ИЗДЕЛИЕ И СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ПЕНОСМЕСИ СТИРОЛЬНОГО ПОЛИМЕРА И ПОЛИОЛЕФИНА НИЗКОЙ ПЛОТНОСТИ Российский патент 2013 года по МПК C08J9/00 C08J9/12 C08L25/04 C08L25/12 C08L23/00 

Заявление приоритета

Данная заявка заявляет преимущество даты подачи предварительной заявки США № 61/026486 (направлена на рассмотрение 6 февраля 2088 г.), содержание которой включено в качестве ссылки во всей ее полноте.

Область техники

Настоящее изобретение относится в целом к термопластичным полимерным пенам, и в особенности к экструдированным пеносмесям низкой плотности, и к их переработке.

Уровень техники

В области переработки полимеров экструдированные полистирольные пены, как правило, производят с относительно высокой плотностью, обычно приблизительно 36 килограмм на кубический метр (кг/м³). Для понижения плотности пены может быть использовано вторичное пострасширение, такое как пострасширение паром или вакуумом, чтобы повысить эффективность вспенивающего агента. Однако сделано наблюдение, что при использовании вторичного пострасширения пена имеет тенденцию увеличиваться в объеме в направлении, как правило, параллельном направлению экструзии (обычно известному как «продольное направление» и вдоль Х-оси в картезианской системе координат). Вследствие расширения в продольном направлении может иметь место падение прочности при вертикальном сжатии (при измерении по стандарту American Society for Testing Materials (ASTM) ASTM D1621-04), где прочность при вертикальном сжатии будет представлять собой прочность при сжатии в ответ на нагрузку вдоль Z-оси в картезианской системе координат (обычно называемой толщиной), которая одновременно перпендикулярна осям Х и Z. На прочность при вертикальном сжатии оказывает влияние величина, известная как «соотношение прочностей при сжатии (Rc)». Соотношение прочностей при сжатии «Rc» представляет собой отношение прочности при вертикальном сжатии к суммарной прочности при сжатии вспененного изделия. Суммарная прочность при сжатии представляет собой сумму прочностей при сжатии по осям X, Y и Z пены.

Во многих вариантах осуществления экструдированных пен, таких как энергопоглощающие элементы или предохранительные барьеры, часто желательно, чтобы пена имела относительно низкую плотность (например, менее чем приблизительно 36 кг/м³, при измерении в соответствии со стандартом ASTM D1622-03), относительно высокое Rc (например, больше чем приблизительно 0,35) или обе величины. Также могут быть желательны пены с прочностью при вертикальном сжатии предпочтительно больше чем приблизительно 100 килоПаскалей (кПа) и менее чем приблизительно 300 кПа (в соответствии с ASTM D1621-04). Хорошее качество поверхностной отделки (например, по существу отсутствие трещин) и хорошая ячеистая структура (например, ячейки пены, содержащие точечные отверстия приблизительно менее чем 5% от промежутка в случае закрытоячеистой пены). Также привлекательно производить такие пены при относительно мягких последствиях для окружающей среды.

Как правило, до настоящего изобретения в данной области техники предполагалось получение пен с упомянутыми выше характеристиками за счет использования смесей полистирола и полиолефиновой смолы и дорогих совмещающих ингредиентов. Например, в одной из методик используют полимерные агенты сочетания (например, гидрированный каучук стирол-(сопряженный диен), этилен-стирольный интерполимер, стирол-изопрен-стирольный триблок-сополимер и т.д.), модификаторы проницаемости (например, моностеарат глицерина, глицерид моностеариновой кислоты, моностеарин или др.) или сшивающий агент. Например, в патенте США № 6048909 раскрыта пена с привлекательными характеристиками, в которой в смеси используют интерполимер.

С технологической точки зрения предлагают применение лимонена в качестве вспенивающей добавки, полимеризацию в эмульсии или применение экологически неблагоприятных вспенивающих агентов (например, смеси хлора и дихлордифторметана «CFC-12»). Например, в патенте США № 4515907 и в японском патенте 61101538А раскрыта пена, произведенная с одним или двумя из упомянутых выше экологически неблагоприятных вспенивающих агентов.

В числе литературных источников, которые могут относиться к такой технологии, находятся следующие патентные документы: опубликованная патентная заявка США (USPub); патент США (US); Международная заявка, опубликованная по договору о патентной кооперации (WO); японский патент (JP); патент Германии (DE); Европейский патент (ЕР); USPub 2002111389 A1; US 5290822; US 4652590; USPub 2004152795 A1; US4515907; USPub 2005154115 A1; US 4692471; US 4605682; US 5693687; US 6225363; US 5137933; US 6048909; US 5591778; WO 2004087798 А1; WO 2000053669 А1; WO 9951667 А1; WO 8808864 А1; WO 9114724 А2; JP 06049256 А; JP 04089846 А; JP 2004352927 А; JP 62174237 А; JP 03081347 А; JP 02232240 А; JP 61101538 А; JP 59105036 А; JP 58191727; JP 62280237 А; JP 2004323635 А; DE 102004042297 А1; DE 102004042297 А1; ЕР 1095969 А2 и ЕР 1847566 А1, которые все включены в качестве ссылки для всех целей.

Суть изобретения

Настоящее изобретение удовлетворяет приведенным выше требованиям за счет разработки экструдированной стирольной пены и способа ее получения, который обеспечивает необходимую плотность, соотношения сжатия, качество поверхности, характеристики ячеистой структуры или любую их комбинацию при минимальном количестве или по существу в отсутствие какого-либо совмещающего вещества. Добавки, которые функционируют как совмещающие вещества или модификаторы проницаемости, как правило, предпочтительно присутствуют в количестве менее чем приблизительно 5% от общей массы полимера, более предпочтительно, менее чем приблизительно 2%, более предпочтительно, менее чем приблизительно 1%, и наиболее предпочтительно, полностью отсутствуют в изделии из пены.

Таким образом, в соответствии с одним из аспектов настоящего изобретения подразумевается стирольный полимер, имеющий температуру стеклования (Т_ст: температура, ниже которой физические свойства аморфных материалов меняются по схеме, аналогичной схеме твердой фазы (стеклообразное состояние) и выше которой аморфные материалы ведут себя подобно жидкостям); олефиновый полимер, имеющий температуру кристаллизации (Т_кр), присутствующий в количестве из расчета на массу меньшем, чем количество стирольного полимера; где стирольный полимер и олефиновый полимер находятся в виде смеси, включающей менее чем приблизительно 5% интерполимера или менее чем приблизительно 2% любого из других агентов сочетания из расчета на общую массу полимеров и где пена имеет конечную плотность приблизительно 36 кг/м³ (при измерении с помощью ASTM D1622-03), прочность при вертикальном сжатии больше чем приблизительно 100 кПа и необязательно менее чем приблизительно 300 кПа (при измерении с помощью ASTM D1621-04), и соотношение прочностей при сжатии больше чем приблизительно 0,35.

