Експандована полістиролова частинка з функціональним поверхневим шаром, спосіб її одержання, формований продукт з неї та спосіб його виготовлення

Номер патенту: 79414

Опубліковано: 11.06.2007

Автор: Парк Бонг-Кук

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Частинка експандованого полістиролу з функціональним поверхневим шаром, яка складається з внутрішнього шару експандованого полістиролу та функціонального поверхневого шару, причому внутрішній шар експандованого полістиролу утворений шляхом нагрівання та спінювання спінюваної полістиролової кульки або гранули, а функціональний поверхневий шар утворений шляхом вкривання поверхні внутрішнього шару з експандованого полістиролу композицією функціонального покриття, яка містить 10-99 мас. % полімеру на основі вінілацетату та 0,1-90 мас. % принаймні однієї функціональної домішки.

2. Частинка експандованого полістиролу з функціональним поверхневим шаром за п. 1, яка відрізняється тим, що полімер на основі вінілацетату є вінілацетатним гомополімером або співполімером вінілацетату та принаймні одного мономера, вибраного з-поміж вінілових естерів, таких як вінілкапроат та вінілстеарат; акрилових естерів, таких як етилакрилат, бутилакрилат та октилакрилат; естерів фумарової кислоти, таких як дибутилмалеат; карбонових кислот, таких як малеїнова кислота, акрилові кислоти та ітаконова кислота; вінілових спиртів; бутадієнів; та капролактонів; або їх суміші, і має ступінь полімеризації 10-100000.

3. Частинка експандованого полістиролу з функціональним поверхневим шаром за п. 1, яка відрізняється тим, що функціональний поверхневий шар має товщину, яка відповідає 0,003-10 % від загального діаметра частинки і складає 1-95 мас. % від загальної маси частинки.

4. Частинка експандованого полістиролу з функціональним поверхневим шаром за п. 1, яка відрізняється тим, що функціональна домішка вибрана з-поміж спінювальних речовин, агентів кристалізації, мастил, антиоксидантів, термостабілізаторів, ультрафіолетових стабілізаторів, біостабілізаторів, наповнювачів, зміцнювальних агентів, пластифікаторів, барвників, агентів ударотривкості, уповільнювачів полум'я, антистатичних агентів, зшивальних агентів, флуоресцентних відбілювальних агентів, агентів, які забезпечують теплопровідність, агентів, які забезпечують електропровідність, модифікаторів проникності, агентів, які забезпечують магнетизм, поверхнево-активних речовин, стабілізаторів, допоміжних речовин, медикаментів, розчинників, отверджувачів, десикантів, облагороджувальних агентів, ароматизаторів, антибактеріальних агентів та їх сумішей.

5. Формований продукт з функціонального експандованого полістиролу, виготовлений шляхом формування частинки експандованого полістиролу з функціональним поверхневим шаром за будь-яким з пп. 1-4.

6. Спосіб одержання частинок експандованого полістиролу з функціональним поверхневим шаром, який включає етапи:

нагрівання та спінювання кульок або гранул спінюваного полістиролу для утворення частинок експандованого полістиролу;

нанесення композиції функціонального покриття на поверхню вищезгаданих частинок експандованого полістиролу, причому композицію функціонального покриття одержують шляхом змішування або розчинення принаймні однієї функціональної домішки розчином полімеру на основі вінілацетату для утворення функціонального поверхневого шару; і

додавання роздільного агента до частинок експандованого полістиролу, поверхня яких є вкритою композицією функціонального покриття, для відокремлення частинок експандованого полістиролу, які мають функціональний поверхневий шар, на окремі частинки і висушування відокремлених частинок.

7. Спосіб за п. 6, який відрізняється тим, що розчинником, який використовують для одержання розчину полімеру на основі вінілацетату, є вода або органічний розчинник, який вибирають з-поміж спиртів, естерів, кетонів, карбонових кислот, ароматичних сполук та галогенованих вуглеводнів або їх сумішей.

8. Спосіб за п. 6, який відрізняється тим, що розчин полімеру на основі вінілацетату містить 3-80 мас. % полімеру на основі вінілацетату.

9. Спосіб за п. 6, який відрізняється тим, що роздільний агент вибирають з-поміж гідрофільних рідких матеріалів, які містять дві або більшу кількість гідроксильних груп у їх молекулярній структурі, таких як вода, етиленгліколь та гліцерин, і силіконових олій, та їх сумішей.

