RU2777619C2 - Pei-foams made of foamed particles for use inside aircraft - Google Patents
Pei-foams made of foamed particles for use inside aircraft Download PDFInfo
- Publication number
- RU2777619C2 RU2777619C2 RU2020111351A RU2020111351A RU2777619C2 RU 2777619 C2 RU2777619 C2 RU 2777619C2 RU 2020111351 A RU2020111351 A RU 2020111351A RU 2020111351 A RU2020111351 A RU 2020111351A RU 2777619 C2 RU2777619 C2 RU 2777619C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- foamed
- foam
- pei
- temperature
- granulate
- Prior art date
Links
- 239000006260 foam Substances 0.000 title claims abstract description 95
- 239000002245 particle Substances 0.000 title claims abstract description 58
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 33
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 31
- 238000005187 foaming Methods 0.000 claims abstract description 29
- 229920001601 polyetherimide Polymers 0.000 claims abstract description 29
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 16
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000004088 foaming agent Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000011068 load Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000004604 Blowing Agent Substances 0.000 claims description 17
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 5
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 claims description 3
- 229920002873 Polyethylenimine Polymers 0.000 claims 7
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 abstract description 19
- 238000005469 granulation Methods 0.000 abstract description 5
- 230000003179 granulation Effects 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- -1 polyphenylene Polymers 0.000 description 10
- 239000000047 product Substances 0.000 description 7
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 description 6
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 5
- 229920002496 poly(ether sulfone) Polymers 0.000 description 5
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 4
- 239000006261 foam material Substances 0.000 description 4
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 4
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 4
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 3
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 3
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 3
- ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 2-butanone Chemical compound CCC(C)=O ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004970 Chain extender Substances 0.000 description 2
- 239000004609 Impact Modifier Substances 0.000 description 2
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 2
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002666 chemical blowing agent Substances 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 230000001809 detectable Effects 0.000 description 2
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000113 differential scanning calorimetry Methods 0.000 description 2
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N n-butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 2
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 2
- 239000006254 rheological additive Substances 0.000 description 2
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 2
- DKGAVHZHDRPRBM-UHFFFAOYSA-N t-BuOH Chemical compound CC(C)(C)O DKGAVHZHDRPRBM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 2
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LIKMAJRDDDTEIG-UHFFFAOYSA-N 1-Hexene Chemical compound CCCCC=C LIKMAJRDDDTEIG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KWKAKUADMBZCLK-UHFFFAOYSA-N 1-Octene Chemical compound CCCCCCC=C KWKAKUADMBZCLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MARUHZGHZWCEQU-UHFFFAOYSA-N 5-phenyl-2H-tetrazole Chemical compound C1=CC=CC=C1C1=NNN=N1 MARUHZGHZWCEQU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XOZUGNYVDXMRKW-AATRIKPKSA-N Azodicarbonamide Chemical compound NC(=O)\N=N\C(N)=O XOZUGNYVDXMRKW-AATRIKPKSA-N 0.000 description 1
- 239000004156 Azodicarbonamide Substances 0.000 description 1
- ZGEGCLOFRBLKSE-UHFFFAOYSA-N Heptene Chemical compound CCCCCC=C ZGEGCLOFRBLKSE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NNPPMTNAJDCUHE-UHFFFAOYSA-N Isobutane Chemical compound CC(C)C NNPPMTNAJDCUHE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QWTDNUCVQCZILF-UHFFFAOYSA-N Isopentane Chemical compound CCC(C)C QWTDNUCVQCZILF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M NaHCO3 Chemical compound [Na+].OC([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 210000001331 Nose Anatomy 0.000 description 1
- TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N Octane Chemical compound CCCCCCCC TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YWAKXRMUMFPDSH-UHFFFAOYSA-N Pentene Chemical compound CCCC=C YWAKXRMUMFPDSH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AQSJGOWTSHOLKH-UHFFFAOYSA-N Phosphite Chemical class [O-]P([O-])[O-] AQSJGOWTSHOLKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- 239000004697 Polyetherimide Substances 0.000 description 1
- 229920000265 Polyparaphenylene Polymers 0.000 description 1
- 210000000614 Ribs Anatomy 0.000 description 1
- 210000003491 Skin Anatomy 0.000 description 1
- 229920002803 Thermoplastic polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004433 Thermoplastic polyurethane Substances 0.000 description 1
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating Effects 0.000 description 1
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 230000002730 additional Effects 0.000 description 1
- 230000000996 additive Effects 0.000 description 1
- 239000002318 adhesion promoter Substances 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 150000001299 aldehydes Chemical class 0.000 description 1
- 150000001335 aliphatic alkanes Chemical class 0.000 description 1
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 235000019399 azodicarbonamide Nutrition 0.000 description 1
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N butane Chemical compound CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 150000002170 ethers Chemical class 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008079 hexane Substances 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic Effects 0.000 description 1
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N iso-propanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VQTUBCCKSQIDNK-UHFFFAOYSA-N isobutene Chemical compound CC(C)=C VQTUBCCKSQIDNK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 1
- 239000004611 light stabiliser Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000006011 modification reaction Methods 0.000 description 1
- IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N n-heptane Chemical compound CCCCCCC IMNFDUFMRHMDMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N pentane Chemical compound CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 150000003003 phosphines Chemical class 0.000 description 1
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 150000003018 phosphorus compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920005587 polyester-imide Polymers 0.000 description 1
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
- 229920003288 polysulfone Polymers 0.000 description 1
- NBBJYMSMWIIQGU-UHFFFAOYSA-N propionic aldehyde Chemical compound CCC=O NBBJYMSMWIIQGU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011265 semifinished product Substances 0.000 description 1
- 239000010420 shell particle Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 150000003457 sulfones Chemical class 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 230000002110 toxicologic Effects 0.000 description 1
- 231100000027 toxicology Toxicity 0.000 description 1
- 150000003852 triazoles Chemical class 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеThe field of technology to which the invention belongs
Газонаполненные полимеры (пенопласты) на основе полиэфиримидов (ПЭИ) удовлетворяют законодательным требованиям, предъявляемым в авиационной промышленности к материалам, используемым внутри летательных аппаратов. В данном случае большое значение имеют в особенности требования к поведению при горении (огнестойкости), стойкости к воздействию различных сред и механическим свойствам. Согласно уровню техники соответствующие газонаполненные полимеры изготавливают в виде полуфабрикатов. Последующая их переработка в фасонные изделия неэкономична с точки зрения затрат времени и использования материалов, например, из-за образования в больших количествах отходов при раскрое. Изобретение решает эту проблему благодаря возможности переработки принципиально годного материала в фасонные изделия из пенопластов из вспененных частиц. Такие фасонные изделия можно изготавливать без последующей переработки с коротким временем производственного цикла и тем самым экономично. Помимо этого благодаря этому появляются новые возможности по объединению функций, например, путем непосредственной заделки вставок и иных элементов в полимер при его вспенивании, а также касательно свободы конструктивного оформления.Gas-filled polymers (foams) based on polyetherimides (PEI) meet the legal requirements of the aviation industry for materials used inside aircraft. In this case, the requirements for combustion behavior (fire resistance), resistance to various media and mechanical properties are of great importance in particular. According to the prior art, the corresponding gas-filled polymers are produced in the form of semi-finished products. Their subsequent processing into shaped products is uneconomical in terms of time and material use, for example, due to the formation of large amounts of waste during cutting. The invention solves this problem due to the possibility of processing fundamentally suitable material into shaped products from foam plastics from foamed particles. Such shaped articles can be produced without further processing with short cycle times and thus economically. In addition, this gives rise to new possibilities for combining functions, for example, by directly embedding inserts and other elements in the polymer during its foaming, as well as regarding the freedom of design.