Изобретение дополнительно может быть охарактеризовано одной или любой комбинацией признаков, описанных в изобретении, например: пена по существу не содержит каких-либо агентов сочетания; стирольный полимер состоит по существу из стирол-акрилонитрильного сополимера; температура стеклования Т_ст стирольного полимера и температура кристаллизации Т_кр полиолефина, измеренные в °С, находятся в пределах приблизительно 30°С друг от друга, и более предпочтительно, в пределах 20°С друг от друга; олефиновый полимер состоит по существу из полиэтилена, полипропилена, этиленового сополимера или любой их комбинации; стирол-акрилонитрильный сополимер имеет содержание акрилонитрила приблизительно от 5 до 25% масс. из расчета на конечный материал; экструдированная полимерная пена низкой плотности содержит, по меньшей мере, одну добавку, выбранную из антипирена, красителя, инициатора образования зародышей, глины, ультрафиолетового стабилизатора или ИК блокатора; экструдированная полимерная пена, где Т_ст находится в интервале приблизительно от 90 до 120°С, Т_кр находится в интервале приблизительно от 70 до 130°С; экструдированная полимерная пена состоит по существу, по меньшей мере, из 50% масс. стирол-акрилонитрильного сополимера и, по меньшей мере, 5% масс. линейного полиэтилена низкой плотности; экструдированная полимерная пена низкой плотности имеет соотношение прочностей при сжатии больше чем приблизительно 0,35 (при измерении ASTM D1621-04); экструдированная полимерная пена низкой плотности имеет конечную плотность ниже, чем приблизительно 32 кг/м³ (при измерении ASTM D1622-03); экструдированная полимерная пена низкой плотности представляет собой открытоячеистую пену, закрытоячеистую пену или их комбинацию (как используется в данном случае, определение «закрытоячеистая» пенная структура относится к пенам, имеющим содержание открытых ячеек менее чем 30%, при определении ASTM D6226-05; тогда как определение «открытоячеистая» пенная структура относится к содержанию открытых ячеек больше чем или равном 30%, при определении ASTM D6226-05); экструдированная полимерная пена, где прочность пены при вертикальном сжатии составляет менее чем приблизительно 300 кПа; или любой комбинацией из перечисленных выше признаков.

Другой аспект настоящего изобретения подразумевает способ получения экструдированного изделия из полимерной пены, включающий стадии: смешения стирольного полимера с олефиновым полимером, имеющим температуру кристаллизации больше чем 25°С, в количестве, меньшем чем количество стирольного полимера, с образованием полимерной смеси, содержащей менее чем приблизительно 5% интерполимера или менее чем приблизительно 2% любого из других агентов сочетания от общей массы полимера; введения вспенивающего агента, включающего Н₂О, СО₂, углеводороды, гидрофторуглероды или любую комбинацию из перечисленных агентов, к полимерной смеси; и вспенивания полимерной смеси при температуре выше температуры кристаллизации олефинового полимера до конечной плотности ниже приблизительно 28 кг/м³ (при измерении с помощью ASTM D1622-03) и соотношения прочностей при сжатии больше чем приблизительно 0,35.

Этот аспект настоящего изобретения может быть дополнительно охарактеризован одним или любой комбинацией признаков, описанных в данном случае, таких как: стирольный полимер состоит по существу из полистирола, стирол-акрилонитрильного сополимера или любой их комбинации; полиолефин состоит по существу из полиэтилена, полипропилена, этиленового сополимера, олефинового блок-сополимера или любой их комбинации; стирол-акрилонитрильный сополимер имеет содержание акрилонитрильного компонента приблизительно от 1 до 35%; способ включает стадию введения, по меньшей мере, одной добавки к полимерной смеси, выбранной из антипирена, красителя, инициатора образования зародышей, глины, ультрафиолетового стабилизатора, инфракрасного (ИК) блокатора или любой их комбинации; полимерная смесь состоит по существу, по меньшей мере, из 50% стирол-акрилонитрильного сополимера из расчета на массу полимерной смеси и, по меньшей мере, 2% линейного полиэтилена низкой плотности из расчета на массу полимерной смеси; пена является открытоячеистой пеной или пена представляет собой закрытоячеистую пену; или любой комбинацией из перечисленных выше признаков.

Среди преимуществ, получаемых из аспектов настоящего изобретения, находится то, что пена с относительно низкой плотностью (например, менее чем (<) 36 кг/м³) с высоким соотношением прочностей при сжатии (Rc больше чем (>) 0,35, предпочтительно >0,40) может быть эффективно и воспроизводимо экструдирована on-line с использованием экологически приемлемого вспенивающего агента и с небольшим количеством агентов сочетания или без них. Пена, как правило, будет иметь правильную ячеистую структуру (то есть, ячеистая структура является относительно уравновешенной и, как правило, является постоянной и однородной по всей пене). Полученные свойства и характеристики должны обеспечить возможность пене хорошо функционировать в случае вариантов применения, требующих энергопоглощения. В частности, пена может способствовать удовлетворению рыночных требований для испытаний на удар грудной клетки (Thorax impacts) (например, ударов, которые действуют на пассажиров автомобилей при боковом ударе) и ударов о предохранительные барьеры (например, ударов автомобиля о дорожные ограждения). В случае таких энергопоглощающих вариантов применения прочность при вертикальном сжатии для пены должна составлять менее чем 300 кПа, предпочтительно менее чем 250 кПа и наиболее предпочтительно, менее чем 200 кПа.

Подробное описание

Настоящее изобретение относится к изделию из улучшенной полимерной пены и предпочтительно к изделию, изготовленному из термопластичной пены (например, полимерного пенного материала, содержащего алкенилароматический полимер, олефиновый полимер, такой как α-олефиновый полимер, и более предпочтительно, их комбинацию). Настоящее изобретение особенно подходит для полимерных пен, изготовленных с помощью процесса экструзионного вспенивания. Например, в предпочтительном аспекте настоящего изобретения полимерные ингредиенты переводят в полимерный расплав, и в полимерный расплав вводят вспенивающий агент с образованием вспениваемого геля. Вспениваемый гель затем экструдируют через головку и соответствующим образом охлаждают с получением целевого продукта. В зависимости от головки и рабочих условий продукт можно варьировать от длинной заготовки из коалесцированной пены, такой как доска или брус из экструдированной пены, до шариков пены и, в конечном итоге, до нарезанных длинных заготовок из вспениваемых шариков. Предпочтительно продукт является относительно толстой доской или брусом (например, больше чем приблизительно 15 мм). Более подробно технологические параметры и стадии описаны ниже.

Любые численные значения, приведенные в данном случае, включают все значения от нижнего значения до верхнего значения при увеличении на одну единицу, при условии, что существует разделение, по меньшей мере, в 2 единицы между любым нижним значением и любым более высоким значением. Например, если указывается, что количество компонента или величина технологической переменной, такой как, например, температура, давление, время и т.д., составляет, например, от 1 до 90, предпочтительно от 20 до 80, более предпочтительно, от 30 до 70, то подразумевается, что такие значения, как от 15 до 85, от 22 до 68, от 43 до 51, от 30 до 32 и т.д., однозначно приведены в описании. В случае значений, которые составляют меньше чем один, то одну единицу считают равной 0,0001, 0,001, 0,01 или 0,1, соответственно. Указаны только примеры того, что конкретно подразумевается, и все возможные комбинации численных значений между самым низким значением и самым высоким значением должны считаться однозначно представленными в данной заявке аналогичным образом.

Если не оговорено особо, все интервалы включают обе крайние точки и все числа между крайними точками. Использование слов «около» или «приблизительно» в сочетании с интервалом применимо к обоим крайним значениям интервала. То есть, «приблизительно от 20 до 30», как подразумевается, охватывает «приблизительно от 20 до 30», включая, по меньшей мере, конкретно указанные крайние точки. Определение «приблизительно» также включает крайнюю точку (например, «приблизительно 35») и плюс или минус от 10 до 15% от значения крайней точки (например, 35 может быть равно 35±10%).

Описания всех статей или ссылок, включая патентные заявки и публикации, включены в качестве ссылки во всех случаях.

Ссылки на акриловый или (мет)акриловый (или производные определения, такие как «акрилат»), подразумевают метакрилаты и акрилаты (или соответствующие производные определений).