10. Спосіб виготовлення формованого продукту з функціонального експандованого полістиролу, який включає етапи: завантаження частинок експандованого полістиролу з функціональним поверхневим шаром, одержаних способом за будь-яким з пп. 6-9, у машину для парового формування; та подачі у машину пари під високим тиском для зв'язування частинок експандованого полістиролу з функціональним поверхневим шаром одна з одною через їх функціональний поверхневий шар з наступним охолодженням.

Текст

Даний винахід стосується формованих продуктів з експандованого полістиролу, які мають різні функції, включаючи уповільнення полум'я, антибактеріальні властивості, забарвлювальні властивості і т.ін. Тобто, даний винахід стосується частинок (попередньо) експандованого полістиролу, які мають функціональний поверхневий шар, утворених шляхом вкривання поверхні частинок (попередньо) експандованого полістиролу композицією функціонального покриття, способу одержання частинок експандованого полістиролу, функціональних формованих продуктів з експандованого полістиролу, виготовлених із застосуванням частинок експандованого полістиролу з функціональним поверхневим шаром, та способу виробництва формованих продуктів з полістиролу. Експандований полістирол є полімерною смолою, яку одержують шляхом нагрівання та затверднення спінюваної полістиролової смоли, яка включає спінювальну речовину, таку як пентан (С5Н12) або бутан (С4Н10), у полістироловій смолі або її співполімерних смолах, для утворення в них піни. Експандований полістирол має білий колір, є легким і має чудову водонепроникність, теплоізоляційні властивості, звукопоглинальні та амортизуючі властивості. Завдяки цим перевагам, експандовану полістиролову смолу широко застосовують як пакувальний матеріал, будівельний матеріал, матеріал для буїв, рятувальних жилетів, декоративних виробів, ізоляторів, побутових виробів, таких як контейнери для продуктів харчування та одноразові вироби, і т.ін. Більш детальна інформація, яка стосується процесу формування продуктів з експандованого полістиролу, описується нижче. Полістиролову або стиролову співполімерну смолу, яка містить спінювальну речовину у формі кульок, які мають діаметр 0,2-0,3мм, або гранул, які мають довжину приблизно 2,5мм, попередньо спінюють для утворення експандованих частинок (зазвичай у формі кульок). Після цього експандовані частинки витримують і висушують. Витримані експандовані частинки помішують у форму, нагрівають парою під високим тиском і, таким чином, надають потрібної форми. Одержаний таким способом експандований полістирол містить 98 об'ємних % повітря і лише близько 2 об'ємних % полімерної смоли. Крім того, експандований полістирол має унікальну спінену структуру, в якій повітря утримується пінопластом. Завдяки цій структурі, оскільки експандований полістирол є легким і виявляє надзвичайні амортизуючі властивості, теплоізоляційні властивості та звукопоглинання, він може широко застосовуватись у багатьох галузях. Однак через те, що спінена структура робить експандований полістирол більш чутливим до деяких хімікатів порівняно з хімічною стійкістю, характерною для полістиролової смоли, спінена структуру є перешкодою, яка не дозволяє покладати на частинки експандованого полістиролу багато різних функцій. Тобто, додавання функціональних компонентів до експандованих полістиролів з метою покладання додаткових функцій на продукти з експандованого полістиролу створює проблеми, пов'язані з тим, що повинні неодмінно враховуватись водонепроникність та термостійкість функціональних компонентів і пластичність та хімічна стійкість експандованого полістиролу. Відповідним чином, функціональні формовані продукти з експандованого полістиролу, які досі розроблялися, є дуже обмеженими щодо вибору кількості та типу функціональних компонентів у межах, які не впливають на фізичні та хімічні властивості під час одержання полістиролу. Зокрема, оскільки експандовані полістироли мають відносно низьку точку плавлення, а розплавлений полістирол маю низьку в'язкість, формовані продукти, виконані з експандованого полістиролу, втрачають свою структуру й легко розплавляються під дією вогню, таким чином, перетворюючись на займистий рідкий матеріал. За цих обставин правові норми, включаючи Закон про пожежну службу, у більшості розвинутих країн обмежують застосування експандованих полістиролів, забороняючи розробку експандованих полістиролів як будівельних матеріалів. Для розв'язання цих проблем великих зусиль було докладено для розробки уповільнюючих полум'я та вогнестійких експандованих полістиролів. Наприклад, у [патенті США №6,384,094] розкривається спосіб одержання вогнестійкого спінюваного полістиролу шляхом додавання 112мас.