RU2451038C2

RU2451038C2 - Частицы пенопласта с нанесенным покрытием и способ получения не содержащих галоидов огнестойких формованных изделий из пенопласта в виде частиц

Info

Publication number: RU2451038C2
Application number: RU2009117387/05A
Authority: RU
Inventors: Клаус ХАН (DE); Клаус Хан; Беньямин НЕЛЬС (DE); Беньямин НЕЛЬС; Бернхард ШМИД (DE); Бернхард ШМИД; Михаэль РИТХЮС (DE); Михаэль РИТХЮС; Андреас КЕЛЛЕР (DE); Андреас КЕЛЛЕР; Фолькер ВАРЦЕЛЬХАН (DE); Фолькер ВАРЦЕЛЬХАН
Original assignee: Басф Се
Priority date: 2006-10-11
Filing date: 2007-10-04
Publication date: 2012-05-20
Also published as: EP2079785A1; BRPI0719158A2; DE502007002771D1; WO2008043700A1; RU2009117387A; AR063234A1; US20100032856A1; CL2007002933A1; CN101522768A; AU2007306401A1; ZA200903155B; EP2079785B1; ATE456613T1; KR20090088368A

Abstract

Изобретение касается способа получения формованных изделий из пенопласта с нанесенным покрытием. Способ получения формованных изделий включает стадии предварительного вспенивания вспучивающихся полимеров стирола в частицы пенопласта, нанесения водной дисперсии полимера на частицы пенопласта, сушки дисперсии полимера с образованием водонерастворимой пленки, засыпку частиц пенопласта с нанесенной полимерной пленкой в форму и спекание. Для изготовления нанесенного покрытия используют водную дисперсию полимера, которую получают смешением от 40 до 80 массовых частей раствора жидкого стекла, от 20 до 60 массовых частей порошка жидкого стекла и от 5 до 40 массовых частей водной дисперсии полимера. Технический результат - возможность переработки частиц пенопласта с нанесенным покрытием в обычной аппаратуре, в том числе водяным паром, в не содержащие галоида и огне- и термостойкие формованные изделия из пенопласта. Пенопласты являются самозатухающими. 8 з.п. ф-лы, 1 табл., 4 пр.

Description

Изобретение касается способа получения частиц пенопласта с нанесенным покрытием, а также полученных из них формованных изделий из пенопласта и их применения.

Пенопласты в виде частиц обычно получают спеканием частиц пенопласта, например, из предварительно вспененных, вспучивающихся частиц полистирола или пропилена в закрытых формах с помощью водяного пара.

Трудновоспламеняющиеся пенополистиролы, как правило, снабжают галоидсодержащими огнезащитными средствами, такими как гексабромциклододекан. Однако в строительной отрасли разрешение к применению в качестве изоляционного материала ограничено определенными случаями. Причиной этого является в том числе расплавление и стекание по каплям полимерной матрицы в случае пожара. Помимо этого галоидсодержащие огнезащитные средства являются ограниченно применимыми из-за их токсикологических свойств.

В Международной заявке WO 00/050500 описаны огнезащитные пенопласты из предварительно вспененных частиц полистирола, которые смешивают вместе с водным раствором силиката натрия и латексом высокомолекулярного сополимера винилацетата, загружают в форму и сушат на воздухе при встряхивании. При этом образуется только рыхлая сыпучая масса из частиц полистирола, которые в немногих местах склеены друг с другом и поэтому обладают только неудовлетворительной механической прочностью.

В Международной заявке WO 2005/105404 описан энергосберегающий способ получения формованных изделий из пенопластов, при котором на предварительно вспененные частицы пенопласта наносят раствор полимера, который по сравнению со вспенивающимся полимером имеет более низкую температуру размягчения. Затем частицы пенопласта с нанесенным покрытием склеивают в форме с использованием внешнего давления или путем последующего вспенивания горячим водяным паром.

В Международной заявке WO 2005/07331 описаны вспененные частицы пенополистирола с функциональным покрытием, которые наносят с помощью растворителя, который лишь подвижно схватывает частицы пенополистирола. Для создания огнезащитного покрытия можно наносить на поверхность, например, метанольный раствор поливинилацетата, содержащий частицы гидрохлорида алюминия. Для предотвращения склеивания во время удаления растворителя необходимо опрыскивать частицы разделительной жидкостью, например этиленгликолем.

