Изделие и способ производства пеносмеси стирольного полимера и полиолефина низкой плотности

Изделие и способ производства пеносмеси стирольного полимера и полиолефина низкой плотности

Реферат

Заявление приоритета

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

Область техники

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

Уровень техники

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

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

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

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

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

Суть изобретения

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

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

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

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

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

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

Подробное описание

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Примерами α-олефинов являются, например, α-олефины, содержащие от 3 до 20, предпочтительно от 3 до 12, более предпочтительно, от 3 до 8 атомов углерода. Особенно приемлемыми являются этилен, пропилен, бутен-1,4-метил-1-пентен, гексен-1 или октен-1 или этилен в комбинации с одним или несколькими соединениями из пропилена, бутен-1,4-метил-1-пентена, гексена-1 или октена-1. Такие α-олефины не содержат ароматических, затрудненных алифатических или циклоалифатических остатков. Другой