СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПАНЕЛЕЙ ИЗ СИНТЕТИЧЕСКИХ ПЕНОПЛАСТОВ
PRODUCTION OF PANELS FROM SYNTHETIC FOAM PLASTICS

Область техники
Настоящее изобретение относится к способу получения устойчивых к УФ-излучению изделий из пенопластов с внешним видом дерева или с узорчатой текстурой.
Уровень техники
В патенте US 2005/0003221 А1 описан способ получения полимерных изделий, предназначенных прежде всего для облицовки стен и содержащих окрашенный слой-подложку, на которую наносят совместной экструзией практически прозрачный и устойчивый к УФ-излучению полимерный поверхностный слой на основе метакриловой кислоты, содержащий полоски или узор, имитирующие внешний вид дерева. Указанные полоски получают в ходе экструзии при включении в поверхностный слой пигментированных гранул, которые совместимы с полимером поверхностного слоя и которые при температуре плавления полимера на основе метакриловой кислоты не размягчаются, а только медленно распределяются.
Согласно настоящему изобретению в качестве слоя-подложки можно использовать практически любой полимер, прежде всего ABS (акрилонитрилбутадиенстирол). В настоящем изобретении также предлагается подложка, которая может находиться в форме пены.
Аналогичным образом, в патенте ЕР 1174465 А1 описан композитный сайдинг, содержащий полистирол и тонкий защитный слой из полимера на основе сложного эфира акриловой кислоты, а также способ получения указанного сайдинга. Несмотря на то что в данном контексте указано, что полистирол может находиться в форме пены, или может содержать пенообразующие агенты, не приводится пример, который относится к сайдингу, для которого в качестве подложки используется пена. Более того, нет никаких указаний о получении внешнего вида с узорчатой текстурой или аналогичного внешнего вида.
Общепризнано, что во время совместной экструзии двух слоев с различными составами, очень важно, чтобы два потока характеризовались приблизительно одинаковой температурой и одинаковой вязкостью, или текучестью, см. справочники Kunststoff Taschenbuch, Hanser Fachbuchverlag, 26-ое издание, с.245, последнее предложение (июнь 1998), Extrusion: The Definitive Processing Guide and Handbook (Plastics Design Library), c.c. 191-193, прежде всего с.192, фиг.20.11 и 20.12 (2005). Фактически, в последнем документе указано, что необходимо не только обеспечить одинаковую вязкость потоков во время совместной экструзии, но и чтобы температура обработки являлась пригодной для каждой из экструдируемых смол. Если указанные требования не выполняются по крайней мере для одной из смол, то наблюдаются межфазная неустойчивость и единственным выходом является замена по крайней мере одного из полимеров на более подходящий полимер.
Кроме того, следует также отметить, что в указанных патентах рекомендуют выбирать такие смолы, которые позволяют экструдировать два слоя при одной и той же температуре, см. прежде всего патент US 2005/0003221 А1, или осуществлять экструзию при той же температуре или при аналогичной температуре, см. патент ЕР 1174465 А1, примеры.
Очевидно, что в случае получения композитов с пенонаполнителем проблема еще более усложняется в связи с хрупкостью образующейся пены и со значительным уменьшением ее способности рассеивать избыток тепла, которое поступает от (значительно) более горячего совместно экструдируемого слоя. Действительно, с одной стороны, следует понимать, что плотный и слишком горячий слой будет нагревать слой пены и разрушать ячеистую структуру, таким образом, способствуя выделению газа, а с другой стороны, в основном известно, что в случае совместной экструзии, включающей (по крайней мере) один вспененный слой, большое значение имеет подбор по возможности наиболее близких характеристик текучести и плавления поверхностного слоя и вспененного слоя, т.е. необходимо проводить экструзию двух компонентов при приблизительно равных температурах и текучести, соответственно (и, следовательно, с практической точки зрения характеристик пены), для того, чтобы исключить любое разрушение пены из-за перегрева (см., например, книгу Herstellung, Eigenschaften und Anwendungen von Schaumstoffen aus extrusionsgeschaumtem Polystyrol, Dr. Trausch, Siiddeutsches Kunststoff-Zentrum, глава 6, с.02.2.6/24, (1978)).