% спінюваного графіту або експандованого графіту до суспензії, яка містить стироловий мономер. Крім того, у цій патентній публікації підтверджується корисність одержаного таким чином спінюваного полістиролу. Однак спінюваний графіт починає спінюватися приблизно при 900°С, тоді як полістирол залишає по собі 3мас.% золи при 500°С або вище через його надзвичайно низьку термостійкість. Спінюваний графіт спінюється при високотемпературному нагріванні для здійснення теплоізоляції, але графіт втрачає свою структуру через відсутність матеріалу, здатного зв'язуватися з графітом, в результаті чого погіршується вогнестійкість. З іншого боку, корейська корисна модель №323680 описує уповільнюючий полум'я щит з експандованого полістиролу, виготовлений шляхом нанесення покриття з водного розчину силікату натрію на поверхню частинки експандованого полістиролу та опромінення покриття мікрохвилями для термічного закріплення силікату натрію на полістиролі. Ця технологія має недолік, який полягає в тому, що покриття з силікату натрію має погану водонепроникність і вимагає дорогого обладнання для опромінення мікрохвилями. Таким чином, даний винахід було розроблено з врахуванням вищезазначених проблем, і метою даного винаходу є забезпечення експандованого полістиролу, який може бути одержаний при застосуванні традиційного формового обладнання без необхідності у додатковому дорогому обладнанні, і з якого можуть бути розроблені різні функціональні продукти, які переважають уже існуючі за здатністю до уповільнення полум'я, вогнестійкістю, антибактеріальними властивостями, водостійкістю, ароматичними властивостями, забарвлювальними властивостями і т.ін. Мета даного винаходу може бути досягнута шляхом вкривання поверхні частинок експандованого полістиролу композицією функціонального покриття для утворення функціонального поверхневого шару всередині частинок з наступним формуванням. Застосовувана авторами композиція функціонального покриття містить принаймні одну функціональну домішку та полівінілацетатну смолу з високою афінністю з частинками експандованого полістиролу та здатністю до зв'язування при низькотемпературному розплавленні для придатності до парового формування. Згідно з одним аспектом даного винаходу, забезпечуються частинки експандованого полістиролу, які складаються з внутрішнього шару експандованого полістиролу та функціонального поверхневого шару, причому внутрішній шар експандованого полістиролу утворюють шляхом нагрівання та спінювання кульок або гранул спінюваного полістиролу, а функціональний поверхневий шар утворюють шляхом вкривання поверхні внутрішнього шару експандованого полістиролу композицією функціонального покриття, яка містить 10~99мас.% полімеру на основі вінілацетату та 0,1-90мас.% принаймні однієї функціональної домішки. Згідно з іншим аспектом даного винаходу, забезпечується спосіб одержання частинок експандованого полістиролу з функціональним поверхневим шаром, включаючи етапи: - нагрівання та спінювання кульок або гранул спінюваного полістиролу для утворення частинок експандованого полістиролу; - нанесення композиції функціонального покриття на поверхню частинок експандованого полістиролу, причому композицію функціонального покриття одержують шляхом змішування або розчинення принаймні однієї функціональної домішки розчином полімеру на основі вінілацетату для утворення функціонального поверхневого шару; і - додавання роздільного агента до частинок експандованого полістиролу, поверхня яких є вкритою композицією функціонального покриття, для відокремлення частинок експандованого полістиролу, які мають функціональний поверхневий шар, на окремі частинки і висушування відокремлених частинок. Згідно з іншим аспектом даного винаходу, забезпечується спосіб виробництва формованого продукту з функціонального експандованого полістиролу, включаючи етапи поміщення частинок експандованого полістиролу, які мають функціональний поверхневий шар, у форму та подачу у форму пари під високим тиском для зв'язування частинок експандованого полістиролу одна з одною. Згідно з іще одним аспектом даного винаходу, забезпечується формований продукт з функціонального експандованого полістиролу, який складається з