Определение «состоит по существу» для описания комбинации будет включать определенные элементы, ингредиенты, компоненты и стадии, и такие другие элементы, ингредиенты, компоненты и стадии, которые по своей природе не оказывают влияния на основные и новые характеристики комбинации.

Использование определений «содержащий» или «включающий» для описания комбинации элементов, ингредиентов, компонентов или стадий также предполагает варианты осуществления, которые по существу состоят из элементов, ингредиентов, компонентов или стадий.

Множество элементов, ингредиентов, компонентов или стадий может быть обеспечено одним комплексным элементом, ингредиентом, компонентом или стадией. С другой стороны, один комплексный элемент, ингредиент, компонент или стадия могут быть поделены на отдельные множество элементов, ингредиентов, компонентов или стадий. Артикль «а» или определение «один» для описания элемента, ингредиента, компонента или стадии не предназначено для того, чтобы отказать в праве использования других элементов, ингредиентов, компонентов или стадий. Все ссылки делаются на элементы или металлы, принадлежащие к определенной группе периодической таблицы элементов, опубликованной и защищаемой авторским правом по CRC Press, Inc., 1989. Любая ссылка на группу или группы будет относиться к группе или группам, отражаемым в такой периодической таблице элементов, с использованием системы IUPAC для нумерации групп.

Один из конкретных предпочтительных вариантов осуществления аспектов настоящего изобретения представляет собой экструдированную закрытоячеистую полимерную пену низкой плотности (например, включающую полистирольный материал) с плотностью ниже приблизительно 36 кг/м³ (при измерении по ASTM D1622-03). Пена также показывает прочность при вертикальном сжатии больше чем приблизительно 100 кПа и меньше чем приблизительно 300 кПа (при измерении по ASTM D1622-03), хорошее качество поверхностной обработки (например, визуально по существу отсутствие трещин) и хорошую закрытоячеистую структуру (например, закрытые ячейки пены, которые определены и измерены в соответствии ASTM D6226-05, в количестве менее чем приблизительно 5% от всех ячеек по существу по всему ее объему). В другом аспекте изделие из пены могло бы проявлять приведенные выше характеристики, но при этом представлять собой открытоячеистую пену. Закрытоячеистые пены настоящего изобретения могут иметь содержание открытых ячеек до 30%, но предпочтительно содержат 10% или менее, более предпочтительно, 5% или менее и наиболее предпочтительно, 0% открытых ячеек при определении с помощью ASTM D6226-05. Особенно полезное применение указания настоящего изобретения находят при производстве экструдированной пены, которая может содержать или по существу содержать полистиролсодержащий материал, такой как смесь полистирола или его сополимера (например, стирол-акрилонитрильного сополимера) и олефинового полимера. В особенно предпочтительном варианте осуществления Т_ст стирольного полимера и Т_кр олефинового полимера предпочтительно находится в пределах приблизительно 30°С и более предпочтительно, в пределах приблизительно 20°С друг от друга.

Температуру стеклования, Т_ст, измеряют с использованием дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК) в соответствии с ASTM D3418-03. Температуру получают из кривой охлаждения, и она соответствует пику температуры плавления. Температуру стеклования получают с использованием метода половинной высоты из кривой плавления второй ДСК (также называемой вторым нагреванием) в соответствии с ASTM Е1356-03. Методика состоит из быстрого нагревания 5 г образца в герметично закрытом алюминиевом поддоне от комнатной температуры до 180°С (при скорости нагревания 10°С в минуту); выдерживания при 180°С в течение 4 минут для обеспечения полного плавления; охлаждения при скорости 10°С/мин до температуры приблизительно на 40°С ниже ожидаемой Т_ст; выдерживания при этой температуре в течение 4 минут для стабилизации ДСК; и повторного нагревания до 180°С при 10°С/мин.

Одно из иллюстративных изделий настоящего изобретения содержит, по меньшей мере, приблизительно 50% полистирола, по меньшей мере, приблизительно 1% стирол-акрилонитрильного сополимера и, по меньшей мере, 5% олефинового полимера, все из расчета на массу всего полимера. Добавки, которые функционируют как агенты сочетания или модификаторы проницаемости (например, гидрированный каучук стирол-(сопряженный диен), гидрированные и модифицированные кислотой винилареновые блок-сополимеры, этилен-стирольный интерполимер, стирол-изопрен-стирольный триблок-сополимер, моностеарат глицерина и глицерид моностеариновой кислоты, моностеарин), как правило, предпочтительно присутствуют в количестве менее чем приблизительно 5% из расчета на общую полимерную массу, более предпочтительно, менее чем приблизительно 2%, более предпочтительно, менее чем приблизительно 1%, даже более предпочтительно, менее чем приблизительно 1%, и наиболее предпочтительно, полностью отсутствуют во вспененном изделии. Например, подразумевается, что такие агенты сочетания или модификаторы проницаемости, как перечисленные выше, могут присутствовать, но предпочтительно только в ограниченных количествах (в виде массового процента из расчета на весь полимер), таких как: менее чем 5% гидрированного каучука стирол-(сопряженный диен); менее чем 5% гидрированного и модифицированного кислотой виниларилен-диенового блок-сополимера; менее чем 5% этилен-стирольного интерполимера; менее чем 3% стирол-изопрен-стирольного триблок-сополимера; менее чем 2% моностеарата глицерина; менее чем 1% глицерида моностеариновой кислоты; менее чем 0,5% моностеарина. В терминах настоящего изобретения агент сочетания может быть определен как вещество, которое препятствует микроскопическому фазовому разделению полимерной смеси, и полимерная смесь должна быть перерабатываемой в расплаве с образованием пены. В рамках настоящего изобретения модификатор проницаемости представляет собой вещество, которое может быть использовано, чтобы модифицировать скорость, при которой вспенивающий агент покидает ячейки пены после охлаждения пены. Другие наполнители или добавки (например, антипирен, краситель, зародышеобразователь, ультрафиолетовый стабилизатор, инфракрасный (ИК) блокатор или др.) могут быть добавлены, чтобы улучшить свойства изделия (например, цвет изделия, теплопередающие свойства, воспламеняемость или др.).

Как указывалось, настоящее изобретение делает благоприятным использования алкенилароматического соединения, такого как стирол. Соответственно, должно быть понятно, что ссылка на «стирольный» или «полистирольный» материал в контексте рассматриваемого экструдированного изделия из полистирольной пены включает полимерный материал, содержащий больше чем приблизительно 50, предпочтительно приблизительно 75 или более, более предпочтительно, приблизительно 85 или более % масс. полимера, полученного из одного или нескольких алкенилароматических соединений, таких как стирол, Полимерный материал может полностью представлять собой один или несколько алкенилароматических соединений. Подходящие количества сополимеризуемых соединений, таких как С_1-4-метакрилаты и акрилаты, акриловая кислота, метакриловая кислота, малеиновая кислота, акрилонитрил, малеиновый ангидрид и винилацетат, могут быть введены в полистирольный материал. В одном из предпочтительных вариантов осуществления используется сополимер стирола с винилом, и более предпочтительно, с этиленненасыщенным нитрилом, таким как акрилонитрил, метакрилонитрил или их комбинация. Например, предпочтительно использовать такой этиленненасыщенный нитрил в виде части сополимера, и в особенности перерабатываемый в расплаве сополимер, такой как стирол-акрилонитрил (SAN).

Примеры других стирольных полимеров, приемлемых при использовании в данном случае, могут быть найдены в абзацах 28-38 опубликованной заявки США № USPub 20020111389, включенной во всей ее полноте в качестве ссылки.