Если в обычных формовочных автоматах используют частицы пенопласта с нанесенным покрытием, то водорастворимые компоненты можно удалять растворением при использовании водяного пара.

В последующей опубликованной Международной заявке WO 2007/013791 описано получение огнестойких многослойных структур путем спекания частиц пенопласта, на которые раньше, в псевдоожиженном слое был нанесен напрыскиванием гельобразующий раствор силиката алюминия в качестве огнезащитного покрытия. Для улучшения водостойкости можно добавлять органические жидкости, такие как силиконовое или парафиновое масла.

Поэтому задачей изобретения было устранить упомянутые недостатки и предоставить частицы пенопласта, которые можно было бы просто перерабатывать в обычной аппаратуре даже водяным паром в не содержащие галоида и огне- и термостойкие формованные изделия из пенопласта.

В соответствии с этим, был найден способ получения частиц пенопласта с нанесенным покрытием, причем на частицы пенопласта наносят водную дисперсию полимера и затем сушат с образованием водонерастворимой полимерной пленки.

Сушка нанесенной на частицы пенопласта дисперсии полимера может производиться, например, в псевдоожиженном слое, лопастной сушилке или путем пропускания воздуха или азота через рыхлую насыпку. Как правило, для образования водонерастворимой полимерной пленки достаточное время сушки составляет от 5 минут до 24 часов, предпочтительно от 30 до 180 минут при температуре в области от 0 до 80°С, предпочтительно в области от 30 до 60°С.

Содержание воды в частицах пенопласта с нанесенным покрытием после сушки предпочтительно лежит в области от 1 до 40 масс.%, особенно предпочтительно в области от 2 до 30 масс.%, еще более предпочтительно в области от 5 до 15 масс.%. Его можно определить, например, посредством титрования по Карлу-Фишеру частиц пенопласта с нанесенным покрытием. Массовое соотношение частицы пенопласта/смесь для покрытия составляет после сушки предпочтительно от 2:1 до 1:10, особенно предпочтительно от 1:1 до 1:5.

В качестве частиц пенопласта можно использовать вспененные полиэтилен или полипропилен или предварительно вспененные частицы из вспенивающихся полимеров стирола, в частности из вспенивающегося полистирола. Частицы пенопласта, как правило, имеют средний диаметр в области от 2 до 10 мм. Плотность засыпки частиц пенопласта, как правило, составляет от 5 до 100 кг/м³, предпочтительно от 5 до 40 кг/м³ и, в частности, от 8 до 16 кг/м³, определена согласно промышленному стандарту ФРГ ДИН ЕН ИСО 60.

Частицы пенопласта на основе полимеров стирола можно получать посредством предварительного вспенивания вспучивающегося полистирола горячим воздухом или водяным паром на установке для предварительного вспенивания до требуемой плотности. При этом путем однократного или многократного предварительного вспенивания на установке для предварительного вспенивания под давлением или на установке непрерывного действия можно получить конечную плотность засыпки ниже 10 г/л.

Из-за их высокой теплоизоляционной способности особенно предпочтительно используют предварительно вспененные, вспучивающиеся полимеризаты стирола, которые содержат теплоизоляционные твердые вещества, такие как сажа, алюминий или графит, в частности графит со средним размером частиц в области от 1 до 50 µм диаметра частиц в количествах от 0,1 до 10 масс.%, в частности от 2 до 8 масс.%, считая на вспучивающийся полистирол, и известны, например, из заявок на Европейский патент ЕР-В 981574 и ЕР-В 981575.

Кроме того, частицы пенопласта согласно изобретению могут содержать от 3 до 60 масс.%, предпочтительно от 5 до 20 масс.% наполнителя, считая на предварительно вспененные частицы пенопласта. В качестве наполнителей используют органические или неорганические порошки или волокнистые материалы, а также смеси из них. В качестве органических наполнителей можно использовать, например, древесную муку, крахмал, волокна льна, конопли, бомерия, джута, сизаля, хлопка, целлюлозы или арамидное волокно. В качестве неорганических наполнителей можно использовать, например, карбонаты, силикаты, сульфат бария, стеклянные шарики, цеолиты или оксиды металлов. Предпочтительно используют порошкообразные неорганические вещества, такие как тальк, мела, каолин (Al₂(Si₂O₅)(OH)₄), гидроксид алюминия, гидроксид магния, нитрид алюминия, силикит алюминия, сульфат бария, карбонат кальция, сульфат кальция, кремниевая кислота, кварцевая мука, аэросил, глинозем или волластонит или шарообразные или волокнообразные, неорганические материалы, такие как стеклянные шарики, стеклянные или углеродные волокна.