частинок експандованого полістиролу з функціональним поверхневим шаром згідно з даним винаходом. Більш детальне пояснення, яке стосується структури частинок експандованого полістиролу, які мають функціональний поверхневий шар згідно з даним винаходом, представлено нижче. Частинки експандованого полістиролу, які мають функціональний поверхневий шар, є сферичними частинками, які мають структуру "оболонка-серцевина", причому загальний діаметр частинок експандованого полістиролу становить від приблизно 1 мм до приблизно 30мм, діаметр частинок експандованого полістиролу, які складають внутрішній шар серцевини, становить від приблизно 0,999мм до приблизно 29,999мм, а товщина зовнішнього поверхневого шару становить від приблизно 1мкм до приблизно 100мкм. Частинки експандованого полістиролу, які складають шар серцевини, становлять 5~99мас.%, функціональний поверхневий шар становить 1~95мас.%, і інші залишки становлять 5мас.% або менше, залежно від загальної маси частинок експандованого полістиролу. Частинки експандованого полістиролу, які складають шар серцевини, є такими, що традиційно застосовуються у даній галузі. Компоненти та способи виробництва є такими, яке описано в існуючих публікаціях існуючого рівня техніки. З іншого боку, функціональний поверхневий шар утворюють шляхом вкривання поверхні частинок експандованого полістиролу композицією функціонального покриття, яка містить розчин полімеру на основі вінілацетату та принаймні одну функціональну домішку, з наступним розділенням (на окремі частинки) та висушуванням. Розчин полімеру на основі вінілацетату одержують шляхом розчинення 3~80мас.% полімеру на основі вінілацетату у розчиннику. Полімер на основі вінілацетату може бути вінілацетатним гомополімером, або співполімером вінілацетату та принаймні одного мономеру, який вибирають з-поміж: вінілових естерів, таких як вінілкапроат та вінілстеарат; акрилових естерів, таких як етилакрилат, бутилакрилат та октилакрилат; естерів фумарової кислоти, таких як дибутилмалеат; карбонових кислот, таких як малеїнова кислота, акрилові кислоти та ітаконова кислота; вінілових спиртів; бутадієнів; та капролактонів; або їх суміші. Полімер на основі вінілацетату має ступінь полімеризації (DP) 10~100,000. В оптимальному варіанті вміст вінілацетатного мономеру в полімері на основі вінілацетату становить 55% або більше. Прикладами придатних розчинників для одержання розчину полімеру на основі вінілацетату є вода та органічні розчинники, такі як спирти, естери, кетони, карбонові кислоти, ароматичні сполуки та галогеновані вуглеводні. В оптимальному варіанті вибирають розчинник, який має відносно високу леткість та знижену токсичність для людини, зокрема, такі, що мінімально розчиняють або руйнують поверхню частинок експандованого полістиролу. У цьому відношенні перевагу віддають спиртам. Концентрацію смоляного компонента визначають у вищезазначених межах, враховуючи прилипання до поверхні частинок експандованого полістиролу та технологічність при обробці. Функціональну домішку додають для передбачених функцій без особливих обмежень, якщо вона легко розчиняється або диспергується в розчині полімеру на основі вінілацетату і не викликає руйнування або розчинення поверхні частинок експандованого полістиролу. Прикладами таких домішок є спінювальні речовини, агенти кристалізації, мастила, антиоксиданти, термостабілізатори, ультрафіолетові стабілізатори, біостабілізатори, наповнювачі, зміцнювальні агенти, пластифікатори, барвники, агенти ударотривкості, уповільнювачі полум'я, антистатичні агенти, зшивальні агенти, флуоресцентні відбілювальні агенти, агенти, які забезпечують теплопровідність, агенти, які забезпечують електропровідність, модифікатори проникності, агенти, які забезпечують магнетизм, поверхнево-активні речовини, стабілізатори, наповнювачі, медикаменти, розчинники, отверджувачі, десиканти, облагороджувальні агенти, ароматизатори, антибактеріальні агенти і т.