Должно быть понятно, что ссылка на стирол-акрилонитрильный (SAN) сополимер (или для простоты SAN) в контексте рассматриваемого изделия из экструдированной полистирольной пены может включать SAN сополимер, который представляет собой графт-сополимер, блок-сополимер, статистический сополимер или любую их комбинацию. Предпочтительный SAN, используемый в данном случае, представляет собой графт-сополимер. SAN сополимер также может быть линейным или разветвленным.

Как правило, средневесовая молекулярная масса (Mw) SAN и желательно любого дополнительного полимера в полимерной пене составляет приблизительно 40000 или более, предпочтительно приблизительно 60000 или более, более предпочтительно, приблизительно 75000 или более. Mw SAN и желательно любого дополнительного полимера в полимерной пене составляет, как правило, приблизительно 300000 или менее, предпочтительно приблизительно 250000 или менее, и более предпочтительно, приблизительно 150000 или менее. Например, Mw находится в интервале приблизительно от 10000 до 145000, и более предпочтительно, приблизительно от 120000 до 135000.

Кроме того, желательно, чтобы приблизительно 90% или более, и более предпочтительно, все полимерные ингредиенты в пене имели Mw меньше чем приблизительно 1000000. Средневесовую молекулярную массу SAN или любого другого полимерного ингредиента предпочтительно выбирают так, чтобы уравновесить конкурирующие аспекты. Например, средневесовая молекулярная масса предпочтительно должна быть достаточной высокой, чтобы полученные пены проявляли достаточные физические характеристики для предполагаемого варианта применения. Однако она не должна быть такой высокой, чтобы чрезмерно повышать вязкость геля во время переработки для получения надежного и устойчивого вспенивания.

Отношение средневесовой молекулярной массы ((Mw) к среднечисловой молекулярной массе (Mn) для SAN сополимера, выражаемое как Mw/Mn, предпочтительно находится в интервале приблизительно от 1,5 до 5,0, и более предпочтительно, составляет приблизительно 2,3.

Стирольные полимеры предпочтительно имеют температуру стеклования, по меньшей мере, приблизительно 80°С, и более предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно 100°С. Стирольные полимеры предпочтительно имеют температуру стеклования меньше чем приблизительно 130°С, и более предпочтительно, меньше чем приблизительно 120°С.

Для вариантов осуществления, в которых используют SAN в качестве стирольного материала или в комбинации с другим стирольным материалом, концентрация полимеризованного акрилонитрила (АН) в SAN сополимере является достаточной, чтобы обеспечить вспенивание с помощью промышленно привлекательных вспенивающих агентов, сохраняя при этом привлекательные характеристики термической стабильности в расплавленной фазе в экструдере. Например, предпочтительно, чтобы АН присутствовал в количестве, по меньшей мере, приблизительно один (1) % масс. из расчета на всю композицию стирольного материала, более предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно пять (5) % масс. или более, более желательно приблизительно десять (10) % масс. или более, и желательно приблизительно 50% масс. или менее, как правило, приблизительно 35% масс. или менее, и более типично приблизительно 20% масс. или менее из расчета на массу всей композиции стирольного материала. Весь стирольный материал составляет, по меньшей мере, 50% масс. от всего полимерного материала вспененного изделия и предпочтительно больше чем 50% масс., и может составлять 75% масс. или более, 90% масс. или более, 95% масс. или более, и даже 98% масс. из расчета на массу всего полимера в пене.

Как указывалось, среди полимерных составляющих пен настоящего изобретения предпочтительно присутствует, по меньшей мере, один полиолефиновый материал, и предпочтительно α-олефин. Количество полиолефинового материала относительно количества стирольного материала составляет приблизительно от 2:98 до 20:80 или больше, предпочтительно приблизительно 5:95 и более предпочтительно, приблизительно 10:90, хотя всегда это количество меньше, чем количество стирольного материала. α-Олефиновый полимер представляет собой полимерный материал, который содержит повторяющиеся звенья, полученные полимеризацией α-олефина. В α-олефиновом полимере необязательно отсутствует какой-либо из полимеризованных винилароматических мономеров, стерически затрудненных алифатических или циклоалифатических виниловых или винилиденовых мономеров, или оба. Особенно подходящие α-олефины содержат от 2 до приблизительно 20 атомов углерода, предпочтительно от 2 до приблизительно 8 атомов углерода, и включают этилен, пропилен, 1-бутен, 4-метил-1-пентен, 1-гексен, 1-октен и др. Особенно предпочтительный полиолефиновый материал включает и более предпочтительно, по существу состоит из этан-1-октенового сополимера. Предпочтительные α-олефиновые полимеры представляют собой гомополимеры или сополимеры этилена или пропилена. Предпочтительно, чтобы олефиновый полимер представлял собой полиэтилен, полипропилен, этиленовый сополимер или любую их комбинацию. Предпочтительный олефиновый полимер представляет собой полиэтилен, такой как полиэтилен низкой плотности (LDPE), линейный полиэтилен низкой плотности (LLDPE), полиэтилен высокой плотности (HDPE), полиэтилен ультравысокой молекулярной массы (UHMWPE) или любую их комбинацию. Особенно предпочтительным олефиновым полимером является LLDPE, который может представлять собой этиленовый гомополимер, и/или этилен, сополимеризованный с олефином с более длинной цепочкой, таким как бутен, гексен, октен или любая их комбинация. Полиолефиновый материал может представлять собой продукт реакции способа низкого давления с использованием обычных катализаторов типа катализатора Циглера-Натта, как это описано в патенте США № 4076698. Как правило, он может иметь гомогенное распределение сомономера, как это описано, например, в патенте США № 3645992 и в патентах США №№ 5026798 и 5055438, которые все включены в качестве ссылки. Полиолефиновый материал может представлять собой продукт реакции полимеризации с использованием металлоценового катализатора.

Особенно приемлемые α-олефиновые полимеры имеют индекс текучести расплава (ASTM D1238-05, 190°С/2,16 кг) приблизительно от 0,01 до 1000 г за 10 минут (10 мин) и плотность приблизительно от 0,85 до 0,97 граммов на кубический сантиметр (г/см³) и более предпочтительно, приблизительно от 0,85 до 0,95 г/см³. Олефиновые полимеры предпочтительно имеют температуру кристаллизации, по меньшей мере, приблизительно 50°С и более предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно 70°С. Олефиновые полимеры предпочтительно имеют температуру кристаллизации меньше чем приблизительно 130°С, и более предпочтительно, меньше чем приблизительно 120°С. Олефиновые полимеры предпочтительно имеют предел текучести при разрыве приблизительно от 8 до 13 мегапаскалей (МПа) и относительное удлинение при разрыве в интервале приблизительно от 200 до 900%, причем все измерения проводятся по стандарту ASTM 882.

Пример одного из предпочтительных олефиновых полимеров имеет плотность приблизительно 0,92 кг/м³ (ASTM D279-00), индекс текучести расплава 2,3 (190°С/2,16 кг, ASTM D1238-05) и Т_кр приблизительно 105°С.

Примером одного из предпочтительных олефиновых полимеров является LLDPE Dowlex^TM 2247 (Dow Chemical Company).

Другие подходящие олефиновые полимеры могут быть выбраны из полимеров, которые представлены в абзацах 38-45 опубликованной заявки США № USPub 20020111389, включенной в качестве ссылки. Такие подходящие α-олефиновые полимеры могут включать гомополимеры или сополимеры пропилена. Кроме того, олефиновые полимеры, которые могут быть подвергнуты реакции сочетания или легкой сшивке, могут быть использованы в данном случае, при условии, что они остаются перерабатываемыми в расплаве.