Уровень техникиState of the art
Пригодные для применения в авиационной промышленности пеноматериалы общеизвестны. Однако в этом отношении в литературе преобладающей частью описаны лишь пенопласты из чистого полиметакрилимида (ПМИ), полифениленсульфонов (ПФСУ) или полиэфирсульфонов (ПЭС). В литературе можно также найти упоминание полиарилимида (ПИ), который, однако, непригоден с токсикологической точки зрения. Все эти материалы до настоящего времени используются исключительно в виде блочных, соответственно листовых материалов.Foam materials suitable for use in the aviation industry are well known. However, in this regard, only pure polymethacrylimide (PMI), polyphenylene sulfones (PFSU) or polyethersulfones (PES) foams are described in the literature. In the literature, one can also find mention of polyarylimide (PI), which, however, is unsuitable from a toxicological point of view. All these materials have been used until now exclusively in the form of block, respectively, sheet materials.
В литературе менее подробно описаны также другие материалы в виде листового материала для применения в авиационной промышленности. Одним из подобных материалов является, например, полиокси-1,4-фенилсульфонил-1,4-фенил. Этот материал выпускается, например, под названием Divinycell F фирмой DIAB. Однако при дальнейшей переработке таких листов из экструдированного пенопласта образуются в больших количествах отходы в виде обрезков.Other materials in the form of sheet material for use in the aviation industry are also described in less detail in the literature. One such material is, for example, polyoxy-1,4-phenylsulfonyl-1,4-phenyl. This material is produced, for example, under the name Divinycell F by DIAB. However, during further processing of such extruded foam sheets, large amounts of waste are generated in the form of offcuts.
Одним из экономичных методов, позволяющих избежать образования отходов в виде обрезков при изготовлении трехмерных фасонных изделий из пенопласта, заключается в применении вспененных частиц (шариков или гранул пенопласта) вместо блочных пенопластов. Все имеющиеся в распоряжении согласно уровню техники пенопласты из вспененных частиц либо обладают недостатками при их применении при высоких температурах, либо же в целом и прежде всего при таких высоких температурах не обладают оптимальными механическими свойствами. К этому следует добавить, что известно лишь крайне мало пеноматерилов, которые не являются легковоспламеняющимися и поэтому могут применяться, например, внутри дорожных, рельсовых или воздушных транспортных средств. Так, например, пенопласты из вспененных частиц на основе полипропилена (вспенивающегося полипропилена), полистирола (вспенивающегося полистирола), термопластичного пенополиуретанового эластомера или ПМИ (ROHACELL Triple F) обладают недостаточным огнезащитным действием, тогда как все принципиально пригодные полимеры с внутренне присущими им огнезащитными свойствами, такие, например, как ПЭС, ПЭИ или ПФСУ, согласно современному уровню техники перерабатывают лишь в блочные пенопласты.One cost-effective method to avoid waste in the form of scraps in the manufacture of three-dimensional foam moldings is to use foam particles (foam beads or granules) instead of block foams. All of the foamed particles available according to the prior art either have disadvantages when used at high temperatures, or in general, and especially at such high temperatures, do not have optimal mechanical properties. Added to this is that very few foam materials are known that are not flammable and can therefore be used, for example, inside road, rail or air vehicles. Thus, for example, expanded particle foams based on polypropylene (expandable polypropylene), polystyrene (expandable polystyrene), thermoplastic polyurethane foam elastomer or PMI (ROHACELL Triple F) have an insufficient flame retardant effect, while all fundamentally suitable polymers with inherent flame retardant properties, such as, for example, PES, PEI or PFSU, according to the state of the art, are processed only into block foams.
Задача изобретенияThe task of the invention
С учетом уровня техники в основу настоящего изобретения была положена задача предложить состав для получения новых пеноматериалов, соответственно комбинированных (композиционных) материалов, под которыми могут, например, подразумеваться материалы с сердцевиной из пеноматериала и термопластичными, соответственно сшитыми покровными слоями, для применения в самолетостроении. При этом получаемые пеноматериалы должны обладать хорошим сочетанием из применимости при высоких температурах, хороших механических свойств, прежде всего в отношении достаточного относительного удлинения при разрыве, и по меньшей мере достаточного для разнообразного применения в области автомобиле- и самолетостроения огнезащитного действия.In view of the state of the art, the present invention was based on the task of proposing a composition for the production of new foam materials, respectively combined (composite) materials, which may, for example, mean materials with a foam core and thermoplastic, respectively cross-linked cover layers, for use in aircraft construction. In this case, the resulting foams should have a good combination of applicability at high temperatures, good mechanical properties, especially with respect to sufficient elongation at break, and at least sufficient for a variety of applications in the field of automotive and aircraft construction of fire retardant action.
При этом такой пеноматериал прежде всего должен обладать высокой стойкостью к различным текучим, кислым, щелочным или гидрофобным жидкостям, а также к эмульсиям.In this case, such a foam must first of all have a high resistance to various flowing, acidic, alkaline or hydrophobic liquids, as well as to emulsions.