В результате, при попытке применить такой способ к вспененной подложке, такой как, например, подложка из пенополистирола (PS), следует учитывать, что существует очень ограниченный выбор доступных смол, которые позволяют исключить разрушение пены при контактировании с поверхностным слоем в процессе совместной экструзии. Фактически, температура, необходимая для экструзии, например, метакрилового слоя, как правило, значительно выше, чем для пены из PS.
Следовательно, хотя способы, описанные в вышеуказанных патентах, применимы для твердых подложек, они не обязательно пригодны для пен без существенных ограничений (по крайней мере) природы смолы внешнего слоя. Действительно, обязательное включение вспенивателей снижает вязкость смолы. Следовательно, требуемая температура внутри расплава для данной вязкости смеси смолы и вспенивателя должна быть (значительно) меньше, чем в отсутствие вспенивателя. Следовательно, для поддержания заданной температуры в расплаве, следует выбирать смолу со (значительно) меньшим индексом текучести расплава (MFI), чтобы компенсировать снижение вязкости в связи с добавлением вспенивателя.
Однако так как нельзя подобрать MFI без снижения качества пены, специалист в данной области техники (если он не хочет изменять свойства смолы (смол)), тем не менее может выбирать между снижением температуры обработки поверхностной смолы или обработкой вспенивающейся смолы при температуре расплава, которая явно слишком высока.
Снижение температуры обработки поверхностной смолы не только противоречит общепринятым технологическим принципам, но и создает значительные межфазные проблемы, прежде всего в связи с уровнем адгезии между слоями.
Кроме того, при использовании (слишком) высокой температуры обработки для вспенивающейся подложки, такой как, например, подложка из пенополистирола (PS), т.е. температуры, близкой к требуемой для обработки поверхности смолы РММА, пена разрушается во время экструзии при контактировании с метакриловой поверхностью. Действительно, следует отметить, что температура, необходимая для экструзии, например, метакрилового слоя, как правило, значительно выше, чем для пены PS, как правило по крайней мере на 40°С или даже более.
Цель изобретения
Таким образом, цель настоящего изобретения заключается в разработке способа получения устойчивых к УФ-излучению вспененных изделий, которые можно использовать в качестве вспененных подложек даже низкой плотности, прежде всего из полистирола, которые позволяют исключить вышеуказанные недостатки. Кроме того, указанные материалы должны характеризоваться внешним видом дерева или узорчатой текстурой.
Согласно настоящему изобретению указанная задача изобретения достигается способом по п.1 формулы изобретения.
Подробное описание настоящего изобретения
Для решения указанной выше проблемы в настоящем изобретении предлагается способ получения изделий, например, профилей или панелей, которые характеризуются внешним видом с узорчатой текстурой, и указанный способ заключается в том, что включает следующие стадии:
(а) экструзия слоя практически прозрачного РММА, который содержит пигментированные гранулы, в первом экструдере, который включает первую экструзионную головку,
(б) экструзия слоя из полистирола, предпочтительно XPS, который содержит вспениватель, во втором экструдере, который включает вторую экструзионную головку,
где экструзии на стадиях (а) и (б) проводят одновременно в виде совместной экструзии, при этом температуру внутри расплава слоя РММА в первом экструдере поддерживают на уровне выше на 40°С или более, предпочтительно по крайней мере на 50°С, чем температура внутри расплава слоя из полистирола во втором экструдере, а значения температур в экструзионной головке первого и второго экструдеров практически равны, т.е. отличаются не более чем на 10°С, предпочтительно не более чем на 5°С.
РММА (полиметилметакрилат), который обрабатывают согласно настоящему изобретению, представляет собой гомополимер метилметакрилата или сополимер метилметакрилата и других мономеров, или смесь указанных полимеров. Соответственно, в контексте настоящего изобретения термин РММА обозначает композицию РММА, включающую один или более гомополимеров и/или сополимеров. РММА предпочтительно является сополимером метилметакрилата и этил(мет)акрилата, еще более предпочтительно сополимером метилметакрилата и этилакрилата, например, С AS 9010-88-2. Такой РММА преимущественно используют в смеси с одним или более других совместимых полимеров, предпочтительно с одним или более (привитых) сополимеров, включающих акриловые и стирольные группы. Было установлено, что для осуществления настоящего изобретения предпочтительно использовать РММА, прежде всего коммерческий продукт РММА, который выпускается под торговым названием Solarkote Н.