ін. Ці домішки додають окремо або у комбінації як суміш двох або більшої кількості агентів, сумісних один з одним. Зокрема, при додаванні уповільнювача полум'я, такого як триоксид сурми, фосфорна сполука, бор, борна кислота або оксид алюмінію, утворюється щось на зразок теплового екрана, який оточує поверхню частинок експандованого полістиролу і який запобігає поширенню полум'я на місця, до яких полум'я безпосередньо не дістає, і підтримує загальну форму поверхневого шару, діючого як незмінний каркас, що забезпечує дуже ефективний уповільнювач полум'я з експандованого полістиролу. Розчин полімеру на основі вінілацетату, який містить функціональну домішку, рівномірно наносять на поверхню частинок експандованого полістиролу. На цьому етапі, якщо в'язкість полімерного розчину є низькою, в оптимальному варіанті частинки експандованого полістиролу перемішують під час напилення полімерного розчину на поверхню частинок. Тим часом, якщо полімерний розчин має високу в'язкість, частинки експандованого полістиролу можуть бути змішані з полімерним розчином у змішувачі при перемішуванні для нанесення полімерного розчину на поверхню частинок. Нанесення розчину полімеру на основі вінілацетату, який містить функціональну домішку, на частинки експандованого полістиролу може викликати агломерацію частинок полістиролу через в'язкість полімерного розчину, а це утруднює виробництво формованого продукту з частинок експандованого полістиролу. Таким чином, в оптимальному варіанті полімерний розчин рівномірно наносять на поверхню частинок експандованого полістиролу, з наступними етапами відокремлення та висушування, для одержання кінцевих частинок експандованого полістиролу, які мають функціональний поверхневий шар. Як роздільний агент для відокремлення може бути застосований рідкий матеріал або твердий порошок, відмінний від розчинника, який застосовують для одержання розчину полімеру на основі вінілацетату. Якщо застосовують твердий порошок, пластичність частинок експандованого полістиролу погіршується, і під час висушування утворюється пил. Якщо рідкий матеріал є надто ліпофільним, він є більш сумісним з полістиролом, ніж з полімером на основі вінілацетату, що спричинює відокремлення полістиролу від полімеру на основі вінілацетату. Відповідним чином, застосування надмірно ліпофільних рідких матеріалів слід уникати. Таким чином, оптимальний роздільний агент має бути більш або менш гідрофільним матеріалом рідкого типу, таким, щоб він міг рівномірно наноситися на зовнішню поверхню полімеру на основі вінілацетату, і мав залишатися до належного видалення розчинника полімерного розчину. Прикладами придатних роздільних агентів є, крім інших, гідрофільні рідкі матеріали, такі як вода, етиленгліколь та гліцерин, які містять дві або більшу кількість гідроксильних груп (-ОН) у їх молекулярній структурі, та силіконові олії. Ці роздільні агенти можуть застосовуватись окремо або як суміш двох або більшої кількості таких агентів. Роздільний агент застосовують у кількості 1-40мас.% полімеру на основі вінілацетату. Кількість застосовуваного роздільного агента належним чином вибирають, залежно від площі поверхні частинок експандованого полістиролу та типу композиції функціонального покриття, яка складає поверхневий шар. Після рівномірного додавання роздільного агента суміш висушують при перемішуванні для розділення частинок експандованого полістиролу на окремі частинки. Висушування здійснюють у гарячому повітрі при 100°С або нижче з перемішуванням. В альтернативному варіанті висушування може здійснюватись у сушарці при 100°С або нижче з перемішуванням, або може здійснюватися під зниженим тиском. Для поліпшення технологічності найбільш ефективною є комбінація вакуумного висушування та нагрівання. Утворений таким чином функціональний поверхневий шар містить 10-99мас.% полімеру на основі вінілацетату, 0,1-90мас.% функціональної домішки та 20мас.% або менше залишків розчинника та роздільного агента. Вміст функціональних домішок великою мірою залежить від функцій, які мають бути на них покладені. Наприклад, уповільнюючі полум'я, зміцнювальні агенти та наповнювачі додають у великих кількостях, а барвники можуть забезпечувати потрібний ефект лише при застосуванні невеликих кількостей. У визначених вище межах полімер на основі вінілацетату може служити як матриця, здатна формувати поверхневий шар. Частинки експандованого полістиролу, які мають функціональний поверхневий шар, перед застосуванням зберігають у бункері. Для застосування частинки експандованого полістиролу забирають з бункера, помішують у форму, яка має потрібну конфігурацію, і формують, застосовуючи пару під високим тиском, для виготовлення формованого продукту з функціонального експандованого полістиролу. Це формування може здійснюватися згідно з такою самою процедурою, як і у традиційних процесах формування експандованих полістиролів. Вищезазначені цілі, особливості та інші переваги даного винаходу стануть краще зрозумілими