Помимо этого должна обеспечиваться возможность получения пеноматериала из разрабатываемого состава самыми разнообразными методами и с использованием большого разнообразия трехмерных форм, а при изготовлении окончательной детали должно по возможности не образовываться никаких или образовываться лишь крайне мало отходов в виде обрезков.In addition, it must be possible to obtain the foam from the developed composition in a wide variety of methods and using a wide variety of three-dimensional forms, and the production of the final part should, if possible, generate no or very little waste in the form of scraps.
Другие, не указанные в явном виде задачи могут вытекать из описания, формулы изобретения или примеров без конкретного их указания в данном месте описания.Other tasks not explicitly stated may follow from the description, claims, or examples without being specifically indicated at this point in the description.
Решение положенной в основу изобретения задачиSolution of the problem underlying the invention
Указанные задачи решаются с помощью предлагаемого в изобретении состава нового типа для получения температуростойких, трудновоспламеняющихся (огнестойких) пеноматериалов для применения в авиационной промышленности, прежде всего в авиастроении. Такой предлагаемый в изобретении состав для получения пеноматериалов отличается тем, что он представляет собой пенопласт из вспененных частиц на основе полиэфиримидов (ПЭИ). Предлагаемый в изобретении пенопласт из вспененных частиц имеет при этом в виде вспененного материала температуру стеклования от 180 до 215°С и ячейки со средним диаметром менее 2 мм, предпочтительно менее 1 мм, особенно предпочтительно менее 500 мкм, наиболее предпочтительно менее 250 мкм. Данный фактор является неожиданным прежде всего постольку, поскольку собственная температура стеклования у полиэфиримидов составляет от 215 до 217°С, и поэтому такой материал невозможно перерабатывать в пенопласт из вспененных частиц известными из современного уровня техники методами, например методом подводного гранулирования.These problems are solved with the help of the composition of the new type proposed in the invention for obtaining temperature-resistant, flame-retardant (fire-resistant) foam materials for use in the aviation industry, primarily in the aircraft industry. Such a foam composition according to the invention is characterized in that it is a polyetherimide (PEI) foamed particle foam. The foam according to the invention has, in the form of foam, a glass transition temperature of 180 to 215° C. and cells with an average diameter of less than 2 mm, preferably less than 1 mm, particularly preferably less than 500 μm, most preferably less than 250 μm. This factor is unexpected, first of all, since the intrinsic glass transition temperature of polyesterimides is from 215 to 217°C, and therefore such material cannot be processed into foam from foamed particles by methods known from the state of the art, for example, by the method of underwater granulation.
Согласно изобретению термин "ячейка" описывает область в пеноматериале, которая не содержит материал матрицы, но по меньшей мере частично окружена им. Ячейки при этом называют также порами. В идеальном случае в жестком пенопласте эти поры, соответственно ячейки закрыты (замкнуты), а это в свою очередь означает, что ячейка полностью окружена материалом матрицы пеноматериала. У более мягкого пеноматериала имеются по меньшей мере частично открытые ячейки. Однако их тем не менее можно по расположению неполных стенок, соответственно в предельном случае по расположению ребер идентифицировать как отдельные ячейки. Тем самым можно также определить размер подобных открытых ячеек. Размер одной ячейки можно во многих случаях измерить простым путем, например с помощью микроскопа. С учетом и этих факторов специалист может простым путем выдерживать максимальный размер ячеек в пеноматериале.According to the invention, the term "cell" describes a region in the foam that does not contain matrix material, but is at least partially surrounded by it. Cells are also called pores. Ideally, in a rigid foam, these pores, respectively cells, are closed (closed), which in turn means that the cell is completely surrounded by the foam matrix material. The softer foam has at least partially open cells. However, they can nevertheless be identified by the arrangement of incomplete walls, respectively, in the limiting case, by the arrangement of the ribs, as separate cells. This way you can also determine the size of such open cells. The size of one cell can in many cases be measured in a simple way, for example with a microscope. With these factors in mind, the person skilled in the art can easily maintain the maximum cell size in the foam.
Под вспененной частицей согласно изобретению подразумевается область в пенопласте из вспененных частиц, которая образована в результате вспенивания отдельной невспененной, соответственно предварительно вспененной частицы. Границы между отдельными, соединенными между собой вспененными частицами можно легко различить невооруженным глазом, соответственно определить под световым микроскопом. Такой подход применим прежде всего в том случае, когда граничные поверхности между двумя вспененными частицами хорошо различимы. Поскольку, однако, на практике это условие может не соблюдаться, согласно изобретению используют упрощенный метод, для чего просто на основании диаметра невспененной частицы, общего объема невспененной частицы и объема готового изделия из пенопласта вычисляют теоретический средний диаметр вспененной частицы. Специалисту известно, что у пенопластов из вспененных частиц возможно достижение равномерного распределения вспененных частиц по размерам таким образом, что лишь в краевых зонах изделия из пенопласта появляются незначительные отклонения. Помимо этого преимущество настоящего изобретения состоит в том, что объемная доля незаполненных промежутков между отдельными вспененными частицами настолько мала, что она едва обнаруживается при измерении объема готового изделия из пенопласта. В предпочтительном варианте такие вспененные частицы в готовом пенопласте имеют размеры менее 1 см, особенно предпочтительно менее 0,7 см.According to the invention, a foamed particle is understood to mean an area in a foam of foamed particles which is formed as a result of the foaming of a single non-foamed or pre-foamed particle. The boundaries between the individual, interconnected foam particles can be easily distinguished with the naked eye, respectively determined under a light microscope. This approach is applicable primarily in the case when the boundary surfaces between two foamed particles are clearly distinguishable. Since, however, this condition may not be met in practice, according to the invention a simplified method is used, for which, simply from the diameter of the unfoamed particle, the total volume of the unfoamed particle and the volume of the finished foam product, the theoretical average foam particle diameter is calculated. It is known to the person skilled in the art that with foams made of foamed particles it is possible to achieve a uniform size distribution of the foamed particles in such a way that slight deviations appear only in the edge zones of the foamed product. In addition, the advantage of the present invention is that the volume fraction of unfilled spaces between the individual foam particles is so small that it is barely detectable when measuring the volume of the finished foam product. Preferably, such foam particles in the finished foam have dimensions of less than 1 cm, particularly preferably less than 0.7 cm.