РММА экструдируют совместно со слоем вспененного полистирола таким образом, чтобы сформировать изделие, содержащее вспененную подложку с внешней поверхностью из РММА, который является устойчивым к УФ-излучению и в основном атмосферостойким. Используемый РММА предпочтительно является практически прозрачным, но может быть тонированным или окрашенным и при необходимости может включать другие адъюванты и добавки. Термин "практически прозрачный" или просто "прозрачный" в данном контексте обозначает, что материал пропускает видимый свет по крайней мере в определенном интервале длин волн.
В указанном выше, способе РММА, соответственно композиция РММА, в основном, характеризуется индексом текучести расплава (MFI), равным по крайней мере 1, предпочтительно по крайней мере 2,0, более предпочтительно по крайней мере 3,0, прежде всего по крайней мере 4,0, прежде всего по крайней мере 5,0 г/10 мин, 230°С, 3,8 кг. Кроме того, индекс текучести расплава, в основном, составляет не более 15, предпочтительно не более 14,0, более предпочтительно не более 13,0, прежде всего не более 12,0, прежде всего не более 10,0 г/10 мин, 230°С, 3,8 кг. Прежде всего, индекс MFI для РММА составляет приблизительно от 5,0 до 10,0 г/10 мин, 230°С, 3,8 кг. Термин MFI или индекс текучести (FI), также известный под названиями показатель скорости потока (MFR) или индекс расплава (Ml), широко используется в производстве пластмасс для характеристики термопластичных материалов. Указанный способ позволяет оценивать экструдируемость пластмасс. Этот относительно простой и стандартный способ, описанный в спецификации ASTM D1238, можно использовать для контроля качества при производстве партий изделий и питающих материалов.
Толщина слоя РММА составляет предпочтительно от 50 мкм до 500 мкм, предпочтительно от 100 мкм до 400 мкм, предпочтительно приблизительно от 200 мкм до 300 мкм, прежде всего, предпочтительно толщина слоя должна составлять постоянную величину по всему сечению слоя. На практике, если стойкость к УФ-излучению РММА является важным критерием, то минимальная толщина в основном должна составлять по крайней мере 100 мкм.
Пигментированные гранулы предпочтительно получают в виде концентрированной смеси, которая содержит один или более пигментов и красителей в одной или более полимерных базисных смол, которые совместимы с РММА. Указанные пигментированные гранулы добавляют в РММА в первом экструдере, предпочтительно в очень небольшом количестве, например, от 0,5 мас.% до 15 мас.% в расчете на массу композиции РММА.
Чтобы получить эффект полосок, имитирующих, например, волокна древесины, пигментированные гранулы следует не полностью перемешивать в РММА. Таким образом, в процессе экструзии можно наблюдать образование "облачков" не полностью перемешанных красителей/пигментов в РММА, которые формируют полоски, присутствующие в доске из настоящего дерева.
Эффект полосок можно контролировать или регулировать за счет изменения множества различных параметров или за счет комбинации множества этих различных параметров.
Одна группа параметров, влияющих на формирование полосок и их вид, включает выбор экструдера и технологического процесса. Соответственно, первым экструдером для экструзии слоя РММА предпочтительно является одношнековый экструдер. Кроме того, скорость вращения указанного экструдера предпочтительно является чрезвычайно низкой, например, составляет менее 20 об/мин, предпочтительно даже менее 10 об/мин. В одном из предпочтительных вариантов осуществления способа, первым экструдером является одношнековый экструдер, в котором скорость вращения шнека составляет менее 8 об/мин.
Другая группа используемых параметров для изменения вида полосок относится к пигментированным гранулам, т.е. к их количеству, к их гранулометрическому составу и составу компонентов как в отношении базисной смолы, так и природы и состава пигмента(-ов) и/или красителя(-ей). Таким образом в предпочтительном варианте MFI пигментированных гранул (согласно стандарту ASTM D1238) составляет менее 0,7, предпочтительно менее 0,5, причем предпочтительно прежде всего MFI составляет от 0,05 до 0,4 г/10 мин, 230°С, 3,8 кг. MFI можно изменять, прежде всего, за счет выбора состава базисной смолы пигментированных гранул.