Средние диаметры частиц или в случае волокнообразных наполнителей длины волокон должны лежать в области величины ячейки или меньше. Предпочтительным является средний диаметр частицы в области от 1 до 100 µм, предпочтительно в области от 2 до 50 µм.

Особенно предпочтительными оказываются неорганические наполнители с плотностью в области 1,0-4,0 г/см³, в частности в области 1,5-3,5 г/см³. Соотношение степень белизны/яркость (ДИН/ИСО) предпочтительно составляет 50-100%, в частности 60-98%.

Характер и количество наполнителя могут влиять на свойства вспучивающихся термопластичных полимеров и формованных изделий из пенопластов в виде частиц, которые могут быть из них получены. Благодаря использованию средств, повышающих адгезию, таких как сополимеры стирола, модифицированные малеиновым ангидридом, содержащие эпоксидные группы полимеры, органосиланы или сополимеры стирола с изоцианатной или кислотной группами, можно заметно улучшить прикрепление наполнителя к полимерной матрице и этим механические свойства формованных изделий из пенопластов в виде частиц.

Неорганические наполнители, как правило, уменьшают воспламеняемость. В частности, благодаря добавке неорганических порошков, таких как гидроксид алюминия, гидроксид магния или боракс, можно еще больше улучшить противопожарные свойства

Подобные частицы пенопласта, содержащие наполнитель, можно получать, например, вспениванием содержащих наполнитель, вспучивающихся термопластичных гранулятов. При высоком содержании наполнителя необходимые для этого вспучивающиеся грануляты можно получать экструзией содержащих вспенивающее средство расплавов термопластов и последующим подводным гранулированием под давлением, как описано, например, в Международной заявке WO 2005/056653.

Частицы пенопласта из полимера могут быть дополнительно снабжены другими огнезащитными средствами. К тому же частицы пенопласта или нанесенного покрытия могут содержать, например, от 1 до 6 масс.% органического бромсодержащего соединения, такого как гексабромциклододекан, и, при известных условиях, дополнительно от 0,1 до 0,5 масс.% дикумила или пероксида. Все же предпочтительно не использовать галоидсодержащие огнезащитные средства.

Как правило, покрытие состоит из полимерной пленки, которая имеет одну или несколько температур стеклования в области от -60°С до +100°С и в которую, при необходимости, могут быть введены наполнители. Температуры стеклования высушенной полимерной пленки предпочтительно лежат в области от -30°С до +80°С, особенно предпочтительно в области от -10°С до +60°С. Температуру стеклования можно определить с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии. Молекулярная масса полимерной пленки, определенная методом гельпроникающей хроматографии, предпочтительно лежит ниже 400.000 г/моль.

Для нанесения покрытия на частицы пенопласта можно использовать обычные способы, такие как разбрызгивание, окунание или смачивание частиц пенопласта водной дисперсией полимера в обычных смесителях, распылительных и погружных устройствах или в аппаратуре барабанного типа.

Для покрытия пригодны, например, полимеры на основе мономеров, таких как винилароматические мономеры, такие как α-метилстирол, п-метилстирол, этил-, трет.-бутил-, винилстиролы, винилтолуол, 1,2- и 1,1-дифенил-этилены, алкены, такие как этилен или пропилен, диены, такие как 1,3-бутадиен, 1,3-пентадиен, 1,3-гексадиен, 2,3-диметилбутадиен, изопрен, пиперилен или изопрен, α,β-ненасыщенные карбоновые кислоты, такие как акриловая и метакриловая кислоты, их эфиры, в частности, алкиловые эфиры, такие как алкиловый эфир акриловой кислоты с 1-10 атомами углерода, в частности бутиловый эфир, предпочтительно н-бутилакрилат, и алкиловый эфир метакриловой кислоты с 1-10 атомами углерода, в частности метилметакрилат, или амиды карбоновых кислот, например амиды акриловой и метакриловой кислот.