Приведенные выше температуры стеклования согласно изобретению измеряют, если не указано иное, дифференциальной сканирующей калориметрией (ДСК). В этом отношении специалисту известно, что ДСК достаточно информативна только в том случае, когда после первого цикла нагрева до температуры, которая минимум на 25°С выше наиболее высокой температуры стеклования, соответственно плавления, но при этом по меньшей мере на 20°С ниже наиболее низкой температуры разложения материала, образец материала выдерживают при этой температуре в течение по меньшей мере 2 мин. После этого вновь охлаждают до температуры, которая на по меньшей мере 20°С ниже наиболее низкой определяемой температуры стеклования или плавления, при этом скорость охлаждения должна составлять максимум 20°С/мин, предпочтительно максимум 10°С/мин. По истечении последующего времени выдержки длительностью несколько минут затем осуществляют собственно измерение, при котором образец нагревают со скоростью обычно 10°С/мин или менее до температуры, которая на по меньшей мере 20°С выше наиболее высокой температуры плавления или стеклования.The above glass transition temperatures according to the invention are measured, unless otherwise indicated, by differential scanning calorimetry (DSC). In this regard, the person skilled in the art knows that DSC is sufficiently informative only if, after the first cycle of heating to a temperature that is at least 25°C above the highest glass transition temperature, respectively melting point, but at least 20°C below the most low decomposition temperature of the material, the material sample is kept at this temperature for at least 2 minutes. It is then cooled down again to a temperature at least 20° C. below the lowest detectable glass transition or melting point, with a cooling rate of at most 20° C./min, preferably at most 10° C./min. After a subsequent holding time of several minutes, the actual measurement is then carried out, in which the sample is heated at a rate of typically 10°C/min or less to a temperature at least 20°C above the highest melting or glass transition temperature.
В первом альтернативном варианте осуществления изобретения предлагаемый в нем состав для получения пенопласта из вспененных частиц предпочтительно на 80-99,5 масс. % состоит из ПЭИ. Помимо этого такой состав содержит вспенивающий агент в количестве от 0,5 до 10 масс. %, предпочтительно от 1 до 9 масс. %. Кроме того, могут помимо прочего содержаться добавки в количестве от 0 до 10 масс. %, предпочтительно от 1 до 5 масс. %.In the first alternative embodiment of the invention, the composition proposed therein for producing foam from foamed particles is preferably 80-99.5 wt. % consists of PEI. In addition, such a composition contains a foaming agent in an amount of from 0.5 to 10 wt. %, preferably from 1 to 9 wt. %. In addition, among other things, additives can be contained in an amount of from 0 to 10 wt. %, preferably from 1 to 5 wt. %.
Под указанными добавками могут подразумеваться прежде всего антипирены, пластификаторы, пигменты, УФ-стабилизаторы, добавки для получения мелкоячеистого пенопласта, модификаторы ударной вязкости, промотры адгезии, модификаторы реологических свойств, удлинители цепи, волокна и/или наночастицы.Said additives may primarily include fire retardants, plasticizers, pigments, UV stabilizers, fine foam additives, impact modifiers, adhesion promoters, rheology modifiers, chain extenders, fibers and/or nanoparticles.
В качестве антипиренов используются обычно фосфорные соединения, прежде всего фосфаты, фосфины или фосфиты. Приемелемые УФ-стабилизаторы, соответственно поглотители УФ-света общеизвестны специалисту. Обычно в качестве них используются пространственно-затрудненные амины, служащие светостабилизаторами для полимеров, тиувины или триазолы. В качестве модификаторов ударной вязкости обычно используются полимерные частицы, содержащие эластомерную, соответственно мягкую фазу. Речь при этом часто идет о частицах со структурой типа "сердцевина-(оболочка-)оболочка" с наружной оболочкой, которая как таковая максимально слабо сшита и которая в виде чистого полимера обладала бы по меньшей мере минимальной смешиваемостью с ПЭИ. В качестве пигментов возможно в принципе использование всех известных пигментов. Очевидно, что особенно при использовании пигментов в повышенных количествах, как и при использовании всех других добавок в повышенных количествах более 0,1 масс. %, следует проверять их влияние на процесс вспенивания. Такая проверка может проводиться специалистом со сравнительно малыми затратами.Phosphorus compounds, especially phosphates, phosphines or phosphites, are usually used as flame retardants. Suitable UV stabilizers or UV light absorbers are well known to those skilled in the art. Usually hindered amines serving as light stabilizers for polymers, thiuvines or triazoles are used as them. As impact modifiers, polymeric particles containing an elastomeric or soft phase are usually used. These are often core-(shell-)shell particles with an outer shell which, as such, is as weakly crosslinked as possible and which, as a pure polymer, would have at least a minimum miscibility with PEI. As pigments, it is possible in principle to use all known pigments. It is obvious that especially when using pigments in increased quantities, as well as when using all other additives in increased amounts of more than 0.1 wt. %, their effect on the foaming process should be checked. Such verification can be carried out by a person skilled in the art at relatively low cost.
Приемлемые пластификаторы, модификаторы реологических свойств и удлинители цепи общеизвестны специалисту из технологии изготовления пленок, мембран или формованных изделий из ПЭИ или смесей, содержащих ПЭИ, и их использование можно, соответственно, с малыми затратами распространить на получение пенопласта из предлагаемого в изобретении состава.Suitable plasticizers, rheology modifiers and chain extenders are well known to those skilled in the art of making films, membranes or molded articles from PEI or blends containing PEI, and their use can be extended accordingly at low cost to the production of a foam from the composition of the invention.
Под необязательно добавляемыми волокнами обычно подразумеваются известные волокнистые материалы, которые можно добавлять в полимерную композицию. В одном из особенно предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения под волокнами подразумеваются ПЭИ-, ПЭС-, ПФСУ-волокна или смешанные волокна, выбранные из указанных полимеров.By optionally added fibers is usually meant known fibrous materials that can be added to the polymer composition. In a particularly preferred embodiment of the present invention, the fibers are PEI, PES, PFSU fibers or blended fibers selected from the polymers mentioned.