Что касается состава гранул, а также содержания пигмента(-ов) и/или красителя(-ей), то в основном рекомендуется использовать гранулы с относительно высоким содержанием пигмента(-ов) и/или красителя(-ей), прежде всего концентрация пигмента составляет >10 мас.%, предпочтительно >15 мас.% и более предпочтительно >20 мас.%, или даже более. Пигментированные гранулы могут содержать любой пригодный пигмент или краситель или их смеси, например углеродную сажу, диоксид титана и т.д. Указанные гранулы предпочтительно содержат углеродную сажу.
Можно также использовать различные типы гранул, которые характеризуются различным составом базисной смолы и/или пигментов/красителей.
Размер пигментированных гранул по данным гранулометрии предпочтительно составляет от 1 мм до 6 мм, предпочтительно от 2,5 мм и 5 мм, например, от 3 мм до 4 мм.
Кроме того, при использовании смеси гранул различного цвета/окрашивания и/или с различным MFI, и/или с различным гранулометрическим составом можно получить еще более разнообразные и реалистичные эффекты.
Полистирол, который можно использовать для экструзии вспененного слоя полистирола, представляет собой гомополимер или сополимер стирола. Предпочтительно использовать сополимер стирола и одного или более мономеров, например бутадиена, стирол-бутадиен-стирола, акрилонитрил-бутадиена, этилен-пропилен-диена (EPDM).
Согласно первому предпочтительному варианту обрабатываемый полимер стирола или полистирол выбирают из группы, включающей полистирол (кристаллический), ударопрочный полистирол на основе бутадиена (HIPS), акрилонитрил-бутадиен-стирол (ABS), стирол-бутадиен-стирол (SBS), стирол-этилен-бутадиен-стирол (SEBS), ударопрочный полистирол на основе этилен-пропилен-диена или их смеси.
Множество типов полистирола различной вязкости и, следовательно, различной молекулярной массы также можно использовать отдельно или в смеси с другими сополимерами стирола и мономерного диена. Примеры пригодных сополимеров включают ударопрочный полистирол на основе бутадиена (HIPS), ударопрочный полистирол на основе этилен-пропилен-диена (EPDM), акрилонитрил-бутадиен-стирол (SBS), стирол-этилен-бутадиен-стирол (SEBS) или их смеси.
С целью дальнейшего улучшения (реальности) внешнего вида полученного изделия полистирол можно окрашивать в расплаве пригодными пигментами и/или красителями, которые известны специалистам в данной области техники.
2
В качестве вспенивателя можно использовать физические или химические вспениватели или комбинацию двух или более физических и/или химических вспенивателей. В основном они являются широко распространенными в производстве пенополистирола. Пригодные физические вспениватели включают агенты, которые являются газообразными при атмосферных температуре и давлении, такие как СО, азот, низшие алканы, например бутан или изобутан, и т.п., и агенты, которые являются жидкими при атмосферных температуре и давлении, такие как пентан, гексан и т.д. Химические вспениватели включают азодикарбонамид, комбинацию лимонной кислоты и бикарбоната натрия, OBSH и т.п. Химические агенты также можно также использовать в качестве "активных нуклеирующих" агентов в комбинации с одним или более физическими агентами.
2
Количество используемого вспенивателя очевидно зависит от природы самого вспенивателя, а также от требуемой плотности пены. Например, процентное содержание СО в случае прямого газообразования составляет от 0,01 мас.% до 5 мас.%, предпочтительно от 0,015 мас.% до 3 мас.%.
Толщина полистирольного слоя в первую очередь зависит от конечного назначения получаемого изделия. Указанная толщина значительно больше толщины слоя РММА и обычно составляет от 5 мм до 20 см (или более), предпочтительно от 8 мм до 10 см, прежде всего от 10 мм до 5 см.
3
3
3
3
Способ по настоящему изобретению прежде всего пригоден для вспененных подложек с плотностью в диапазоне от 40 кг/м до 550 кг/м, предпочтительно от 60 кг/м до 450 кг/м с мелкими ячейками размером от 5 мкм до 200 мкм и однородного размера.