При необходимости, полимеры могут содержать от 1 до 5 масс.% сомономеров, таких как (мет)акрилонитрил, (мет)акриламид, уреидо(мет)акрилат, 2-гидрокси-этил(мет)акрилат, 3-гидроксипропил(мет)акрилат,акриламидопропансульфоновая кислота, метилолакриламид или натриевая соль винилсульфоновой кислоты.

Полимеры покрытия предпочтительно образованы из одного или нескольких мономеров стирола, бутадиена, акриловой кислоты, метакриловой кислоты, алкилакрилатов с 1-4 атомами углерода, алкилметакрилатов с 1-4 атомами углерода, амидов акриловой, метакриловой и метилолакриловой кислот.

В качестве связующего средства для полимерного покрытия пригодны, в частности, акрилатные смолы, которые согласно изобретению наносят на частицы пенопласта в виде водных дисперсий полимера, в некоторых случаях - дополнительно с гидравлическими связующими веществами на основе цемента, известкового цемента или гипса. Пригодные дисперсии полимера могут быть получены, например, радикальной эмульсионной полимеризацией ненасыщенных по типу этилена мономеров, таких как стирол, акрилаты или метакрилаты, как описано в Международной заявке WO 00/50480.

Особенно предпочтительными являются чистые акрилаты или стирол-акрилаты, которые образованы из мономеров стирола, н-бутилакрилата, метилметакрилата, метакриловой кислоты, акриламида или метилолакриламида.

Получение дисперсии полимеров происходит известным способом, например эмульсионной, суспензионной или дисперсионной полимеризацией, предпочтительно в водной фазе. Полимер можно также получать полимеризацией в растворе или полимеризацией в массе, при необходимости, измельчать и затем диспергировать частицы полимера в воде обычным способом. При полимеризации совместно используют обычные для данного способа полимеризации инициаторы, эмульгаторы или вспомогательные для суспензии средства, регуляторы или другие вспомогательные вещества; и полимеризуют в непрерывном или периодическом режимах, при обычных для данного способа температурах и давлениях, в обычных реакторах.

Полимерное покрытие может также содержать добавки, такие как неорганические наполнители, такие как пигменты или огнезащитные средства Доля добавок зависит от их типа и желаемого действия и для неорганических наполнителей составляет, как правило, от 10 до 99 масс.%, предпочтительно от 20 до 98 масс.%, считая на содержащее добавки полимерное покрытие.

Смесь для покрытий предпочтительно содержит вещества, связывающие воду, такие, например, как жидкое стекло. Это приводит к лучшему или более быстрому пленкообразованию дисперсии полимера и тем самым к более быстрому отвердеванию формованного изделия из пенопласта.

Полимерное покрытие предпочтительно содержит огнезащитное средство, такое как пористый графит, бораты, в частности бораты цинка, соединения меламина или фосфора или вспучивающиеся массы, которые при воздействии повышенных температур, как правило, выше от 80 до 100°С, пузырятся, разбухают или вспениваются и при этом образуют изолирующую и термостойкую пену, которая защищает находящиеся под ней термоизолирующие частицы пенопласта от воздействия огня и нагрева. Количество огнезащитного средства или вспучивающихся масс, как правило, составляет от 2 до 99 масс.%, предпочтительно от 5 до 98 масс.%, считая на полимерное покрытие.

При использовании в полимерном покрытии огнезащитных средств возможно также достигнуть удовлетворительной противопожарной защиты при использовании частиц пенопласта, которые не содержат никаких, в частности, галоидированных огнезащитных средств, или обходиться незначительными количествами огнезащитного средства, так как в полимерном покрытии оно находится в концентрированной форме и при воздействии нагрева или огня образует твердую структурную сетку.

Особенно предпочтительно полимерное покрытие содержит в качестве добавок вспучивающиеся массы, которые содержат химически связанную воду или при температурах выше 40°С отщепляют воду, такие как силикаты щелочных металлов, гидроксиды металлов, гидраты солей металлов или оксидов металлов.

Частицы пенопласта, снабженные этим покрытием, можно перерабатывать в формованные изделия из пенопласта с повышенной пожаростойкостью. В зависимости от количества покрытия изделия из пенопласта согласно изобретению можно отнести к категории строительных материалов Б1 или А2 согласно ДИН 4102, или к Еврокатегории А2, Б или В согласно европейской противопожарной классификации ДИН ЕН 13501-1.