Наночастицы, которые могут быть представлены, например, в форме трубочек, пластинок, стержня, шара или в иной известной форме, обычно представляют собой неорганические материалы. Они могут одновременно выполнять разные функции в готовом пенопласте. Так, в частности, такие частицы действуют в пенопластах отчасти как добавки для получения мелкоячеистого пенопласта. Помимо этого такие частицы могут влиять на механические свойства пенопласта, равно как и на его (газо-)диффузионные свойства. Кроме того, такие частицы дополнительно способствуют приданию трудновоспламеняемости пенопласту.Nanoparticles, which may be in the form of, for example, tubes, plates, rods, spheres, or other known form, are usually inorganic materials. They can simultaneously perform different functions in the finished foam. Thus, in particular, such particles act in foams partly as additives for the production of fine-meshed foam. In addition, such particles can affect the mechanical properties of the foam, as well as its (gas-)diffusion properties. In addition, such particles further contribute to making the foam less flammable.
Наряду с указанными наночастицами можно также в качестве добавок для получения мелкоячеистого пенопласта добавлять микрочастицы или малосмешивающиеся, фазоразделяющие полимеры. При этом описанные полимеры следует при рассмотрении предлагаемого в изобретении состава рассматривать отдельно от других добавок для получения мелкоячеистого пенопласта, поскольку они оказывают влияние в первую очередь на механические свойства пенопласта, вязкость расплава предлагаемого в изобретении состава и тем самым на условия вспенивания. Дополнительное действие фазоразделяющего полимера в качестве добавки для получения мелкоячеистого пенопласта является дополнительным желательным, но в данном случае не основным действием этого компонента. По этой причине такие дополнительные полимеры в общем балансе указываются выше отдельно от остальных добавок.In addition to said nanoparticles, it is also possible to add microparticles or poorly miscible, phase-separating polymers as additives for the production of fine-meshed foam. However, the described polymers should be considered separately from other additives for the production of fine-mesh foam when considering the composition according to the invention, since they primarily affect the mechanical properties of the foam, the melt viscosity of the composition according to the invention and thus on the foaming conditions. The additional action of the phase separating polymer as an additive for the production of fine mesh foam is an additional desirable, but in this case not the main action of this component. For this reason, such additional polymers in the overall balance are listed above separately from other additives.
В добавках необязательно может также содержаться еще один полимерный компонент в количестве до 9 масс. % для регулирования физических свойств. Такие дополнительные полимеры могут представлять собой, например, полиамиды, полиолефины, прежде всего полипропилен, сложные полиэфиры, прежде всего полиэтилентерефталат, полимеры на основе серы, такие, например, как полисульфон, ПФСУ, ПЭС или поли(мет)акрилимид.Additives optionally may also contain another polymer component in an amount up to 9 wt. % to control the physical properties. Such additional polymers can be, for example, polyamides, polyolefins, in particular polypropylene, polyesters, in particular polyethylene terephthalate, sulfur-based polymers such as, for example, polysulfone, PFSU, PES or poly(meth)acrylimide.
Выбор вспенивающих агентов является сравнительно свободным и определяется для специалиста прежде всего выбранным методом вспенивания, растворимостью в полимере и температурой вспенивания. Для применения в качестве вспенивающих агентов пригодны, например, спирты, такие, например, как изопропанол или бутанол, кетоны, такие как ацетон или метилэтилкетон, алканы, такие как изо- или н-бутан, соответственно изо- или н-пентан, гексан, гептан или октан, алкены, такие, например, как пентен, гексен, гептен или октен, СО2, N2, вода, простые эфиры, такие, например, как диэтиловый эфир, альдегиды, такие, например, как формальдегид или пропаналь, фтор(хлор)углеводороды, химические вспенивающие агенты или смеси из нескольких этих веществ.The choice of blowing agents is relatively free and is determined for the expert primarily by the chosen method of foaming, solubility in the polymer and foaming temperature. Suitable blowing agents are, for example, alcohols, such as, for example, isopropanol or butanol, ketones, such as acetone or methyl ethyl ketone, alkanes, such as iso- or n-butane, iso- or n-pentane, hexane, heptane or octane, alkenes such as, for example, pentene, hexene, heptene or octene, CO 2 , N 2 , water, ethers, such as, for example, diethyl ether, aldehydes, such as, for example, formaldehyde or propanal, fluorine (chlorine)hydrocarbons, chemical blowing agents or mixtures of several of these substances.
Под химическими вспенивающими агентами подразумеваются малолетучие или нелетучие вещества, которые химически разлагаются в условиях вспенивания и образуют при этом собственно вспенивающие агенты. Одним из простых примеров таких вспенивающих агентов является трет-бутанол, который в условиях вспенивания образует изобутен и воду. Другими примерами являются NаНСО3, лимонная кислота, соответственно ее производные, азодикарбонамид, соответственно полученные исходя из него соединения, толуолсульфонилгидразин, окси-бис-(бензосульфогидроазид) или 5-фенилтетразол.By chemical blowing agents are meant low volatile or non-volatile substances which chemically decompose under the foaming conditions and thereby form the actual blowing agents. One simple example of such blowing agents is tert-butanol, which forms isobutene and water under foaming conditions. Further examples are NaHCO 3 , citric acid or its derivatives, azodicarbonamide or compounds derived from it, toluenesulfonylhydrazine, hydroxybis-(benzosulfohydroazide) or 5-phenyltetrazole.
В предпочтительном варианте предлагаемый в изобретении пенопласт из вспененных частиц имеет прочность при растяжении согласно стандарту ISO 1926 более 0,5 МПа, относительное удлинение при разрыве согласно стандарту ISO 1926 от 8 до 12%, модуль упругости при сдвиге согласно стандарту ASTM С273 при комнатной температуре более 8 МПа, прочность при сдвиге согласно стандарту ASTM С273 при комнатной температуре более 0,45 МПа, модуль упругости при сжатии согласно стандарту ISO 844 при комнатной температуре более 13 МПа и прочность при сжатии согласно стандарту ISO 844 при комнатной температуре более 0,4 МПа. При применении описанного ниже способа получения пенопласта из вспененных частиц для специалиста представляется простым достижение таких механических свойств с получением пенопласта с соответствующими изобретению температурой стеклования и размером ячеек. Помимо этого при создании изобретения неожиданно было также установлено, что предлагаемый в нем пенопласт из вспененных частиц удовлетворяет противопожарным нормам, соответственно обладает противопожарными свойствами согласно FAR 25.852, которые имеют важное значение в авиационной промышленности, прежде всего для применения внутри летательного аппарата.In a preferred embodiment, the foamed particles according to the invention have a tensile strength according to ISO 1926 of more than 0.5 MPa, an elongation at break according to ISO 1926 from 8 to 12%, a shear modulus according to ASTM C273 at room temperature of more than 8 MPa, ASTM C273 shear strength at room temperature over 0.45 MPa, ISO 844 compressive modulus at room temperature over 13 MPa, and ISO 844 compressive strength at room temperature over 0.4 MPa. Using the method described below for producing a foam from foamed particles, it is easy for a person skilled in the art to achieve such mechanical properties to obtain a foam with a glass transition temperature and cell size corresponding to the invention. In addition, it has also surprisingly been found in the course of the invention that the expanded particle foam according to the invention satisfies the fire safety regulations and therefore has the fire safety properties according to FAR 25.852, which are important in the aviation industry, especially for use inside an aircraft.
