Пористый материал

 

Описывается пористый материал на основе полистирола для изготовления, например, материала для этикеток, где вспенивание проводят при добавлении пенообразователя, который представляет собой, например, разлагаемый пенообразователь (химический пенообразователь) или который состоит, например, из диоксида углерода, газообразного азота или даже воды, и при добавлении термопластичной эластомерной смеси, состоящей по меньшей мере из одного сополимера, содержащего стирольный блок, и одного однородно разветвленного этиленового интерполимера. Техническим результатом является улучшение свойств в отношении хрупкости, с сохранением других свойств. 12 з.п. ф-лы.

Данное изобретение относится к пенопласту на основе полистирола и к способу получения такого пенопласта для изготовления, например, материала для этикеток.

Такие пенопласты известны в различных вариантах реализации. Ссылку, например, можно сделать на DE-A1 4011003. Данный документ известного уровня техники относится к пенопласту, который был недавно получен таким образом, чтобы избежать использования CFC (хлорфторуглеродов) в результате применения пенообразователей в виде углеводородов, диоксида углерода, азота, их комбинаций и тому подобного. Ранее также было известно и получение пенопластов с использованием химических пенообразователей вместе с зародышеобразователями, см., например, ЕР-А3055437.

Техническая проблема, возникающая для таких пенопластов на основе полистирола, в особенности связана с их хрупкостью, что влечет за собой легкость разрыва и плохую эластичность. Для того чтобы улучшить данные свойства, уже было предложено помещать пенопласт на основе полистирола в виде одного слоя в многослойный пенопласт, причем один из слоев является полиолефиновым слоем. Однако в данном случае возникают затруднения, связанные со сравнительно высокими производственными затратами и с проблемами при проведении экструзии. Поскольку часто для целей вторичного использования желательно иметь только один тип материала, такой многослойный пенопласт, состоящий из различных пластичных материалов, также может создавать проблемы.

Целью настоящего изобретения является создание пенопласта на основе полистирола, который обладает улучшенными свойствами в отношении хрупкости без ухудшения свойств, связанных с его пригодностью, в особенности для использования в качестве материала для этикеток.

Данная проблема была решена для пенопласта, описанного в п.1 формулы изобретения настоящей заявки. Такие пенопласты получают при использовании пенообразователя и предпочтительно также и зародышеобразователя, причем пенообразователем может быть один из пенообразователей, известных на современном уровне техники. Ими являются, например, химические или разлагаемые пенообразователи, физические пенообразователи, такие как диоксид углерода, газообразный азот или даже вода. Действие химических или разлагаемых пенообразователей основано на химической реакции, а действие физических пенообразователей основано на расширении сжатого газа. В качестве зародышеобразователей могут быть использованы обычные зародышеобразователи. Ими являются, например, тальк, и/или гидрокарбонат натрия, и/или гидрокарбонат аммония, и/или карбонат кальция, и/или глина, и/или лимонная кислота и тому подобное. Зародышеобразователи могут быть использованы в количествах в диапазоне от приблизительно 0,05 до приблизительно 5% в расчете на массу пенопласта, предпочтительно в диапазоне от приблизительно 0,3 до приблизительно 2,0% (мас.). Количество может быть даже равно всего 0,01%. Кроме этого, важно, чтобы вспенивание проводилось бы для полистирольного материала, объединенного с термопластичной эластомерной смесью, состоящей по меньшей мере из одного сополимера, содержащего стирольный блок, и одного однородно разветвленного этиленового интерполимера.

Неожиданно было обнаружено, что такой пенопласт отличается значительно сниженной хрупкостью и улучшенной эластичностью, но, тем не менее, он может быть получен с использованием обычных способов экструдирования, например экструдирования с использованием щелевой экструзионной головки, экструдирования с использованием мундштука с кольцеобразным соплом, при помощи экструдеров для горизонтального раздува пленки и тому подобного. Для удовлетворения высоких требований никакого многослойного пенопласта с полиолефиновым слоем не требуется.

Однако возможно провести известную саму по себе совместную экструзию невспененного слоя вместе со вспененным слоем, причем оба слоя основаны на полистироле. Тем не менее, в соответствии с данным изобретением также возможно получение многослойного пенопласта, такого же, как описано в уровне техники, но со значительно более тонкими слоями на основе полистирола. Соответственно, слоями также могут быть и слои из другого исходного материала. Индивидуальные слои могут быть либо вспенены, либо не вспенены.

В особенности предпочтительно добавлять упомянутую термопластичную эластомерную смесь в таком количестве, чтобы в случае усаживающегося пенопласта на основе полистирола существовала бы возможность усадки пенопласта в углубления таким образом, чтобы повторялась форма вогнутых структур.