Пены в рассматриваемом случае получают с использованием подходящего вспенивающего агента, например, физического вспенивающего агента, химического вспенивающего агента или обоих. Физические вспенивающие агенты представляют собой газы или жидкости, которые испаряются в условиях процесса вспенивания, тогда как химические вспенивающие агенты дают газ при условиях процесса вспенивания за счет определенных химических средств, обычно в результате разложения. Особенно приемлемыми физическими вспенивающими агентами являются углеводороды, содержащие 1 или 5 атомов углерода, такие как метилхлорид, этилхлорид; гидрофторуглевороды, такие как дифторметан (HFC-32), перфторметан, этилфторид (HFC-161), 1,1-дифторэтан (HFC-152a), 1,1,1-трифторэтан (HFC-143a), 1,1,2,2-тетрафторэтан (HFC-134), 1,1,1,2-тетрафторэтан (HFC-134a), пентафторэтан (HFC-125), перфторэтан, 2,2-дифторпропан (HFC-272fb), 1,1,1-трифторпропан (HFC-263fb), 1,1,1,2,3,3,3-гептафторпропан (HFC-227еа), 1,1,1,3,3-пентафторпропан (HFC-245fa) и 1,1,1,3,3-пентафторбутан (HFC-365mfc); органические вспенивающие агенты, такие как насыщенные или ненасыщенные и циклические углеводороды, содержащие от двух до девяти атомов углерода (С₂-С₉), в том числе этан, пропан, н-бутан, изобутан, н-пентан, изопентан, неопентан, циклобутан и циклопентан; и алифатические спирты, содержащие один-пять атомов углерода (С₁-С₅), такие как метанол, этанол, н-пропанол и изопропанол; карбонилсодержащие соединения, такие как ацетон, 2-бутан и ацетальдегид; эфир(простой)-содержащие соединения, такие как диметиловый эфир, диэтиловый эфир, метилэтиловый эфир; карбоксилатные соединения, такие как метилформиат, метилацетат, этилацетат; соединения карбоновой кислоты. Также можно использовать диоксид углерода, азот, аргон, вода и др. Могут быть использованы смеси таких физических расширяющих агентов. Подходящие химические вспенивающие агенты включают, например, азодикарбонамид, тетрамин динитрозопентаметилена, бензолсульфонилгидразид, азодиизобутиронитрил, 4,4-оксибензолсульфонилсемикарбазид, п-толуолсульфонилсемикарбазид, азодикарбоксилат бария, N,N'-диметил-N,N'-динитрозотерефталамид, тригидразинотриазин и бикарбонат натрия. Особенно предпочтительный вспенивающий агент для использования в данном случае выбирают из воды, диоксида углерода, изобутана (изо-С₄) или любой их комбинации.

Например, в одном из предпочтительных вариантов осуществления вспенивающий агент может быть введен в расплав в массовой пропорции приблизительно от 0,5 до 50 частей вспенивающего агента на сто частей всей массы полимера (например, LLDPE или SAN сополимера), который необходимо увеличить в объеме, более предпочтительно, приблизительно от 1 до 30 частей на сто частей (ч./100 ч.) полимера, который необходимо увеличить в объеме; и еще более предпочтительно, приблизительно от 3 до 15 частей на сто частей полимера, который необходимо увеличить в объеме.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления пена содержит менее чем приблизительно 5%, предпочтительно менее чем приблизительно 2% любого статистического интерполимера, и наиболее предпочтительно, не содержит какой-либо статистический интерполимер. Такой агент сочетания обсуждается в опубликованной заявке США № USPub 20020111389, включенной в качестве ссылки. Кроме того, предпочтительно отсутствие какого-либо α-олефин/винилароматического интерполимера. Это относится к сополимерам, терполимерам и тетраполимерам. Определение «мономерное звено» относится к части полимерной главной цепи, которая берет начало от одного мономера. Определение «гидрокарбил» означает любые алифатические, циклоалифатические, ароматические, арилзамещенные алифатические, арилзамещенные циклоалифатические, замещенные алифатической группой ароматические или замещенные алифатической группой циклоалифатические группы. Определение «гидроксикарбилокси» означает гидрокарбильную группу, содержащую кислородный мостик между ней и атомом углерода, к которому она присоединена. Определение «алифатическая» означает соединение, имеющее линейное или разветвленное расположение цепочки ее атомов углерода.

Интерполимер определяют как полимерную смесь, которая содержит полимерный агент сочетания для алкенилароматического полимера и α-олефинового полимера. Полимерный агент сочетания предупреждает микроскопическое фазовое разделение полимерной смеси, и полимерная смесь может быть переработана в расплаве с образованием пены. Агент сочетания улучшает смешение между полимерными компонентами. Подходящими агентами сочетания являются некоторые алифатические α-олефин/винилароматические интерполимеры.

Примерами α-олефинов являются, например, α-олефины, содержащие от 3 до 20, предпочтительно от 3 до 12, более предпочтительно, от 3 до 8 атомов углерода. Особенно приемлемыми являются этилен, пропилен, бутен-1,4-метил-1-пентен, гексен-1 или октен-1 или этилен в комбинации с одним или несколькими соединениями из пропилена, бутен-1,4-метил-1-пентена, гексена-1 или октена-1. Такие α-олефины не содержат ароматических, затрудненных алифатических или циклоалифатических остатков. Другой(ие) необязательный(е) полимеризуемый(е) этиленненасыщенный(е) мономер(ы) представляет(ют) собой норборнен и С_1-10-алкил- или С_6-10-арилзамещенные норборнены с типичным интерполимером, представляющим собой этилен/стирол/норборнен.

Кроме того, в предпочтительном варианте осуществления пена может представлять собой бинарную смесь, не содержащую сшитый стирол и олефин. Она также может не содержать взаимопроникающую сетку, полученную путем полимеризации в растворе или в эмульсии стирола и олефина, и не содержать привитый этилен-пропилен-диеновый мономер (EPDM).

В другом предпочтительном варианте осуществления желательно, чтобы изделие из пены имело значительную толщину с тем, чтобы его можно было использовать в таких вариантах применения, как защита грудной клетки от удара (Thorax impacts) (например, от ударов, которые действуют на пассажиров автомобилей при боковом ударе) и предохранительные барьеры (например, для ударов автомобиля о дорожные ограждения). Изделие из пены имеет толщину предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно 10 мм, более предпочтительно, приблизительно 15 мм и наиболее предпочтительно, приблизительно 20 мм или более.

Хотя композиции настоящего изобретения могут иметь применение для изготовления вспененных бисерных пен, предпочтительно рассматриваемые пенные структуры получают с помощью экструзионного способа, такого как способ, описанный в абзацах 74-81 опубликованной заявки США USPub 20020111389, которая включена в качестве ссылки.

Таким образом, способ обычно будет включать плавление и смешение полимера или полимеров, описанных ранее, или с другими полимерами, дополнительными ингредиентами (такими как один или несколько агентов, понижающих трение, красители, пигменты, наполнители (необязательно в материале может отсутствовать какой-либо наполнитель, например, материал не включает тальк), антиоксиданты, экструзионные добавки, зародышеобразующие агенты, стабилизаторы, антистатики, антипирены, поглотители кислоты и ослабители инфракрасного излучения, включающие сажу и графит) или любую их комбинацию, с получением расплава пластика.