Кроме того, крайне неожиданным является тот факт, что предлагаемый в изобретении пенопласт из вспененных частиц точно так же обладает всеми необходимыми свойствами материала, которые являются предпосылкой для его применения внутри самолета, как и соответствующий пенопласт в виде листов. К ПМИ, например, этот факт не относится, поскольку этот полиметакрилимид удовлетворяет необходимым условиям в виде листового изделия из блочного пенопласта, тогда как пенопласт из вспененных частиц часто обладает худшими механическими свойствами, чем блочный пенопласт. В качестве особенно неожиданного преимущества было, кроме того, установлено, что у подобного пенопласта из вспененных частиц в отличие от блочного пенопласта не имеется сколько-нибудь выраженной или вовсе никакой ориентации ячеек. Благодаря этому пенопласт из вспененных частиц проявляет предпочтительные во многих случаях изотропные механические свойства, тогда как соответствующий блочный пенопласт часто обладает анизотропными механическими свойствами в том отношении, что они в одной плоскости и вдоль перпендикулярной ей оси различны. В зависимости от специального применения наличие изотропных механических свойств может оказаться вполне предпочтительным, прежде всего в том случае, когда сжимающие нагрузки равномерно прикладываются со всех направлений.In addition, it is extremely surprising that the foamed particles according to the invention have all the necessary material properties that are a prerequisite for its use inside an aircraft, just like the corresponding foam in the form of sheets. For PMI, for example, this is not the case, since this polymethacrylimide satisfies the required conditions as a slab foam sheet, while foamed particles often have poorer mechanical properties than slab foam. As a particularly surprising advantage, it has also been found that such a foam of expanded particles, in contrast to a block foam, does not have any pronounced or no cell orientation. As a result, the expanded particle foam exhibits isotropic mechanical properties that are advantageous in many cases, while the corresponding slab foam often has anisotropic mechanical properties in that they are different in one plane and along an axis perpendicular to it. Depending on the specific application, isotropic mechanical properties can be quite advantageous, especially when compressive loads are uniformly applied from all directions.
В предпочтительном варианте предлагаемые в изобретении пенопласты имеют степень вспенивания, которая соответствует уменьшению плотности по сравнению с невспененным материалом на величину от 1 до 98%, предпочтительно от 50 до 97%, особенно предпочтительно от 70 до 95%. В предпочтительном варианте такой пенопласт имеет плотность от 20 до 1000 кг/м3, предпочтительно от 40 до 250 кг/м3, особенно предпочтительно от 50 до 150 кг/м3.Preferably, the foams according to the invention have a degree of foaming which corresponds to a reduction in density compared to the non-foamed material by 1 to 98%, preferably 50 to 97%, particularly preferably 70 to 95%. Preferably, such a foam has a density of 20 to 1000 kg/m 3 , preferably 40 to 250 kg/m 3 , particularly preferably 50 to 150 kg/m 3 .
Наряду с предлагаемым в изобретении пенопластом из вспененных частиц объектом настоящего изобретения являются способы его получения.In addition to the foamed particles according to the invention, the subject of the present invention are processes for its production.
Принципиально существует два предпочтительных подхода к получению предлагаемых в изобретении ПЭИ-пенопластов из вспененных частиц. В первом варианте состав, содержащий ПЭИ в количестве от 80 до 99,5 масс. %, вспенивающий агент в количестве от 0,5 до 10 масс. % и добавки в количестве от 0 до 10 масс. %, перерабатывают на экстр уд ере с перфорированной плитой во вспененный, соответственно вспениваемый гранулят. При этом температуры между загрузочной зоной и концом шнека составляют от 180 до 380°С, в другом варианте от 320 до 400°С. Помимо этого на этом участке большей частью отсутствует однородная температура, а вместо этого имеется температурный градиент с возрастанием температуры в направлении перемещения расплава полимера. Температура перфорированной плиты составляет при этом от 250 до 350°С, а температура расплава (массы) при выходе через перфорированную плиту составляет от 230 до 360°С. При этом в экструдере обычно происходит наполнение вспенивающим агентом. Гранулят затем вспенивается при выходе из перфорированной плиты, если давление в процессе подводного гранулирования ниже, чем сила расширения вспенивающего агента. Вспененный таким путем гранулят затем в предпочтительном варианте перерабатывают далее в пенопласт из вспененных частиц.In principle, there are two preferred approaches to the production of the PEI foams of the invention from foamed particles. In the first variant, a composition containing PEI in an amount of 80 to 99.5 wt. %, foaming agent in an amount of from 0.5 to 10 wt. % and additives in an amount of from 0 to 10 wt. %, are processed on an extruder with a perforated plate into a foamed or foamable granulate. The temperature between the loading area and the end of the screw is from 180 to 380°C, in another embodiment, from 320 to 400°C. In addition, this area for the most part does not have a uniform temperature, but instead there is a temperature gradient with increasing temperature in the direction of movement of the polymer melt. The temperature of the perforated plate is in this case from 250 to 350°C, and the temperature of the melt (mass) when exiting through the perforated plate is from 230 to 360°C. In this case, the extruder is usually filled with a blowing agent. The granulate then foams as it exits the perforated plate if the pressure in the underwater granulation process is lower than the expansion force of the blowing agent. The foamed granulate in this way is then preferably further processed into foamed particles.