Как уже упоминалось выше, РММА и полистирол экструдируют вместе в ходе совместной экструзии. Согласно способу по настоящему изобретению, как указано выше, температура в расплаве в первом экструдере (температура РММА) обычно составляет от 200°С до 250°С, предпочтительно от 210°С до 240°С, а температура в расплаве во втором экструдере (температура PS) обычно составляет от 135°С до 160°С, предпочтительно от 140°С до 155°С, при этом температура в экструзионной головке для двух экструдеров соответствует температуре, которая обычно используется для РММА. Для специалиста в данной области техники оказалось неожиданным, что такой процесс можно осуществлять, не смотря на присутствие вспенивателя (количество которого обратно пропорционально плотности пены), и что способ, описанный в настоящем изобретении, позволяет получить продукты с регулярным внешним видом и достаточно высокой межфазной адгезией - даже при температуре экструзионной головки, значительно превышающей обычную температуру для полистиролов, приблизительно при 135°С. Еще более неожиданно было установлено, что даже при указанных исключительно высоких температурах и низкой плотности пены, пена не разрушается при контактировании со слоем РММА. Более того, адгезия между двумя слоями составляет неожиданно высокую величину.
Слой РММА совместно экструдируют по крайней мере на одну пенополистирольную поверхность. В предпочтительном варианте слой РММА наносят по крайней мере на две стороны пены. Слой РММА предпочтительно покрывает все стороны пенополистирола (в продольном направлении экструзии). В данном контексте следует отметить, что слой РММА можно нанести на разные стороны не только с помощью первого экструдера, но и с помощью другого экструдера и что нет необходимости вводить пигментированные гранулы в каждый экструдер. В этом случае эффект полосок можно получить только с одной стороны или на нескольких сторонах.
Наконец, воспроизведение эффекта полосок, полученного указанным выше способом, можно дополнительно улучшить или приблизить к более реальному виду за счет включения стадии компрессии, штамповки, структурирования или тиснения, например, с помощью металлического или эластомерного ролика, который содержит бороздки и каналы в своей горловине.
Таким образом, настоящее изобретение также относится к изделию (прежде всего панели или профилю), которое получают способом, описанным в настоящем изобретении. В предпочтительном аспекте настоящего изобретения предлагается получение изделия, содержащего слой РММА, на который нанесены пигментированные полоски, формирующие текстуру или узор древесины, при этом слой РММА совместно экструдируют по крайней мере на одну поверхность пенополистирольного слоя.
В еще одном аспекте настоящего изобретения предлагается применение изделия, описанного в данном документе, для наружного применения, прежде всего в качестве жалюзи, экранов, ограждений, сайдингов, покрытия и наружных столярных изделий, таких как, например: горшки для цветов; скамейки, садовые стулья и столы, домики для животных, садовые навесы и т.д.
Другие признаки и характеристики настоящего изобретения представляются очевидными из предшествующего подробного описания, не ограничивают объем изобретения и представлены для его иллюстрации.
Описание предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения
1. Способ получения
1.1. Дозирование компонентов
Чтобы обеспечить точный состав, компоненты состава дозируют индивидуально с использованием дозирующей установки, отмеряющей компонент по объему или гравиметрическим методом.
1.2. Первый экструдер
Дозированные указанным способом компоненты первого слоя, т.е. РММА и пигментированные гранулы, подают в питающий узел первого экструдера. Указанный экструдер предпочтительно является одношнековым экструдером, а также может представлять собой, например, одношнековый "сайд-экструдер" с диаметром 40 мм и с соотношением L/D=23,5. Чтобы получить эффект полосок, необходимо осуществлять ограниченное перемешивание окрашенных гранул в РММА, например, при медленной скорости вращения шнека (менее 8 об/мин).
1.3. Второй экструдер
2
Компоненты полистирольного слоя подают в питающий узел второго экструдера. Указанный экструдер предпочтительно оборудован двумя шнеками, которые могут вращаться в одну сторону или вращаться в противоположные стороны, самоочищаться или не выполнять самоочищение. Цилиндр включает множество зон нагрева. Первая часть цилиндра нагревается до высокой температуры для пластификации твердых компонентов, дозируемых в питающую зону, и перемешивания их до гомогенного состояния. В наиболее благоприятный момент, с точки зрения вязкости и давления в цилиндре, через входное отверстие в цилиндре подается газ под давлением. Газ следует поддерживать в конденсированной фазе, прежде всего в сверхкритическом состоянии при использовании СО (см. раздел 2.4). Смесь компонентов и газа перемешивают и обрабатывают под давлением, чтобы обеспечить гомогенное состояние и оптимальное растворение газа в расплавленной смеси и получить одну фазу. Температура следующих зон цилиндра постепенно снижается для поддержания давления, необходимого для растворения газа.