Пригодными гидроксидами металлов являются, в частности, гидроксиды металлов групп 2 (шелочноземельные металлы) и 13 (группа бора) Периодической системы элементов Менделеева. Предпочтительными являются гидроксиды магния, алюминия и бура. Особенно предпочтительным является гидроксид алюминия.

В качестве гидратов солей металлов пригодны все соли металлов, в кристаллическую структуру которых встроена кристаллизационная вода. Аналогично в качестве гидратов оксидов металлов пригодны все оксиды металлов, которые содержат встроенную в кристаллическую структуру кристаллизационную воду. При этом количество молекул кристаллизационной воды на единицу химической формулы может быть максимально возможным или меньше, например пентагидрат, тригидрат или моногидрат сульфата меди.

Дополнительно к кристаллизационной воде гидраты солей металлов или гидраты оксидов металлов могут также содержать химически связанную воду.

Предпочтительными гидратами солей металлов являются гидраты галогенидов металлов (в частности, хлоридов), сульфатов, карбонатов, фосфатов, нитратов или боратов. Пригодными являются, например, декагидраты сульфатов магния, натрия, пентагидрат сульфата меди, гептагидрат сульфата никеля, гексагидраты хлоридов кобальта (II), хрома (III), декагидрат карбоната натрия, гексагидрат хлорида магния и гидраты бората цинка. Особенно предпочтительными являются декагидрат сульфата магния и гидраты бората цинка.

В качестве гидратов солей металлов используют также двойные соли или квасцы, например, общей формулы: M^|M^||| (SO₄) 12H₂O. В качестве M^| могут быть, например, ионы калия, натрия, рубидия, цезия, аммония, таллия или алюминия. В качестве M^||| могут, например, быть алюминий, галлий, индий, скандий, титан, ванадий, хром, марганец, железо, кобальт, родий или иридий.

В качестве гидратов оксидов металлов пригодны, например, гидрат оксида алюминия и предпочтительно гидрат оксида цинка или гидрат триоксида бора.

Предпочтительное полимерное покрытие можно получить смешением:

а) от 40 до 80, предпочтительно от 50 до 70 массовых частей раствора жидкого стекла с содержанием воды от 40 до 90, предпочтительно от 50 до 70 масс.%,

б) от 20 до 60, предпочтительно от 30 до 50 массовых частей порошка жидкого стекла с содержанием воды от 0 до 30, предпочтительно от 1 до 25 масс.%, и

в) от 5 до 40, предпочтительно от 10 до 30 массовых частей дисперсии полимера с содержанием твердого вещества от 10 до 60, предпочтительно от 20 до 50 масс.%,

или смешением

а') от 20 до 95, предпочтительно от 40 до 90 массовых частей суспензии гидроксида алюминия с содержанием гидроксида алюминия от 10 до 90, предпочтительно от 20 до 70 масс.%,

б') от 5 до 40, предпочтительно от 10 до 30 массовых частей дисперсии полимера с содержанием твердого вещества от 10 до 60, предпочтительно от 20 до 50 масс.%.

Кроме того, покрытие может содержать наполнители, в частности ИК-абсорбирующие наполнители. Наполнители с размерами частиц в области от 0,1 до 100 µм, в частности в области от 0,5 до 10 µм дают в итоге в пенопласте из полистирола при содержании 10 масс.% понижение теплопроводности на 1 - 3 мВт. Поэтому уже при более незначительных количествах и ИК-абсорберах, таких как сажа и графит, можно достигнуть сравнительно низких значений теплопроводности.

Для уменьшения теплопроводности предпочтительно используют ИК-абсорбер, такой как сажа, кокс, алюминий или графит, в количествах от 0,1 до 10 масс.%, в частности, в количествах от 2 до 8 масс.%, считая на твердое вещество покрытия.

Предпочтительно используют сажу со средним первичным размером частиц в области от 10 до 300 нм, в частности в области от 30 до 200 нм. Удельная поверхность частиц твердого тела, определяемая методом БЭТ, предпочтительно лежит в области от 10 до 120 м²/г.

В качестве графита предпочтительно используют графит со средним размером частиц в области от 1 до 50 µм.

Кроме того, частицы пенопласта согласно изобретению можно покрывать слоем гидрофобно-гидрофильного или гидрофобного органического соединения. Покрытие гидрофобизирующим средством целесообразно производить до нанесения водной суспензии полимера согласно изобретению. Из гидрофобных органических соединений следует, в частности, назвать парафиновые воски с 10-30 атомами углерода, продукты превращения из N-метилоламина и производного алифатической кислоты, продукты взаимодействия оксоспирта с 9-11 атомами углерода с этиленоксидом, пропиленоксидом или бутиленоксидом или полифторалкил(мет)акрилаты или смеси из них, которые можно использовать предпочтительно в форме водных эмульсий.