по ознайомленню з представленим детальним описом у зв'язку з супровідними фігурами, серед яких: Фіг.1 є електронною мікрофотографією (30х), на якій показано частину розрізу поверхні частинки експандованого полістиролу (С1), яка має уповільнюючий полум'я поверхневий шар, одержаний за Прикладом 1 даного винаходу; Фіг.2 є електронною мікрофотографією (400х), на якій показано межу між поверхневим шаром та шаром серцевини частини розрізу, показаної на Фіг.1; Фіг.3 є фотографією, яка показує початковий стан зразка для випробування уповільнення полум'я, одержаного за Прикладом 1 даного винаходу; Фіг.4 та 5 є фотографіями, зробленими спереду і збоку після випробування на уповільнення полум'я для зразка, показаного на Фіг.3, відповідно; Фіг.6 є фотографією, яка показує результати випробування антибактеріальної ефективності для формованого продукту з експандованого полістиролу, одержаного за Прикладом 2 даного винаходу; і Фіг.7 є збільшеною фотографією, на якій показано розріз естетично формованого продукту з експандованого полістиролу, виготовленого за Прикладом 3 даного винаходу. Даний винахід детальніше буде описано з посиланням на представлені нижче кілька прикладів виготовлення функціональних формованих продуктів з експандованого полістиролу. Приклад 1: Виготовлення уповільнюючого полум'я формованого продукту з експандованого полістиролу А. Одержання розчину уповільнюючого полум'я полівінілацетату (A1) 450г полівінілацетатної смоли, яка має ступінь полімеризації 500, рівномірно розчиняли у 550г метанолу для одержання 1кг полівінілацетатного розчину. До полімерного розчину додавали 1кг частинок гідроксиду алюмінію, які мають середній розмір частинки 7,5мкМ. Одержану в результаті суміш рівномірно диспергували для одержання 2кг полівінілацетатного розчину у метанолі (A1), який містить уповільнюючу полум'я домішку. B. Нанесення покриття на частинки експандованого полістиролу Частинки спінюваного полістиролу спінювали в середньому до 80-разового спінювання і висушували. 2кг частинок експандованого полістиролу завантажували у 200-літрову стрічковогвинтову мішалку. 2кг полімерного розчину уповільнюючого полум'я полівінілацетату (A1), одержаного на етапі А, додавали до частинок експандованого полістиролу при перемішуванні при 50об./хв протягом однієї хвилини для рівномірного вкривання єкспандованих частинок, одержуючи на виході 4 кг частинок експандованого полістиролу, поверхня яких була вкрита полімерним розчином уповільнюючого полум'я полівінілацетату. C. Висушування, відокремлення та одержання частинок експандованого полістиролу, які мають уповільнюючий полум'я поверхневий шар Перемішування здійснювали протягом приблизно 10 секунд з одночасною подачею до стрічково-гвинтової мішалки гарячого повітря при 60°С. Потім при перемішуванні розпилювали 50г етиленгліколю, що забезпечувало можливість розділення частинок експандованого полістиролу, вкритих полімерним розчином уповільнюючого полум'я полівінілацетату, на окремі частинки. Розділені частинки висушували при перемішуванні протягом 3 хвилин для утворення частинок експандованого полістиролу (С1), які мали уповільнюючий полум'я поверхневий шар. D. Виготовлення уповільнюючого полум'я формованого продукту з експандованого полістиролу Частинки експандованого полістиролу (С1), які мають уповільнюючий полум'я поверхневий шар, одержані на етапі С, поміщали у машину для парового формування для EPS, нагрівали під тиском пари 0,6кг/см3 протягом 50 секунд, утримували протягом 10 секунд і охолоджували для виготовлення уповільнюючого полум'я формованого продукту з експандованого полістиролу (D1), який має густину 35кг/м3. E. Спостереження за структурою "оболонка-серцевина" Для спостереження за структурою "оболонка-серцевина" частинок експандованого полістиролу, які мають уповільнюючий полум'я поверхневий шар, одержаних на етапі С, вибирали одну частинку (С1) з-поміж частинок експандованого полістиролу. Частину поверхні частинки (С1) вирізали, а потім частину розрізу спостерігали під електронним мікроскопом зі збільшенням 30х (див. Фіг.1). Це спостереження виявляє, що частинка експандованого полістиролу (С1), одержана за цим прикладом, є сферичною частинкою, яка має спінену структуру, повністю вкритою уповільнюючим полум'я поверхневим шаром. Більш високе збільшення (400х) на межі між поверхневим шаром та шаром серцевини частинки експандованого полістиролу (С1) показано на Фіг.2. Як показано на Фіг.2, поверхневий