Вспенивающий агент вводят в расплав пластика для образования вспениваемого геля, и вспениваемый гель экструдируют через головку с образованием конечной пенной структуры. Во время плавления и смешения полимеры нагревают до температуры или выше температуры размягчения стирольного полимера и до температуры или выше температуры Т_кр олефинового полимера. Полимерную смесь можно приготовить с помощью простого смешения в расплаве. Если желательно, то отдельные полимеры могут быть отдельно загружены в экструдер вместе со вспенивающим агентом и другими добавками с получением полимерной смеси как части процесса изготовления пены. С другой стороны, полимерная смесь может быть приготовлена отдельно перед процессом вспенивания. Дисперсия полимерных компонентов предпочтительно является по существу однородной (например, компоненты распределены в пропорциональных количествах по всей полимерной смеси).

Плавление и смешение ингредиентов может быть осуществлено с помощью любых средств, известных в данной области, таких как экструдер, мешалка или смеситель. Смешение может быть выполнено в виде отдельной стадии или может быть объединено в стадии экструдирования за счет выбора варианта экструдера, приемлемого для смешения (например, одношнекового экструдера). Вспенивающий агент обычно смешивают с расплавом пластика при повышенном давлении, достаточном для предупреждения значительного увеличения в объеме полученного геля или потери, как правило, гомогенной дисперсии вспенивающего агента в геле (например, обычно давление находится в интервале приблизительно от 100 до 300 бар, где 1 бар по существу эквивалентен атмосферному давлению на уровне моря).

Полученный вспениваемый гель предпочтительно проходит через охлаждающее оборудование (например, одношнековый экструдер, теплообменник или их определенную комбинацию) для снижения температуры геля до оптимальной температуры вспенивания, при этом гель остается при температуре Т_ст или выше Т_ст стирольного полимера и при температуре или выше Т_кр олефинового полимера. Типичные температуры вспенивания будут находиться в интервале приблизительно от 110 до 150°С. Предпочтительную температуру вспенивания в случае настоящего изобретения выбирают с учетом Т_ст стирольного полимера и Т_кр олефинового полимера. Охлажденный вспениваемый гель затем достигает головки. Давление на входе в головку составляет приблизительно от 30 до 150 бар. Затем гель экструдируют через головку к атмосферному давлению с получением пенной структуры настоящего изобретения. Предпочтительная температура вспенивания находится в интервале приблизительно от 110 до 150°С, и более предпочтительно, приблизительно от 120 до 145°С из расчета на конкретную смесь стирольную полимерную смесь и олефиновый полимер, предполагаемый для применения с ней.

Пены настоящего изобретения могут быть использованы при любом варианте применения, где используются твердые, рифленые пены. Такие варианты применения включают, но без ограничения, упаковки (например, угловые блоки, стойки, оправки, пакеты, мешки, конверты, внешние обертки тары, прокладки для бумаги и оболочки); приспособления для переноски материалов (например, поддоны, производственная тара, облицовочный материал для ящиков и перегородки, шунты, доски, распорки для деталей и разделители для деталей); автомобиль (например, хэдлайнеры, структуры для поглощения удара в бамперах или дверях, подложка для покрытия, звукоизоляция и прокладки шлема); шоссейные бордюры (шлагбаумы для выезда с эстакады); плавательные средства (например, спасательные жилеты, жилеты и ремни); средства для спорта и отдыха (например, спортивные маты и бодиборды); термоизоляцию, такую как термоизоляция, используемая в зданиях и сооружениях. Приведенный выше список только иллюстрирует ряд подходящих вариантов осуществления изобретения. Квалифицированный специалист сможет легко увидеть другие варианты применения без отступления от объема или сути настоящего изобретения.

Следующие примеры представлены для иллюстрации изобретения, но не предназначены для ограничения его объема. Все части и проценты (за исключением процента открытых ячеек) являются массовыми, если не оговорено особо. Размеры произведенных пен в таблице 2 не являются достаточно большими, чтобы измерить типичную прочность на сжатие.

Пример 1

Смесь 95% SAN сополимера (Mw=131000 с Mw/Mn=2,3, Т_ст=105°С) и 5% LLDPE (Doplex^TM 2247, Т_кр=105°С) подают в экструдер, где температура в зоне плавления установлена на 200°С. Расплав экструдируют в мешалку, где смесь вспенивающих агентов, состоящую из СО₂, Н₂О и изобутана (изоС₄) (измеренную в частях на сто частей массы всего полимера (ч./100 ч.) впрыскивают и смешивают с полимерным расплавом. Суммарная концентрация вспенивающего агента составляет 0,183 моля на сто граммов (моль/100 г) всего полимера. Затем смесь охлаждают приблизительно до 130°С (например, до температуры вспенивания) и экструдируют через щелевую головку к атмосферному давлению. Вспенивание происходит, когда смесь выходит из головки. Ожидаемые свойства пены представлены в таблице 1. Плотность пены определяют с помощью стандарта ASTM D1622-03, размер ячейки с помощью ASTM D3576, содержание открытых ячеек с помощью ASTM D6226 и прочность на сжатие с помощью ASTM D1621-04.

Получают плотность 25,3 кг/м³ с прочностью при вертикальном сжатии 230 кПа и соотношением прочности при сжатии (Rc) приблизительно 0,55. Содержание открытых ячеек составляет менее чем приблизительно 0,8%, и пену получают с качеством поверхностной обработки по существу без трещин (например, при визуальной оценке поверхности).

Пример 2

Пример 1 повторяют, за исключением того, что загрузку LLDPE повышают на 10%. Получают плотность 25,5 кг/м³ с прочностью при вертикальном сжатии 187 кПа и соотношением прочности при сжатии 0,55. Содержание открытых ячеек составляет приблизительно менее чем 1,4% с качеством обработки поверхности по существу без трещин.

Пример 3

Пример 2 повторяют, за исключением того, что температуру вспенивания повышают до 133°С. Получают плотность 23,7 кг/м³ с прочностью при вертикальном сжатии 204 кПа и соотношением прочности при сжатии 0,58. Содержание открытых ячеек составляет приблизительно менее чем 15,0%, и пена имеет качество поверхностной обработки по существу без трещин.

Пример 4

Пример 3 повторяют, за исключением того, что смесь вспенивающего агента состоит только из СО₂ и Н₂О. Получают плотность 24,9 кг/м³ с прочностью при вертикальном сжатии 216 кПа и соотношением прочности при сжатии 0,57. Получают содержание открытых ячеек приблизительно менее чем 31,4% (классифицируется как открытоячеистая пена) с качеством обработки поверхности по существу без трещин.

Сравнительный пример 1

Сравнительную-1 пену производят с SAN сополимером (Mw=131000 с Mw/Mn=2,3) и только с 0,4% LLDPE Dowlex-2247. Смесь вспенивающего агента аналогична смеси примера 1 (СО₂, Н₂О и изо-С₄). Температура вспенивания находится при 130°С. Плотность пены выше, чем плотность пены в предыдущих примерах, и, как измерено, составляет приблизительно 28,8 кг/м³. Пена имеет прочность при вертикальном сжатии приблизительно 307 кПа и неприемлема для использования в энергопоглощающих вариантах применения, таких как защитные устройства для грудной клетки и предохранительные перегородки.

Пример 5

Смесь SAN сополимера (Mw=131000 с Mw/Mn=2,3) с Т_ст=105°С и 10% LDPE (Dow LDPE 620I) c Т_кр около 100°С подают в экструдер при температуре около 210°С. Расплав экструдируют в мешалку, где смесь вспенивающих агентов, состоящую из 4 ч./100 ч. СО₂ и 1,2 ч./100 ч. Н₂О, впрыскивают и смешивают с полимерным расплавом. Затем смесь охлаждают приблизительно до 145°С и экструдируют через щелевую головку к атмосферному давлению. Вспенивание происходит, когда смесь выходит из головки. Пена имеет плотность 35,8 кг/м³ с нулевым содержанием открытых ячеек, и получают качество поверхностной обработки по существу без трещин.