В одной из модификаций этого варианта состав можно при выходе из экструдера направлять в гранулятор для подводного гранулирования. При этом такой гранулятор рассчитан на работу с таким сочетанием из температуры и давления, при котором предотвращается вспенивание. При таком подходе получают наполненный вспенивающим агентом гранулят, который позже можно вспенивать путем повторного подвода энергии до требуемой плотности и/или подвергать при необходимости с формованием дальнейшей переработке в изделие из пенопласта из вспененных частиц. Подвод необходимой для предварительного вспенивания энергии может осуществляться путем контактного нагрева, например в печи с циркуляцией воздуха, или путем радиационного нагрева инфракрасным или микроволновым излучением.In one modification of this embodiment, the composition can be sent to the granulator for underwater granulation when leaving the extruder. Moreover, such a granulator is designed to work with such a combination of temperature and pressure at which foaming is prevented. With this approach, a blowing agent-filled granulate is obtained which can later be expanded by re-energizing to the desired density and/or subjected, if necessary, with molding to further processing into a foamed particle product. The supply of energy required for pre-foaming can be carried out by contact heating, for example in an air circulation oven, or by radiant heating with infrared or microwave radiation.
Во втором варианте для получения ПЭИ-пенопласта из вспененных частиц состав, содержащий ПЭИ в количестве от 90 до 100 масс. % и добавки в количестве от 0 до 10 масс. %, также сначала перерабатывают на экструдере с перфорированной плитой в гранулят, который, однако, при этом не содержит вспенивающий агент. В данном случае температуры между загрузочной зоной и концом шнека, вновь необязательно однородные на протяжении этого участка, и составляют от 180 до 380°С, а также составляют от 320 до 400°С. Равным образом температура перфорированной плиты составляет от 250 до 350°С, а температура расплава (массы) при выходе через перфорированную плиту составляет от 230 до 360°С. В данном варианте к грануляту в последующем в автоклаве добавляют вспенивающий агент в таком количестве, чтобы затем его содержание в грануляте составляло от 0,5 до 10 масс. %. После этого гранулят, содержащий вспенивающий агент, можно вспенивать путем сброса давления и/или путем нагрева до температуры свыше 200°С с получением пенопласта из вспененных частиц.In the second variant, to obtain PEI foam from foamed particles, a composition containing PEI in an amount of from 90 to 100 wt. % and additives in an amount of from 0 to 10 wt. %, are also first processed on a perforated plate extruder into granules, which, however, do not contain a blowing agent. In this case, the temperatures between the loading zone and the end of the screw, again not necessarily uniform throughout this section, are from 180 to 380°C, and also range from 320 to 400°C. Similarly, the temperature of the perforated plate is from 250 to 350°C, and the temperature of the melt (mass) when exiting through the perforated plate is from 230 to 360°C. In this embodiment, a foaming agent is subsequently added to the granulate in an autoclave in such an amount that its content in the granulate then ranges from 0.5 to 10 wt. %. Thereafter, the blowing agent-containing granulate can be expanded by releasing the pressure and/or by heating to a temperature above 200° C. to form a foam of foamed particles.
Что касается собственно вспенивания, то специалисту известны принципиально разные методы вспенивания полимерных композиций, каковые методы и прежде всего методы получения термопластичных пенопластов применимы к предлагаемому в изобретении составу. Так, например, предлагаемый в изобретении состав можно вспенивать при температуре от 150 до 250°С и давлении от 0,1 до 2 бар. В предпочтительном варианте собственно вспенивание, если оно происходит не вслед за экструзией, осуществляется при температуре от 180 до 230°С в атмосфере с нормальным давлением.With regard to the actual foaming, the specialist knows fundamentally different methods for foaming polymer compositions, which methods and, above all, methods for obtaining thermoplastic foams are applicable to the composition proposed in the invention. Thus, for example, the composition according to the invention can be foamed at a temperature of from 150 to 250° C. and a pressure of from 0.1 to 2 bar. In a preferred embodiment, the actual foaming, if it does not follow the extrusion, is carried out at a temperature of from 180 to 230°C in an atmosphere with normal pressure.
В варианте с последующим добавлением вспенивающего агента состав еще без вспенивающего агента наполняют им в автоклаве при температуре, например, в пределах от 20 до 120°С и давлении, например, в пределах от 30 до 100 бар и затем путем снижения давления и повышения температуры до температуры вспенивания вспенивают в автоклаве. Альтернативно этому наполненный вспенивающим агентом состав охлаждают в автоклаве и извлекают из него после охлаждения. Такой состав можно затем вспенивать позже путем нагрева до температуры вспенивания. Вспенивание можно также осуществлять, например, с дополнительным формованием или в сочетании с другими элементами, такими как вставки или покровные слои.In the variant followed by the addition of a blowing agent, the composition is filled with blowing agent without blowing agent in an autoclave at a temperature, for example, in the range from 20 to 120 ° C and a pressure, for example, in the range from 30 to 100 bar and then by reducing the pressure and increasing the temperature to foaming temperatures are foamed in an autoclave. Alternatively, the composition filled with blowing agent is cooled in an autoclave and removed from it after cooling. Such a composition can then be foamed later by heating to the foaming temperature. Foaming can also be carried out, for example, with post-molding or in combination with other elements such as inserts or cover layers.
В особенно предпочтительном варианте полученный пенопласт из вспененных частиц вне зависимости от применяемого способа его получения затем склеивают, сшивают или сваривают с покровными материалами. Термин "сваривают" означает при этом, что при нагреве компонентов возникает материальное замыкание, соответственно адгезия между материалами, например в результате частичного заполнения открытых пор на поверхности пенопласта покровным материалом.In a particularly preferred embodiment, the resulting foam particle, regardless of the method used for its production, is then glued, sewn or welded with coating materials. The term "weld" here means that when the components are heated, a material closure, respectively adhesion between the materials, occurs, for example, as a result of partial filling of open pores on the surface of the foam with a covering material.
Под покровным материалом может подразумеваться дерево, металлы, декоративные пленки, композитные материалы, препреги или иные известные материалы.The cover material may include wood, metals, decorative films, composite materials, prepregs, or other known materials.
При проводимом в последующем вспенивании применяемого материала, например после наполнения вспенивающим агентом в автоклаве, полученный пенопласт из вспененных частиц можно также в альтернативном варианте вспенивать в присутствии покровного материала таким образом, что он соединяется с пенопластом путем склеивания или сваривания с ним.In the subsequent foaming of the material used, for example after filling with a blowing agent in an autoclave, the resulting foam of the foamed particles can also alternatively be foamed in the presence of a coating material in such a way that it is connected to the foam by gluing or welding with it.