Предпочтительными гидрофобизирующими средствами являются парафиновые воски с 10-30 атомами углерода в углеродной цепи, которые имеют температуру плавления предпочтительно между 10 и 70°С, в частности между 25 и 60°С. Подобные парафиновые воски содержатся, например, в товарных продуктах фирмы БАСФ: RAMASIT KGT, PERSISTOL Е и PERSISTOL HP, a также в AVERSIN HY-N фирмы Хенкель и CEROL ZN фирмы Сандоз.

Другим классом пригодных гидрофобизирующих средств являются смолообразные продукты взаимодействия N-метилоламина с производным алифатической кислоты, например амидом, амином алифатической кислоты или алифатическим спиртом, описанные в заявке на патент США 2927090 или в заявке на патент Великобритании GB-A 475170. Их температура плавления, в общем, лежит при 50-90°С. Такие смолы содержатся, например, в товарном продукте PERSISTOL HP фирмы БАСФ и в ARCOPHOB EFM фирмы Хёхст.

Наконец, пригодны также полифторалкил(мет)акрилаты, например полиперфтор-октилакрилат. Это вещество содержится в товарном продукте фирмы БАСФ PERSISTOL О и в OLEOPHOBOL С фирмы Пферзее.

В качестве дополнительных средств для покрытий используют антистатики, такие как эмульгатор К30 (смесь из вторичных натрийалкансульфонатов) или глицеринстеараты, такие как глицеринмоностеарат или глицеринтристеарат. Однако способ согласно изобретению отличается тем, что для покрытия из вспучивающегося полистирола используют обычные средства для покрытий, в частности стеараты можно использовать в уменьшенном объеме или вообще отказаться от их использования, не влияя отрицательно на качество продукта.

Частицы пенопласта с нанесенным согласно изобретению покрытием можно спекать в формованные изделия из пенопласта в обычных формах горячим воздухом или водяным паром.

При спекании или склеивании частиц пенопласта давление можно создавать, например, посредством уменьшения объема формы с помощью подвижного пуансона. При этом устанавливают давление, как правило, в области от 0,5 до 30 кг/см². Для этого смесь из частиц пенопласта с нанесенным покрытием засыпают в открытую форму. После закрывания формы частицы пенопласта спрессовывают пуансоном, при этом удаляют воздух между частицами пенопласта и уменьшают незаполненные объемы. Частицы пенопласта связывают в формованное изделие благодаря полимерному покрытию.

В соответствии с желаемой геометрией изделия из пенопласта разрабатывают профильный инструмент. Степень заполнения регулируется в том числе желаемой толщиной последующего фасонного изделия. Для плит из пенопласта можно использовать простую коробчатую форму. В частности, при сложных геометрических профилях может быть необходимым уплотнить насыпную массу загруженных в форму частиц и таким способом ликвидировать нежелательные пустоты. Уплотнение может производиться, например, путем встряхивания формы, качания или другими пригодными мерами.

Для ускорения отвердевания можно нагнетать в форму горячий воздух или водяной пар либо нагревать форму. Однако для поддержания температурного режима формы можно использовать любые среды теплоносителей, такие как масло или пар. Для этого горячий воздух или форма целесообразно нагревается от 20 до 120°С, предпочтительно от 30 до 90°С.

Альтернативно или дополнительно спекание может производиться непрерывно или периодически при микроволновом облучении. При этом, как правило, используют микроволны в области частот между 0,85 и 100 ГГц, предпочтительно от 0,9 до 10 ГГц и продолжительностью облучения между 0,1 до 15 минут. Этим делают также возможным получение плит из пенопласта с толщиной больше 5 см.

При использовании горячего воздуха или водяного пара с температурами в области от 80 до 150°С или вследствие микроволнового облучения обычно образуется избыточное давление от 0,1 до 1,5 бар, так что способ можно также осуществлять без внешнего давления и без уменьшения объема формы.

