляемом способе модификатора ниже стоимости ударопрочного полистирола и процесс изготовления пленки идет в одну стадию из полистирола общего назначения (без получения ударопрочного полистирола) и может быть автоматизирован, то получается значительный экономический эффект. Вторым полезным свойством полистирольной пленки, получаемой в результате реализации заявляемого способа, является пониженные выбросы в атмосферу токсичных веществ - газообразного стирола.
Технический результат заключается в повышении эффекта модифицирования полистирола общего назначения термоэластопластом и снижении времени процесса, уменьшения количества отходов, повышении ударной вязкости, устойчивости к разрывам, водонепроницаемости, гигиеничности, теплостойкости.
Технический результат достигается тем, что в способе изготовления полистирольной пленки первоначально приготавливают исходную смесь из измельченного полистирола и измельченного термоэластопласта, после чего смесь полистирола и термоэластопласта расплавляют путем нагревания и перемешивают в расплавленном состоянии, расплавленную смесь, подвергают экструзии с образованием листа, после экструзии образовавшийся лист охлаждают, охлажденный лист обрезают по ширине и сворачивают в рулон. В способе новым является то, что в приготовлении исходной смеси используют полистирол общего назначения (ОН) и модификатор - термоэластопласт на основе искусственного каучука, полипропилена, минерального масла и синтетического воска (смесь1), в следующих процентных соотношениях:
- полистирол общего назначения - 80 - 83 %
- модификатор - термоэластопласт - 17-20 %,
в отдельном бункере  перемешиваются краситель на основе полиэтилена и двуокиси титана, гидрофобный мел фракции 2 мкм и стеарат цинка в пропорции, соответственно 2,9:3,5:0,01 (смесь 2), полученные смесь 1 и смесь 2 смешивают между собой в соотношении: 93,3-93,6: 6,4-6,7, сушат горячим воздухом с температурой 90 °С до достижения влажности 18 %.
Нагревание свыше 90 °С приводит к преждевременному слипанию гранул и плохому смешиванию, а меньшие температуры не позволяют обеспечить необходимое распределение ингредиентов в смеси перед экструзией и высушить ее не более 18 %. Влажность выше 18% приводит к образованию конденсата и снижению качества смешения ингредиентов.  Такая влажность так же определена опытным путем. Полученную смесь подают в приемный бункер экструзионной линии.
С целью снижения расхода полистирола общего назначения и модификатора в смесь на стадии получения исходной смеси добавляют дробленную возвратную полистирольную пленку (ВПП). При этом соотношение полистирол ОН: возвратная дробленая пленка: модификатор составляет в следующих процентных соотношениях:
- полистирол общего назначения: 35 – 45 %
- модификатор - термоэластопласт: 10 – 20 %
- возвратную полистирольную пленку: 35 – 45%
Предлагаемое изобретение иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1
о
Предлагаемый способ был опробован на производственных мощностях заявителя в 2019 году. Для приготовления исходной смеси использовался полистирол общего назначения, который смешивали с модификатором - термоэластопластом (ТЭП) нагревали до температуры 90 °С. Смесь красителя на основе полиэтилена и двуокиси титана, гидрофобного мела фракции 2 мкм, нагретую до 90С, смешивают со смесью полистирола общего назначения с модификатором-ТЭП.
Использовался следующий состав компонентов:
компонент
Вес в кг
Доля массовых частей компонентов
ПС 585 (общего назначения)
66
76,3
модификатор
15
17,3
Итого полимеры:
81,3
93,6
краситель на основе полиэтилена и двуокиси титана
2.5
2,9
гидрофобный мел
3
3,5
стеарат кальция или цинка
0,006
0,01
о
Полученную смесь перемешивали и нагревали до состояния расплава до 200С
Далее полученный расплав направляли в экструдер, получали ленту и направляли ее на формовку изделий или на склад. В качестве модификатора-термоэластопласта использовали добавку на основе каучука, минерального масла и синтетического воска в равных пропорциях.
Пример 2.
Для приготовления исходной смеси также использовался полистирол общего назначения, который смешивали с модификатором - термоэластопластом (ТЭП) нагревали до температуры 90 °С. Смесь красителя на основе полиэтилена и двуокиси титана, гидрофобного мела фракции 2 мкм, нагретую до 90оС, смешивают со смесью полистирола общего назначения с модификатором-ТЭП.
Использовался следующий состав компонентов:
компонент
Вес в кг
Доля массовых частей компонентов
ПС 585 (общего назначения)
140
45
Полипропилен марки 1030
3
1,0
модификатор
17
5
Итого полимеры:
298
51
краситель на основе полиэтилена и двуокиси титана
3,5
1,0
гидрофобный мел
4
1,1
стеарат кальция или цинка
6
1,7
о
Полученную смесь перемешивали и нагревали до состояния расплава до 195С.
Далее полученный расплав направляли в экструдер, получали ленту и направляли ее на формовку изделий или на склад. В качестве модификатора-термоэластопласта использовали добавку на основе каучука, минерального масла и синтетического воска в равных пропорциях.
Пример 3
Для приготовления исходной смеси использовался полистирол общего назначения, а также в смесь добавляли дробленную возвратную полистирольную пленку (ВПП). Полученную массу смешивали с модификатором - термоэластопластом (ТЭП) нагревали до температуры 90°С. Смесь красителя на основе полиэтилена и двуокиси титана, гидрофобного мела фракции 2 мкм, нагретую до 90°С, смешивают со смесью полистирола общего назначения с модификатором-ТЭП.
Использовался следующий состав компонентов:
компонент
Вес в  кг
Доля массовых частей компонентов
ПС 585 (общего назначения)
30
36,4
ВПП
36
43,6
модификатор ТЭП
11
13,33
Итого полимеры:
77
93,3
краситель на основе полиэтилена и двуокиси титана
2,5
3,05
гидрофобный мел
3
3,65
стеарат кальция или цинка
0,006
0,01
Полученную смесь перемешивали и нагревали до состояния расплава до 180°С.
Далее полученный расплав направляли в экструдер, получали ленту и направляли ее на формовку изделий или на склад. В качестве модификатора-термоэластопласта использовали добавку на основе каучука, минерального масла и синтетического воска в равных пропорциях.
В результате замены ударопрочного полистирола на полистирол общего назначения удалось снизить стоимость изготовления полистрольной пленки, процесс изготовления пленки осуществляется в одну стадию, при этом, в получаемой полистрольной пленке предлагаемым способом удалось сохранить такие положительные свойства как: повышенная ударная вязкость, устойчивости к разрывам, водонепроницаемость, теплостойкость,  гигиеничность.