В варианте, в котором наполнение вспенивающим агентом происходит в экструдере, ПЭИ можно также в альтернативном варианте при выходе из экструдера подавать в форму, которая при необходимости может быть обогреваемой и в которой при необходимости могут содержаться покровные материалы. При этом вспенивание происходит с одновременным формообразованием с образованием формованного изделия из пенопласта из вспененных частиц, соответственно с получением формованного комбинированного материала. Альтернативно этому состав можно при выходе из экструдера направлять в устройство для литья под давлением со вспениванием. В этом устройстве затем происходит вспенивание с непосредственным формообразованием.In the embodiment in which the filling of the blowing agent takes place in the extruder, the PEI can also alternatively be fed into a mold at the outlet of the extruder, which can optionally be heated and which can optionally contain coating materials. In this case, foaming occurs with simultaneous shaping with the formation of a molded product made of foam from foamed particles, respectively, with the formation of a molded composite material. Alternatively, the composition can be fed into a foam injection molding machine as it exits the extruder. In this device foaming with direct shaping then takes place.
Вне зависимости от используемых вариантов можно в процессе вспенивания снабжать пенопласты из вспененных частиц или комбинированные материалы вставками и/или можно создавать каналы в пенопласте из вспененных частиц.Regardless of the options used, it is possible to provide foamed particles or composite materials with inserts during the foaming process and/or it is possible to create channels in the foamed particles.
Предлагаемые в изобретении пенопласты, соответственно полученные предлагаемым в изобретении способом пенопласты находят применение в конструкции летательных аппаратов, включая космические летательные аппараты, прежде всего внутри или снаружи них. Такое применение может при этом охватывать использование пенопластов из вспененных частиц, полученных предлагаемыми в изобретении способами или же другими способами, равно как и использование полученных из них комбинированных материалов. Предлагаемые в изобретении пенопласты прежде всего благодаря их трудновоспламеняемости можно также монтировать во внутреннем пространстве или салоне этих летательных аппаратов.The foams according to the invention, respectively the foams obtained according to the invention, find use in the construction of aircraft, including spacecraft, especially inside or outside them. Such use may in this case cover the use of foams from foam particles obtained by the methods of the invention or by other methods, as well as the use of composite materials obtained from them. The foams according to the invention can also be installed in the interior or cabin of these aircraft, primarily due to their low flammability.
Главным образом чистые ПЭИ-пенопласты из вспененных частиц пригодны прежде всего для их установки во внутренней части летательного аппарата. При этом термин "летательный аппарат" прежде всего наряду с реактивными самолетами или легкими самолетами охватывает также вертолеты или даже космические летательные аппараты. Примерами применения во внутреннем пространстве подобного летательного аппарата являются откидные столики на задней стороне впередистоящих сидений пассажирского самолета, набивка сиденья или перегородки, а также, например, в расположенных внутри дверях.Mainly pure PEI-foams from foamed particles are suitable primarily for their installation in the interior of the aircraft. In addition to jet aircraft or light aircraft, the term "aircraft" primarily also includes helicopters or even spacecraft. Examples of applications in the interior of such an aircraft are folding tables on the rear side of the forward seats of a passenger aircraft, seat or bulkhead padding, and also, for example, in internal doors.
Пенопласты из вспененных частиц на основе смеси, содержащей ПЭИ, помимо этого пригодны также для установки в наружной части летательного аппарата. Под наружной частью при этом подразумевается не только применение в качестве наполнителя в наружной обшивке летательного аппарата, но и прежде всего также в носовой части самолета, в хвостовой части, в крыльях, в наружных дверях, в воздушных рулях или в несущих винтах.Foams of foamed particles based on a mixture containing PEI, in addition, are also suitable for installation in the outer part of the aircraft. Under the outer part here is meant not only the use as a filler in the outer skin of the aircraft, but especially also in the nose of the aircraft, in the tail, in wings, in external doors, in air control surfaces or in rotors.
Claims (6)
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP17187663 | 2017-08-24 | ||
| EP17187663.4 | 2017-08-24 | ||
| PCT/EP2018/072392 WO2019038213A1 (en) | 2017-08-24 | 2018-08-20 | Pei particle foams for applications in aviation interiors |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2020111351A RU2020111351A (en) | 2021-09-24 |
| RU2020111351A3 RU2020111351A3 (en) | 2021-09-28 |
| RU2777619C2 true RU2777619C2 (en) | 2022-08-08 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4A (en) * | 1836-08-10 | Stock | ||
| EP0411437B1 (en) * | 1989-08-03 | 1995-09-27 | BASF Aktiengesellschaft | Process for producing expansible granulates and foam obtained thereby |
| RU2518862C1 (en) * | 2007-05-18 | 2014-06-10 | ВЕРСАЛИС С.п.А. | Method of continuous obtaining of foamed granules based on thermoplastic polymers and particles of polymer composition thereof obtained |
| EP3202837A1 (en) * | 2014-09-30 | 2017-08-09 | Sekisui Plastics Co., Ltd. | Bead foam molded body, resin foam particles, method for producing resin foam particles, foamable resin particles and method for producing bead foam molded body |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4A (en) * | 1836-08-10 | Stock | ||
| EP0411437B1 (en) * | 1989-08-03 | 1995-09-27 | BASF Aktiengesellschaft | Process for producing expansible granulates and foam obtained thereby |
| RU2518862C1 (en) * | 2007-05-18 | 2014-06-10 | ВЕРСАЛИС С.п.А. | Method of continuous obtaining of foamed granules based on thermoplastic polymers and particles of polymer composition thereof obtained |
| EP3202837A1 (en) * | 2014-09-30 | 2017-08-09 | Sekisui Plastics Co., Ltd. | Bead foam molded body, resin foam particles, method for producing resin foam particles, foamable resin particles and method for producing bead foam molded body |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR102628067B1 (en) | PEI particle foam for application inside aircraft | |
| US11485832B2 (en) | High-temperature foams with reduced resin absorption for producing sandwich materials | |
| US20210095092A1 (en) | Pesu particle foams for applications in aviation interiors | |
| KR20200087778A (en) | PES-PPSU blend as base of foam | |
| RU2777619C2 (en) | Pei-foams made of foamed particles for use inside aircraft | |
| CA3172181A1 (en) | Pei or pei-peek particle foams for applications in lightweight construction | |
| US20230242729A1 (en) | Pei particle foams with defined residual blowing agent content | |
| RU2784396C2 (en) | High-temperature polyfoams with reduced resin absorption for manufacture of multilayered structure materials |