Кроме этого, было обнаружено, что введение упомянутой термопластичной эластомерной смеси, начиная с некоторого порогового значения, приводит к получению пенопласта, отличающегося одним выгодным качеством, а именно способностью разделяться. Это в особенности предназначено для использования PET (полиэтилентерефталата). Такой пенопласт можно отделить от PET, например, при помощи воды. Пенопласт будет плавать сверху, тогда как PET опустится на дно. Считают, что это объясняется высоким содержанием в пенополистироле замкнутых ячеек, тогда как ячейки в пенопласте известного уровня техники в значительной степени разрушены. Поэтому пенопласт известного уровня техники будет заполняться водой, и такой пенопласт также пойдет на дно в случае использования упомянутой методики разделения.

При дальнейшем совершенствовании такого пенопласта важным моментом будет добавление такого количества зародышеобразователя, чтобы плотность пенопласта была бы меньше 0,8 г/см³. Предпочтительно, чтобы содержание такого зародышеобразователя находилось бы в диапазоне от приблизительно 1 г до 50 г на 1 кг пенопласта.

Предпочитается, чтобы плотность пенопласта находилась бы в диапазоне от 0,06 до 0,75 г/см³.

В особенности в случае пенопласта на основе полистирола, используемого для изготовления этикеток, пригодных для печатания, предпочтительно получать пенопласт с толщиной ниже 0,2 мм. Возможно получение пенопласта с толщиной в диапазоне 0,06-0,195 мм. В том случае, если пенопласт должен быть использован для изготовления лотков или чашек, его толщина составляет менее 0,7 мм, предпочтительны толщины, такие как 0,4 и 0,5 мм.

Такой пенопласт, на самом деле, также характеризуется очень хорошей пригодностью для печатания, объясняемой высоким качеством поверхности. К удивлению, значительно был улучшен также и блеск. Блеск описанного в настоящем документе пенопласта превосходит блеск всех пенополистиролов, вспененных по любому известному из уровня техники способу.

Упомянутые эластомерные смесевые композиции в особенности представляют собой такие композиции, которые описаны в заявке РСТ WО 95/33006. В соответствии с указанной заявкой предлагается термопластичная эластомерная смесевая композиция, содержащая (а) от 50 до 99% мас. по крайней мере одного стиренового блок-сополимера и (b) от 1 до 50% мас. по крайней мере одного гомогенно разветвленного этиленового интерполимера, имеющего плотность от 0,855 г/см³, где этиленовый интерполимер в том количестве, в котором он использован, является в основном инертным наполнителем стиренового блок-сополимера, и композиция характеризуется (i) динамическим модулем упругости в диапазоне от -26°С до 24°С, равным менее 3,5×10⁹ дин/см², (ii) соотношением динамического модуля упругости при -26°С к динамическому модулю упругости при 24°С, равным менее 4, (iii) и динамическим модулем упругости при -26°С и 24°С от 0,2 до 3 раз выше, чем динамический модуль упругости при -26°С и 24°С соответственно блок-сополимерной части композиции. Данная заявка включена в настоящий документ в качестве ссылки, в особенности для того, чтобы включить один из признаков, упомянутых в данной ссылке, в формулу изобретения настоящей заявки.

Упомянутые эластомерные смеси в действительности в некоторой степени заменяют собой полистирольный материал, используемый для получения пенопласта на основе полистирола. Такая замена может иметь величину в диапазоне 1-60%. Предпочтительно заменять полистирольный материал в количестве 15-40%, еще более предпочтительно в количестве 15-30%. Эластомерную смесь смешивают с оставшимся количеством полистирольного материала, и после этого полимер используется в производстве так, как обычный полистирольный материал.

Следующие далее примеры могут дополнительно проиллюстрировать настоящее изобретение.

1. Был получен пенопласт на основе полистирола при использовании обычного количества упомянутого зародышеобразователя, но при содержании упомянутой термопластичной эластомерной смеси (ТЕВС), равном 5% (мас.).

Получаемый в результате пенопласт показывал результаты в испытании на раздир на приборе Элмендорфа в поперечном направлении, более высокие по сравнению с результатами для пенопласта известного уровня техники.

Кроме этого, значение блеска для такого пенопласта (в соответствии с тестом на блеск для отражения света под углом 20°) было приблизительно на 15% выше в сравнении с обычным значением. 2%-ный секущий модуль в продольном направлении, измеренный в МПа, в сравнении с обычным значением, равным приблизительно 850, был заметно снижен, приблизительно на 15%. 2%-ный секущий модуль в поперечном направлении, опять-таки измеренный в МПа, в сравнении с обычным значением, равным 270, был снижен приблизительно на 20%.

Предел текучести при растяжении в продольном направлении, опять-таки измеренный в МПа, в сравнении с обычным значением, равным 22,5, был снижен приблизительно на 13%. Значение предела прочности при растяжении в продольном направлении, измеренное в МПа, в сравнении с обычным значением, приблизительно равным 21, было снижено приблизительно на 15%.