Возникающее благодаря микроволнам или повышенным температурам внутреннее давление дает возможность частицам пенопласта в последующем легко вспучиваться, причем дополнительно к склеиванию через полимерное покрытие они могут также склеиваться сами благодаря размягчению частиц пенопласта. При этом исчезают промежутки между частицами пенопласта. Для ускорения отвердевания здесь также можно, как описано выше, дополнительно нагревать форму средой теплоносителя.

Для непрерывного получения формованных изделий из пенопласта также пригодны двухленточные установки, какие используют для получения пенополиуретанов. Можно, например, предварительно вспененные частицы пенопласта с нанесенным покрытием непрерывно наносить на нижнюю из двух металлических лент, которые, при необходимости, могут иметь перфорацию, и сжатием или без него перерабатывать в бесконечные плиты из пенопласта благодаря сходящимся металлическим лентам. При высоком давлении сжатия предпочтительно используют металлические звеньевые цепи.

Пригодной является также двухленточная установка с нижней лентой и двигающейся синхронно с нижней лентой верхней лентой, описанная, например, в Международной заявке WO 02/26457 для получения неорганических пенопластов. Нижняя лента двухленточной установки состоит из большого количества сегментов, которые в поперечном сечении определяют нижнюю и обе боковые области профиля пенопласта. Верхнюю ленту опускают в область раздела двухленточной установки плотно в сегменты нижней ленты так, что эта область раздела двухленточной установки образует закрытое со всех сторон герметизированное пространство. Сегменты верхней и нижней лент предпочтительно изготавливают из высококачественной стали.

В одном из вариантов осуществления способа объем между обеими лентами продолжают уменьшать, вследствие чего продукт между лентами сжимают, и пустоты между частицами пенопласта исчезают. После зоны отверждения получают бесконечную плиту. В другой форме осуществления объем между лентами можно удерживать постоянным и через зону пропускать горячий воздух или микроволновое облучение с последующим вспениванием в них частиц пенопласта. Здесь также исчезают просветы и получают бесконечную плиту. Возможно также комбинировать оба непрерывные варианты осуществления.

В случае двухленточной установки с металлическими лентами микроволны предпочтительно проникают в щель между верхней и нижней металлическими лентами сбоку. В другой форме осуществления металлическая лента после эффективного сжатия может закончиться, дальнейшую транспортировку и сохранение формы бесконечной плиты из пенопласта принимает на себя подсоединенная далее система из также вращающихся лент из природных или искусственных волокон с нанесенным покрытием, которые делают возможным осуществлять облучение микроволнами как через боковую щель, так и со стороны поверхности через ленты из природных или искусственных волокон.

Толщину, длину и ширину плит из пенопласта можно варьировать в широких пределах и ограничивают размером и усилием закрывания формы. Толщина плит из пенопласта обычно составляет от 1 до 500 мм, предпочтительно от 10 до 300 мм.

Плотность формованного изделия из пенопласта составляет согласно ДИН 53420, как правило, от 10 до 120 кг/м³, предпочтительно от 20 до 90 кг/м³. С помощью способа возможно получать формованные изделия из пенопласта с равномерной плотностью по всему поперечному сечению. Плотность граничных слоев приблизительно соответствует плотности внутренних участков формованного изделия из пенопласта.

В способе можно также использовать измельченные частицы пенопласта из повторных циклов формования изделий из пенопласта. Для получения формованного изделия из пенопласта согласно изобретению можно использовать до 100% измельченного материала повторного формования пенопласта или, например, в количествах от 2 до 90 масс.%, в частности от 5 до 25 масс.% в совокупности с новыми изделиями без нанесения существенного вреда прочности и механическим свойствам.

Предпочтительный способ включает стадии:

i) предварительное вспенивание вспучивающихся полимеров стирола в частицы пенопласта,

ii) нанесение водной дисперсии полимера на частицы пенопласта,

iii) сушка дисперсии полимера с образованием водонерастворимой полимерной пленки,

iv) засыпка частиц пенопласта, покрытых полимерной пленкой, в форму и спекание.

Способ пригоден для получения простых и комплексных формованных изделий из пенопласта, таких как плиты, блоки, трубы, брусы, профили и т.д. Предпочтительно получают плиты или блоки, которые затем можно распилить или разрезать на плитки. Их можно использовать, например, в строительстве для изоляции наружных стен. Особенно предпочтительно их используют в качестве центрального слоя для получения многослойного элемента, например так называемых конструкционных изоляционных панелей, которые используют для производства холодильников или складских помещений.