Пример 6

Пример 5 повторяют, за исключением того, что полиолефин представляет собой HDPE (HDPE DMDA-6230) c Т_кр приблизительно 117°С. Пена имеет плотность 33,3 кг/м³ только 5% открытых ячеек, и получают качество поверхностной обработки по существу без трещин.

Пример 7

Пример 5 повторяют, за исключением того, что полиолефин представляет собой HDPE (HDPE DGDH-1059) c Т_кр приблизительно 120°С. Пена имеет плотность 33,4 кг/м³ с нулевым содержанием открытых ячеек, и получают качество поверхностной обработки по существу без трещин.

Пример 8

Пример 7 повторяют, за исключением того, что концентрацию HDPE DGDH-1059 повышают до 20%. Пена имеет плотность 32,5 кг/м³ с содержанием открытых ячеек только 5%, и получают качество поверхностной обработки по существу без трещин.

Сравнительный пример 2

Сравнительную пену для примеров 5-8 производят с SAN сополимером (Mw=131000 c Mw/Mn=2,3) и без какой-либо полиолефиновой смолы. Смесь вспенивающих агентов и условия вспенивания аналогичны смеси и условиям вспенивания в примерах 5-8. Плотность пены в случае сравнительного примера снова выше и составляет приблизительно 40,4 кг/м³.

Сравнительный пример 3

Сравнительный пример 3 производят с SAN сополимером (Mw=131000 c Mw/Mn=2,3) и с 20% эластомерной смолы (ENR-6386) с Т_кр приблизительно 47°С. Смесь вспенивающих агентов и условия вспенивания аналогичны смеси и условиям вспенивания в примерах 5-8. Плотность пены для сравнительного примера 3 составляет 39,4 кг/м³, что указывает на то, что рецептура, содержащая смолу с низкой Т_кр, не дает низкой плотности, реализуемой в данном изобретении. Содержание открытых ячеек составляет 50%.

Таблица 1
Данные для иллюстративных пен в примерах 1-4 в соответствии с настоящим изобретением   Пример 1 Пример 2 Пример 3 Пример 4 Сравнит. пример 1 Рецептуры (единица) Очень низкая плотность Очень низкая плотность Очень низкая плотность Очень низкая плотность Низкая плотность СО₂ (ч./100 ч.) (часть на 100 частей) 3,00 3,00 3,00 4,00 3,00 ИзоС₄ (ч./100 ч.) 1,50 1,50 1,50 0,00 1,50 Н₂О (ч./100 ч.) 1,60 1,60 1,60 1,60 1,60 Вспенивающий агент, моль (м/100 ч.) 0,183 0,183 0,183 0,180 0,183 LLDPE (ч./100 ч.) 5,00 10,00 10,00 10,00 0,40 Тальк (ч./100 ч.) 0,00 0,00 0,00 0,00 0,40 Температура вспенивания (°С) 133 130 133 133 130 Давление вспенивающего агента (бар) 134 138 132 134 139 Давление головки (бар) 82 79 80 76 87 Толщина пены (мм) 22 28 28 27 23 Плотность пены (кг/м³) 25,3 25,5 23,7 24,9 28,8 Размер ячеек (мм) 0,22 0,46 0,41 0,35 0,31 Открытые ячейки (%) 0,8 1,4 15,0 31,4 1,1 Прочность при вертикальном сжатии (кПа) 230 187 204 216 307 Прочность при сжатии в направлении экструзии (кПа) 100 69 56 74 180 Прочность при горизонтальном сжатии, (кПа) 102 87 92 86 125 Соотношение прочности при сжатии (Rc) 0,53 0,55 0,58 0,57 0,50

Таблица 2
Данные для иллюстративных пен примеров 5-10 в соответствии с настоящим изобретением     Пример 5 Пример 6 Пример 7 Пример 8 Сравн. пример 2 Сравн. пример 3     Низкая плотность Низкая плотность Низкая плотность Низкая плотность Средняя плотность Средняя плотность Тип полиолефина (ПО)   LDPE620I HDPE6230 HDPE1059 HDPE1059 Нет полиолефина Эластомер ENR-6386 ИТР ПО (2,16 кг/190°С) г/10 мин 1,8 0,3 0,9 0,9 - <0,1 Плотность ПО г/см³ 0,92 0,95 0,96 0,96 - 0,88 Т_кр ПО °С 100 117 120 120 - 47 Загрузка ПО % 10 10 10 20 0 20 Загрузка BaSt ч./100 ч. 0 0 0 0 0,15 0 Загрузка талька ч./100 ч. 0,3 0,3 0,3 0,3 0 0,3 Давление вспенивающего агента бар 183 228 207 190 169 207 Давление головки Бар 83 95 90 83 41 86 Плотность пены Кг/м³ 35,8 33,3 32,4 32,5 40,4 39,4 Открытые ячейки % 0 5 0 5 0 50 Средний 3D размер ячеек мм 0,38 0,34 0,47 0,26 0,34 0,27 Вертикальный размер ячеек мм 0,45 0,37 0,48 0,26 0,38 0,25 Горизонтальный размер ячеек мм 0,36 0,35 0,48 0,28 0,34 0,26 Размер ячеек в направлении экструзии мм 0,34 0,31 0,46 0,24 0,32 0,30

Объяснения и иллюстрации, представленные в данном случае, предназначены для информирования других специалистов в данной области об изобретении, его принципах и практическом применении. Специалист в данной области техники сможет адаптировать и применить изобретение в его многочисленных формах, которые могут наилучшим образом соответствовать требованиям конкретного применения. Таким образом, представленные варианты осуществления настоящего изобретения не рассматриваются как исчерпывающие или ограничивающие изобретение. Объем заявки, следовательно, должен определяться не со ссылкой на приведенное выше описание, а должен, напротив, основываться на прилагаемой формуле изобретения вместе с полным объемом эквивалентов, которым такая формула изобретения дает право.

Изобретение относится к термопластичным полимерным пенам, и в особенности к экструдированным пеносмесям низкой плотности, и к их переработке. В изделии из экструдированной полимерной пены присутствуют в виде смеси стирольный материал, олефиновый полимер и менее чем 5% интерполимера и менее чем 2% любого другого агента сочетания или агентов сочетания из расчета на общую массу полимера. Причем олефиновый полимер содержится в полимерном материале в массовом количестве, меньшем, чем количество стирольного материала, который содержится в количестве больше чем 50% масс. из расчета на весь полимерный материал полимерного вспененного изделия. Стирольный материал включает стирол-акрилонитрильный сополимер и, при необходимости, полистирол. Акрилонитрил присутствует в концентрации больше чем приблизительно 5% масс. и менее чем приблизительно 35% масс. из расчета на общую массу стирольного материала. Температура стеклования (Т _ст ) стирол-акрилонитрильного сополимера и температура кристаллизации (Т _кр ) полиолефина отличаются друг от друга в пределах 30°С. Получененные из экструдированной закрытоячеистой полимерной пены изделия имеют хорошее качество поверхностной обработки и хорошую закрытоячеистую структуру, плотность ниже 36 кг/м ³ (при измерении по ASTM D1622-03), прочность при вертикальном сжатии в диапазоне от 100 кПа до 300 кПа (при измерении по ASTM D1622-03) и соотношение прочности при сжатии (Rc) больше чем приблизительно 0,35. 2 н. и 23 з.п. ф-лы, 2 табл., 11 пр.