шар повністю приклеювався до внутрішнього шару експандованого полістиролу. F. Випробування уповільнення полум'я З уповільнюючого полум'я формованого продукту з експандованого полістиролу D1, виготовленого на етапі D, вирізали пластинчастий зразок, який мав розміри 2см (довжина) ´2см (ширина) ´1см (висота) (див. Фіг.3), який використовували для випробування уповільнення полум'я. Зразок піддавали дії полум'я з пальника Bimsen, яке мало висоту 4см, протягом 30 секунд для здійснення випробування уповільнення полум'я, і отримані результати показано на Фіг.4 та 5. Як показано на Фіг.4 та 5, лише відкрита поверхнева частина частинок експандованого полістиролу була зруйнована при нагріванні, але тепло та полум'я блокувалися поверхневим шаром, і каркас формованого продукту (D1) зберігався, підтверджуючи, що первісна структура формованого продукту (D1) залишалася незмінною. Приклад 2: Вироблення антибактеріального формованого продукту з експандованого полістиролу A. Приготування антибактеріального полівінілацетатного розчину 450г полівінілацетатної смоли, яка мала ступінь полімеризації 500, рівномірно розчиняли у 550г метанолу для одержання 1кг полівінілацетатного розчину, а потім додавали 0,2кг етилпарабену. Одержану в результаті суміш повністю розчиняли при перемішуванні протягом однієї години для одержання 1,2кг полівінілацетатного розчину у метанолі (А2), який містив антибактеріальну домішку. B. Нанесення покриття на частинки експандованого полістиролу 2,5кг частинок експандованого полістиролу, вкритих антибактеріальним полівінілацетатним розчином, одержували таким самим способом, як описано у Прикладі 1(В), за винятком того, що додавали 0,5кг антибактеріального полівінілацетатного розчину (А2), одержаного на етапі А, замість уповільнюючого полум'я полівінілацетатного розчину (A1). C. Висушування, відокремлення та одержання частинок з експандованого полістиролу, які мають антибактеріальний поверхневий шар Висушування та відокремлення здійснювали таким самим способом, як у Прикладі 1, для утворення частинок експандованого полістиролу (С2), які мають антибактеріальний поверхневий шар. D. Виготовлення антибактеріального формованого продукту з експандованого полістиролу Частинки експандованого полістиролу (С2), які мали антибактеріальний поверхневий шар, одержані на етапі С, завантажували у машину для парового формування для EPS, нагрівали під тиском пари 0,6кг/см3 потягом 40 секунд, утримували протягом 10 секунд і охолоджували для одержання антибактеріального формованого продукту з експандованого полістиролу (D2), який мав густину 15кг/м3. Е. Випробування антибактеріальної ефективності Частину антибактеріального формованого продукту з експандованого полістиролу D2, виготовленого на етапі D, перемелювали. Після того, як 0,4г перемеленого формованого продукту та випробуваний розчин, у якому інкубували Staphylococcus aureus, піддавали збовтуванню з частотою 150 циклів на хвилину при 35°С протягом 24 годин, було підраховано кількість бактерій і визначено показник зниження бактерій (бактеріостатичний показник). Після збовтування культури первісна бактеріальна концентрація (1,3´105од./мл) випробуваного бактеріального розчину знижувалася до 10од./мл (Фіг.6). Як видно з результатів, показаних на Фіг.6, антибактеріальне випробування, здійснене шляхом збовтування у колбі, підтверджує зниження бактерій на 99,9% в антибактеріальному формованому продукті з експандованого полістиролу D2, виготовленому згідно з цим прикладом. Приклад 3: Вироблення естетичного формованого продукту з експандованого полістиролу A. Приготування забарвленого полівінілацетатного розчину 25г полівінілацетатної смоли, яка має ступінь полімеризації 500, рівномірно розчиняли у 475г метанолу для одержання 0,5кг полівінілацетатного розчину. До полімерного розчину додавали 10г чорного пігменту і повністю розчиняли при перемішуванні протягом однієї години для приготування 0,51кг чорного полівінілацетатного розчину в метанолі (A3). B. Нанесення покриття на частинки експандованого полістиролу 2,51кг частинок експандованого полістиролу, вкритих забарвленим полімерним розчином полівінілацетату одержували таким самим способом, як у Прикладі 1 (В), за винятком того, що додавали 0,51кг забарвленого полімерного розчину полівінілацетату (A3), одержаного на етапі А, замість уповільнюючого полум'я полівінілацетатного розчину (A1). C. Висушування, відокремлення та одержання частинок з експандованого