Композиционно и температурно однородная пластифицированная однофазная смесь полистирола и газа затем поступает в экструзионную головку, включающую фильеру, в которой поток формируется в требуемую форму пенопласта. Перепад давления, действию которого подвергается смесь на выходе из цилиндра, непрерывно снижает давление смеси, и в определенный момент указанное давление падает ниже критического порога, ниже которого предварительно растворенный газ пересыщает смесь, таким образом, образуются пузырьки газа, которые образуют вторую дискретную фазу. В идеальном случае формирование первичных пузырьков не должно происходить слишком рано, иначе происходит предварительное вспенивание, при этом формируется деформированная и неустойчивая пена, которая имеет неразвитую поверхность. Момент, в который может происходить указанный критический этап расслоения смеси, зависит от многих факторов: вязкость компонентов, температурный источник, концентрация газа, конструкция головки, производительность экструдера, причем все указанные параметры необходимо оптимизировать для каждого вспененного профиля.
1.4. Совместная экструзия
Запуск процесса является аналогичным запуску экструзии пенопласта без РММА, но за исключением того, что температура экструзионной головки достигает 210°С для всех плотностей пенопластов вместо диапазона 135°С<t головки <160°С. Температура расплавов находится в диапазоне 210°С<t РММА <240°С, 135°С<t PS<160°С и в действительности эти температурные интервалы подбирают в зависимости от конечной плотности продукта.
пл.
PS можно вспенивать либо методом прямой газификации, либо с использованием химического вспенивателя во всех типах одно- и двухшнековых экструдеров, в которых можно регулировать температуру плавления t PS (или XPS, экструдируемый полистирол) в зависимости от плотности.
Давление РММА перед подачей в канал потока, где РММА распределяется на (X)PS (все еще в экструзионной головке), составляет от 30 до 100 бар.
Давление (X)PS, измеренное перед экструзионной головкой, составляет от 20 до 100 бар, в зависимости от плотности и поперечного сечения профиля.
Слой РММА и слой полистирола формируются при атмосферном давлении и высокой температуре, при этом слой полистирола растягивается. Вязкость стенок ячеек в слое полистирола увеличивается при охлаждении и миграции газа в ячейки, что приводит к отверждению ячеистой структуры.
Размеры РММА-пенополистирольного блока контролируют при пропускании ее через калибровочную систему посредством моторизованного приемного устройства, расположенного в конце экструзионной установки. Калибраторы необязательно с регулируемой температурой для более эффективного контроля формы, прежде всего, когда пенопласт нагревается до самой высокой температуры, постепенно придают блоку окончательную форму. Физическая структура горячего профиля дополнительно улучшает адгезию.
1.5. Встроенная отделка (необязательная)
Выбранную часть совместно экструдированного изделия можно профилировать, например, с помощью давления нагретого валка на слой РММА или с помощью компрессионной системы, передвигающейся вдоль профиля, или любым другим способом, известным специалистам в данной области техники.
1.6. Приемное устройство и резка
Совместно экструдированцое изделие вытягивают с помощью одинарного или двойного моторизованного приемного устройства, в зависимости от числа параллельно экструдированных профилей. Профиль затем разрезают по размеру пилой, которая обеспечивает вертикальный разрез.
1.7. Автономная линия отделки (необязательная)
На выбранную часть разрезанного профиля можно наносить декоративные логотипы или глубокую печать, например, с использованием давления нагретого валка на определенный участок предварительно нагретого изделия или с помощью компрессионной системы или любым другим способом, известным специалистам в данной области техники.
2. Сырье
2.1. РММА
РММА используют для формирования поверхностного слоя, который обеспечивает устойчивость к УФ-излучению и атмосферостойкость, является гомополимером или сополимером метилметакрилата, MFI которого составляет приблизительно от 1 до 8 г/10 мин, 230°С, 3,8 кг.
2.2. Пигментированные гранулы
Пигментированные гранулы содержат РММА в качестве базисной смолы и пигменты, такие как углеродная сажа. Окрашенная концентрированная смесь, РММА, обеспечивающая внешний "вид дерева", предпочтительно характеризуется MFI << 0,7 г/10 мин (230°С, 3,6 кг), при этом содержание углеродной сажи в указанной смеси составляет более 15 мас.%.