1. Изделие из экструдированной полимерной пены, включающее:
i) стирольный материал, включающий стирол-акрилонитрильный сополимер, где стирол-акрилонитрильный сополимер содержит стирол и акрилонитрил, и стирол-акрилонитрильный сополимер имеет температуру стеклования, Т_ст, измеряемую в единицах °С;
ii) олефиновый полимер, имеющий температуру кристаллизации, Т_кр, измеряемую в единицах °С, где олефиновый полимер присутствует в массовом количестве, меньшем, чем количество стирольного материала;
где стирольный материал и олефиновый полимер присутствуют в виде смеси, содержащей менее чем 5% интерполимера и менее чем 2% любого другого агента сочетания или агентов сочетания из расчета на общую массу полимера;
акрилонитрил присутствует в концентрации больше, чем приблизительно 5 мас.%, и менее чем приблизительно 35 мас.% из расчета на общую массу стирольного материала;
весь стирольный материал составляет больше, чем 50 мас.%, из расчета на весь полимерный материал полимерного вспененного изделия;
Т_ст стирол-акрилонитрильного сополимера и Т_кр полиолефина находятся в пределах 30°С друг от друга;
массовое отношение олефинового полимера к стирольному материалу составляет, по меньшей мере, 2:98;
пена имеет плотность ниже приблизительно 32 кг/м³ (при измерении ASTM D1622-03), прочность при вертикальном сжатии больше, чем приблизительно 100 кПа, и меньше, чем приблизительно 300 кПа (при измерении ASTM D1621-04), и соотношение прочности при сжатии (Rc) больше, чем приблизительно 0,35; и
пена представляет собой закрытоячеистую пену, имеющую содержание открытых ячеек менее чем 30% при определении ASTM D6226-05.

2. Изделие из экструдированной полимерной пены по п.1, где пена имеет плотность менее чем приблизительно 28 кг/м³ при измерении ASTM D1622-03.

3. Изделие из экструдированной полимерной пены по п.1, где стирольный материал, по существу, состоит из стирол-акрилонитрильного сополимера.

4. Изделие из экструдированной полимерной пены по п.2, где стирольный материал, по существу, состоит из стирол-акрилонитрильного сополимера.

5. Изделие из экструдированной полимерной пены по п.1, где весь стирольный материал составляет больше, чем 75 мас.% от массы всего полимерного материала полимерного вспененного изделия.

6. Изделие из экструдированной полимерной пены по п.2, где весь стирольный материал составляет больше, чем 75 мас.% от массы всего полимерного материала полимерного вспененного изделия.

7. Изделие из экструдированной полимерной пены по п.3, где весь стирольный материал составляет больше, чем 75 мас.% от массы всего полимерного материала полимерного вспененного изделия.

8. Изделие из экструдированной полимерной пены по п.4, где весь стирольный материал составляет больше, чем 75 мас.% от массы всего полимерного материала полимерного вспененного изделия.

9. Изделие из экструдированной полимерной пены по п.1, где олефиновый полимер включает полиэтилен, полипропилен, этиленовый сополимер или любую их комбинацию, и массовое отношение олефинового полимера к стирольному материалу составляет от 2:98 до 20:80.

10. Изделие из экструдированной полимерной пены по п.2, где олефиновый полимер включает полиэтилен, полипропилен, этиленовый сополимер или любую их комбинацию, и массовое отношение олефинового полимера к стирольному материалу составляет от 2:98 до 20:80.

11. Изделие из экструдированной полимерной пены по п.3, где олефиновый полимер включает полиэтилен, полипропилен, этиленовый сополимер или любую их комбинацию, и массовое отношение олефинового полимера к стирольному материалу составляет от 2:98 до 20:80.

12. Изделие из экструдированной полимерной пены по п.5, где олефиновый полимер включает полиэтилен, полипропилен, этиленовый сополимер или любую их комбинацию, и массовое отношение олефинового полимера к стирольному материалу составляет от 2:98 до 20:80.

13. Изделие из экструдированной полимерной пены по п.8, где олефиновый полимер включает полиэтилен, полипропилен, этиленовый сополимер или любую их комбинацию, и массовое отношение олефинового полимера к стирольному материалу составляет от 2:98 до 20:80.

14. Изделие из экструдированной полимерной пены по п.1, где стирол-акрилонитрильный сополимер имеет концентрацию акрилонитрила от 10 до 35 мас.% из расчета на общую массу стирол-акрилонитрильного сополимера.

15. Изделие из экструдированной полимерной пены по п.1, где Т_ст находится в интервале приблизительно от 90 до 120°С, Т_кр находится в интервале приблизительно от 70 до 130°С.

16. Изделие из экструдированной полимерной пены по любому из пп.2-15, где стирол-акрилонитрильный сополимер имеет концентрацию акрилонитрила от 10 до 35 мас.% из расчета на общую массу стирол-акрилонитрильного сополимера.

17. Изделие из экструдированной полимерной пены по любому из пп.2-15, где Т_ст находится в интервале приблизительно от 90 до 120°С, Т_кр находится в интервале приблизительно от 70 до 130°С.

18. Изделие из экструдированной полимерной пены по любому из пп.1-15, где олефиновый полимер представляет собой линейный полиэтилен низкой плотности, и изделие, по существу, состоит, по меньшей мере, из 50% стирол-акрилонитрильного сополимера и, по меньшей мере, из 5% линейного полиэтилена низкой плотности из расчета на общую массу стирол-акрилонитрильного сополимера и линейного полиэтилена низкой плотности.

19. Изделие из экструдированной полимерной пены по любому из пп.1-15, где изделие из пены имеет соотношение прочности при сжатии больше, чем приблизительно 0,40 (при измерении ASTM D1621-04).

20. Изделие из экструдированной полимерной пены по любому из пп.1-15, где пена представляет собой закрытоячеистую пену, имеющую содержание открытых ячеек менее чем 5% при определении ASTM D6226-05.

21. Изделие из экструдированной полимерной пены по любому из пп.1-15, где изделие из пены совсем не содержит какого-либо агента сочетания.

22. Изделие из экструдированной полимерной пены по любому из пп.1-15, где стирол-акрилонитрильный сополимер имеет концентрацию акрилонитрила от 10 до 20 мас.% из расчета на общую массу стирол-акрилонитрильного сополимера.

23. Изделие из экструдированной полимерной пены по любому из пп.1-15, где
олефиновый полимер содержит этиленовый сополимер,
акрилонитрил присутствует в концентрации больше, чем приблизительно 10 мас.% и меньше, чем приблизительно 35 мас.% из расчета на общую массу стирольного материала,
массовое отношение олефинового полимера к стирольному материалу составляет менее чем 20:80,
пена имеет плотность приблизительно ниже, чем 28 кг/м³ (при измерении ASTM D1622-03),
пена представляет собой закрытоячеистую пену, имеющую содержание открытых ячеек менее чем 5% при определении ASTM D6226-05.

24. Способ получения изделия из экструдированной полимерной пены по любому из пп.1-23, включающий стадии:
(a) смешения стирольного материала с олефиновым полимером, где олефиновый полимер имеет Т_кр больше, чем 70°С, с получением полимерной смеси;
(b) введения вспенивающего агента, содержащего воду (H₂O), диоксид углерода (CO₂), или оба, к полимерной смеси; и
(c) вспенивания полимерной смеси при температуре выше Т_кр олефинового полимера сразу с образованием пены, имеющей плотность ниже приблизительно 32 кг/м³ (при измерении ASTM D1622-03) и соотношение прочности при сжатии (Rc) больше, чем приблизительно 0,35.

25. Способ по п.24, где стирольный полимер состоит, по существу, из полистирола, стирол-акрилонитрильного сополимера или их комбинации; и олефиновый полимер состоит, по существу, из полиэтилена, полипропилена, этиленового сополимера или любой их комбинации.