полістиролу, які мають забарвлений поверхневий шар Частинки експандованого полістиролу (С3), які мають чорний поверхневий шар, виготовляли таким самим способом, як у Прикладі 1 (С), за винятком того, що використовували 250г води замість етиленгліколю. D. Вироблення естетичного формованого продукту з експандованого полістиролу Частинки експандованого полістиролу (С3), які мають чорний поверхневий шар, одержані на етапі С, завантажували у машину для парового формування для EPS, нагрівали під тиском пари 0,6кг/см3 протягом 40 секунд, утримували протягом 10 секунд і охолоджували для вироблення естетичного формованого продукту з експандованого полістиролу (D3), який мав густину 15кг/м3. E. Спостереження розрізу естетичного формованого продукту з експандованого полістиролу Поверхню формованого продукту з експандованого полістиролу D3, виробленого на етапі D, повністю фарбували у чорний колір. З формованого продукту з експандованого полістиролу D3 вирізали фрагмент на глибину 5см, а потім розріз цього фрагмента розглядали під мікроскопом. Фотографію показано на Фіг.7. Як можна побачити з фотографії, розріз формованого продукту з експандованого полістиролу (D3) мав дещо неправильну форму, подібну до медового стільника, в якому утворювався чорний поверхневий шар між білими частинками експандованого полістиролу. У разі промислового формування у блоки продукт, виготовлений шляхом різання формованого продукту у формі блоків на потрібну товщину, розмір та колір частинок експандованого полістиролу і колір поверхневого шару можуть бути різними, що дозволяє виготовляти естетичні панелі зі спінюваного полістиролу, які створюють різні кольорові ефекти. Як стає зрозуміло з представленого вище опису, у частинках експандованого полістиролу згідно з даним винаходом зберігаються характерні властивості експандованого полістиролу, наприклад, легка маса, теплоізоляційні властивості, стійкість форми, амортизуючі властивості та звукопоглинання, завдяки частинкам експандованого полістиролу, які складають шар серцевини, і водночас забезпечується чудова здатність до зв'язування при низькій температурі, герметичність, водостійкість та довговічність, завдяки полімерові на основі вінілацетату з низькою температурою розм'якшення, який складає поверхневий шар. Крім того, чудове прилипання смоли на основі вінілацетату до полістиролу та відносно непогана здатність полімеру на основі вінілацетату до прилипання при низьких температурах дозволяють поліпшувати фізичні властивості, наприклад, міцність на стискання, міцність на розрив та міцність на згин, формованих продуктів згідно з даним винаходом. Необов'язково до полімеру на основі вінілацетату можуть додаватися різні функціональні домішки, включаючи уповільнювачі полум'я, водовідштовхувальні речовини, антибактеріальні агенти, барвники, ароматизатори і т.ін., для надання різних функцій частинкам експандованого полістиролу згідно з даним винаходом у простий спосіб. Таким чином, частинки експандованого полістиролу згідно з даним винаходом можуть застосовуватися для виготовлення легких промислових матеріалів, зокрема, будівельних матеріалів, з різними функціями. Хоча з метою пояснення було описано оптимальні варіанти втілення даного винаходу, спеціалістам у даній галузі стане зрозумілою можливість різних модифікацій, доповнень та замін без відхилення від обсягу та сутності винаходу, які розкриваються у пунктах формули винаходу.

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Expanded polystyrene bead having functional skin layer, manufacturing process thereof, and functional eps product and manufacturing process thereof using the same

Назва патенту російською

Экспандированная полистироловая частица с функциональным поверхностным слоем, способ ее получения, формируемый продукт из нее и способ его изготовления

Автори російською

PARK, Bong-Kuk

МПК / Мітки

МПК: C08J 9/16

Мітки: неї, експандована, виготовлення, формований, спосіб, шаром, функціональним, полістиролова, частинка, одержання, поверхневим, продукт

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/7-79414-ekspandovana-polistirolova-chastinka-z-funkcionalnim-poverkhnevim-sharom-sposib-oderzhannya-formovanijj-produkt-z-ne-ta-sposib-jjogo-vigotovlennya.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Експандована полістиролова частинка з функціональним поверхневим шаром, спосіб її одержання, формований продукт з неї та спосіб його виготовлення</a>

Подібні патенти