2.3. Полистирол
Полистирол используют в качестве базисной смолы для формирования слоя пенопласта. Вязкость полистирола подбирают в зависимости от профиля, пенопласта, давления, необходимого для получения качественного пенопласта, и требуемой скорости экструзии. Различные виды полистиролов, различающиеся по вязкости и, следовательно, по молекулярной массе, характеризующиеся индексами текучести расплава "MFI" от 1 до 25 г/10 мин в соответствии с ASTM D1238, полученными при температуре 200°С под нагрузкой 5,0 кг, можно использовать в отдельности или в виде смесей. Можно также добавлять сополимеры стирола и мономерного диена, которые обладают улучшенной ударной прочностью и улучшенной эластичностью. Например, в соответствии с конечным пенопластом можно выбирать следующие полимеры: ударопрочный полистирол на основе бутадиена (HIPS), акрилонитрил-бутадиен-стирол (ABS), стирол-бутадиен-стирол (SBS), стирол-этилен-бутадиен-стирол (SEBS), ударопрочный полистирол на основе этилен-пропилен-диена (EPDM), также характеризующиеся различными индексами текучести расплава (MFI).
Можно также добавлять повторно используемый материал, который совместим с набором компонентов, например, предварительно измельченный лом, дегазированные и прессованные вспененные профили.
2.4. Газ
2
2
2
2
2
В качестве вспенивателя предпочтительно используют СО. Его хранят в резервуаре при давлении и температуре, при которых он находится в жидком состоянии. Температура не должна подниматься выше 31,1°С, выше указанной температуры СО переходит в сверхкритическое состояние и, следовательно, его плотность значительно снижается по сравнению с жидкостью, что создает проблемы при подаче насосом. СО прокачивают через трубопроводы, которые охлаждают до температуры, значительно ниже критической, для поддержания жидкого состояния, в устройство, в котором регулируют скорость впрыска. Этим устройством является расходомер, принцип работы которого основан на эффекте Кориолиса, который связывает массу отмеряемого газа в единицу времени с изменением скорости вибрации, вызываемой при прохождении жидкости в вибрирующем трубопроводе. Так как указанный расходомер предназначен только для жидкостей, очень важно поддерживать СО в жидком состоянии. Жидкий СО затем подают в цилиндр экструдера через входное отверстие, оборудованное обратным клапаном.
2.5. Добавки
а. Нуклеирующий агент
Распределение ячеек в пенопласте регулируют с помощью соединения, которое способствует однородному распределению ячеек в пенопласте. Указанное вещество может представлять собой инертный продукт, который не вступает в химическую реакцию, такой как тальк, карбонат кальция, диоксид кремния. Можно также использовать "активные" продукты, которые разлагаются при нагревании, при этом выделяется газовая фаза. Реакция способствует гомогенному образованию ячеек, а также присутствию мелкодисперсных газообразных областей. Известны комбинации лимонной кислоты и бикарбоната натрия, азодикарбонамида, OBSH.
б. Добавки, ускоряющие процесс
4
20
1
4
К добавкам относятся соединения, которые ускоряют экструзию полистирольной смеси за счет внутренней или внешней смазки. Они как правило являются низкомолекулярными соединениями. Среди известных соединений можно перечислить сложные эфиры одноатомных С-С спиртов, амиды жирных кислот, полиэтиленовые воски, окисленные полиэтиленовые воски, стирольные воски, С-С спирты, кремнийорганические соединения и т.п. Указанные соединения можно добавлять в смесь во входной зоне экструдера в форме концентрированной смеси на основе полистирола, или вводить в жидком виде в экструдер, или равномерно и точно впрыскивать через распределительное кольцо, установленное в пригодной зоне оснастки экструдера, таким образом, чтобы равномерно и полностью покрывать потоковый канал головки экструдера для формирования пленки с очень низким коэффициентом трения.
в. Пигменты
Большую часть пенополистирола можно равномерно окрашивать при добавлении пигментов в питающую зону второго экструдера.
г. Другие добавки
Используемые добавки включают перечисленные ниже, но не ограничиваясь только ими:
- огнезащитные, галогенированные (хлорированные, бромированные, фторированные) или негалогенированные (гидроксиды, фосфаты, вспениваемый графит),
- антиоксиданты,
- разнообразные минеральные наполнители,
- упрочняющие волокна (стекло, целлюлоза),
- добавки, действующие на вязкость в расплавленном состоянии (высокомолекулярные акриловые сополимеры).