Предел текучести при растяжении в поперечном направлении, измеренный в МПа, в сравнении со значением, равным 6 для обычного пенопласта, был снижен приблизительно на 10%.

Предел прочности при растяжении в поперечном направлении, измеренный в МПа, в сравнении со значением, равным 6,1 для обычного пенопласта, был снижен приблизительно на 12%.

Относительное удлинение при разрыве в поперечном направлении, выраженное в %, имело похожие низкие значения, что и в случае обычного пенопласта, но, тем не менее, значительно более низкие.

2. Пенопласт был получен в соответствии с примером 1, однако при использовании содержания ТЕВС 10%. Характеристические значения были сопоставлены со значениями для пенополистирола известного уровня техники следующим образом:

Раздир на приборе Элмендорфа

в поперечном направлении, г +70%

Блеск для отражения света

под углом 20° +35%

2%-ный секущий модуль

в продольном направлении, МПа -20%

2%-ный секущий модуль

в поперечном направлении, МПа -30%

Предел текучести при растяжении в

продольном направлении, МПа -15%

Предел прочности при растяжении в

продольном направлении, МПа -15%

Предел текучести

при растяжении в

поперечном направлении, МПа -15%

Предел прочности при растяжении в

поперечном направлении, МПа -15%

Относительное удлинение

при разрыве в поперечном

направлении, % То же самое

3. Пенопласт на основе полистирола был получен так же, как и ранее, однако с использованием количества ТЕВС, равного 20%. Были получены следующие значения:

Раздир на приборе Элмендорфа

в поперечном

направлении, г +60%

Блеск для отражения света

под углом 20° +90%

2%-ный секущий модуль

в продольном

направлении, МПа -22%

2%-ный секущий модуль

в поперечном

направлении, МПа -40%

Предел текучести при

растяжении в продольном

направлении, МПа -5%

Предел прочности при

растяжении в продольном

направлении, МПа Тот же самый

Предел текучести при

растяжении в поперечном

направлении, МПа -12%

Предел прочности при

растяжении в поперечном

направлении, МПа -12%

Относительное удлинение при

разрыве в

поперечном направлении, % -30%

4. В соответствии с примерами, упомянутыми ранее, был получен пенопласт на основе полистирола, однако содержание ТЕВС было равно 30%. Были получены следующие значения:

Раздир на приборе Элмендорфа

в поперечном

направлении, г +125%

Блеск для отражения света

под углом 20° +130%

2%-ный секущий модуль в продольном

направлении, МПа -22%

2%-ный секущий модуль в поперечном

направлении, МПа -22%

Предел текучести при растяжении в

продольном направлении, МПа -10%

Предел прочности при растяжении в

продольном направлении, МПа -5%

Предел текучести при растяжении в

поперечном направлении, МПа +15%

Предел прочности при растяжении в

поперечном направлении, МПа +15%

Относительное удлинение

при разрыве в поперечном

направлении, % -30%

Примечательно то, что 2%-ный секущий модуль в поперечном направлении, имеющий большое значение для появления хрупкости, проходит через минимум для пенопластов, в состав которых входит приблизительно 20% упомянутой термопластичной эластомерной смеси, и снова увеличивается для более высоких содержаний ТЕВС.

Формула изобретения

1. Пористый материал на основе полистирола, где от 3 до 60% полистирола заменено термопластичной эластомерной смесью, состоящей по меньшей мере из одного сополимера, содержащего стирольный блок, и одного однородно разветвленного этиленового интерполимера, при этом вспенивание осуществляют с использованием пенообразователя.

2. Пористый материал по п.1, отличающийся тем, что его плотность ниже 0,8 г/см³.

3. Пористый материал по п.2, отличающийся тем, что его плотность находится в диапазоне 0,06-0,75 г/см³.

4. Пористый материал по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что его толщина меньше 0,7 мм, в особенности равна 0,5 или 0,4 мм.

5. Пористый материал по одному из пп.1-4, отличающийся тем, что его толщина меньше 0,2 мм.

6. Пористый материал по п.5, отличающийся тем, что его толщина находится в диапазоне 0,06-0,195 мм.

7. Пористый материал по одному из пп.1-6, отличающийся тем, что он предназначен для изготовления материала для этикеток, пригодных для печатания.

8. Пористый материал по одному из пп.1-7, отличающийся тем, что вспенивание проводят при использовании зародышеобразователя.

9. Пористый материал по п.8, отличающийся тем, что пенообразователем является разлагаемый пенообразователь.

10. Пористый материал по п.8, отличающийся тем, что пенообразователем является химический пенообразователь.

11. Пористый материал по одному из пп.1-8, отличающийся тем, что пенообразователем является диоксид углерода.

12. Пористый материал по одному из пп.1-8, отличающийся тем, что пенообразователем является газообразный азот.

13. Пористый материал по одному из пп.1-8, отличающийся тем, что пенообразователем является вода.