Другими возможностями применения являются поддоны из пенопласта в качестве заменителя для деревянных поддонов, плит для наружного покрытия, контейнеров-охладителей, жилых вагонов. Благодаря исключительной огнестойкости они также пригодны для авиационных грузоперевозок.

Примеры:

Получение смеси для нанесения покрытия БМ1:

К 60 частям раствора жидкого стекла (силикат натрия 38/40 Вёльнера, содержание твердого вещества 36%, плотность 1,37, молярное соотношение SiO₂:Na₂O=3,4) прибавляют порциями при перемешивании 40 частей порошка жидкого стекла (Portil N) и гомогенизируют около 3-5 минут. Затем вносят при перемешивании 5 частей дисперсии акрилата (Acronal S790, содержание твердого вещества около 50%).

Получение смеси для нанесения покрытия БМ2:

К 60 частям раствора жидкого стекла (силикат натрия 38/40 Вёльнера, содержание твердого вещества 36%, плотность 1,37, мольное соотношение SiO₂:Na₂O=3,4) прибавляют порциями при перемешивании 40 частей порошка жидкого стекла (Portil N) и гомогенизируют около 3-5 минут. Затем вносят при перемешивании 20 частей дисперсии акрилата (Acronal S790, содержание твердого вещества около 50%).

Частицы пенополистирола (плотность 17 г/л)

Вспучивающийся полистирол (Neopor^® фирмы Басф Актиенгезельшафт, величина шарика исходного материала 1,4-2,3 мм) предварительно вспенивают на установке для предварительного вспенивания непрерывного действия до плотности около 17 г/л.

Примеры 1-4

Частицы пенополистирола покрывают в смесителе смесью для нанесения покрытий БМ1 или БМ2 в массовом соотношении 1:4 или 1:5 и затем сушат 12 часов путем вылежки на воздухе. Частицы пенополистирола с нанесенным покрытием засыпают в форму с нанесенным тефлоновым покрытием и продувают паром с помощью паровых сопел при избыточном давлении 0,5 бар в течение 30 секунд. Формованное изделие извлекают из формы и для дальнейшего кондиционирования складируют на несколько дней при температуре окружающей среды. Плотность складированных формованных изделий составляет 50 г/л (см. табл. 1)

Таблица 1
	Смесь для нанесения покрытия	Массовое соотношение частицы полистирола / смесь для нанесения покрытия
Пример 1	БМ1	1:5
Пример 2	БМ2	1:5
Пример 3	БМ1	1:4
Пример 4	БМ1	1:5

Формованные изделия из пенопласта примеров 1-4 отличаются тем, что в пробе на огнестойкость они не стекают по каплям, а при действии тепла снова не размягчаются. Они являются самозатухающими.

Claims

1. Способ получения формованных изделий из пенопласта, включающий стадии
i) предварительное вспенивание вспучивающихся полимеров стирола в частицы пенопласта,
ii) нанесение водной дисперсии полимера на частицы пенопласта,
iii) сушка дисперсии полимера с образованием водонерастворимой полимерной пленки,
iv) засыпка частиц пенопласта с нанесенной полимерной пленкой в форму и спекание,
при этом используют водную дисперсию полимера, которую получают смешением
а) 40 до 80 мас.ч. раствора жидкого стекла с содержанием воды от 40 до 90 мас.%,
б) 20 до 60 мас.ч. порошка жидкого стекла с содержанием воды от 0 до 30 мас.% и
в) 5 до 40 мас.ч. водной дисперсии полимера с содержанием твердого вещества от 10 до 60 мас.%.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что сушку дисперсии полимера, нанесенной на частицы пенопласта, производят воздухом или азотом при температуре в области от 0 до 80°С.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что высушенная полимерная пленка имеет температуру стеклования в области от -60 до +60°С.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве водной дисперсии полимера используют радикальный эмульсионный полимеризат ненасыщенных по типу этилена мономеров.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что массовое соотношение частицы пенопласта/смесь для покрытий составляет после высушивания 2:1 до 1:10.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что плотность формованного изделия согласно ДИН 53420 составляет 10 до 120 кг/м³.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что спекание осуществляют при давлении от 0,5 до 30 кг/см².

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что спекание происходит при микроволновом облучении.

9. Способ по одному из пп.1-8, отличающийся тем, что в форму нагнетают горячий воздух или водяной пар.