Способ получения пенопласта Советский патент 1979 года по МПК C08J9/30 

Изобретение касается получения пенопластов, в частности получения эластичных пенопластов из поливинилхлорида, которые могут применять ся в качестве эластичных вспененньгх .прокладок в крышках для тары, а так же подложек для ковров или обивочного материала. Известны способы получения пенопластов путем насыщения поливинилхлоридного пластиэоля инертными газами . Пластизоль из бункера насосом под давлением 14-28 атм транспортируется по трубе в смеситель 1,На пути движения к смесителю в пластизоль из баллона через ротаметр пода ется инертный газ под давлением 2035 атм. В смесителе происходит разбивание больших пузырьков газа. Известен способ получения пенопласта путем насыщения поливинилхло ридного пластйзоля газами в тонкой турбулизованной пленке, перемещающейся по стенке аппарата с помощью ротора различного типа 2. Недостатками этих способов получения пенопластов является необходимость применения специального обо рудования сложной конструкции или высоких давлений при насыщении. Известен также способ получения пенопластов, по которому насыщение поливинилхлоридного пластйзоля осуществляют в виде тонких струек, на которые он разбивается при прохождении через распылительный патрубок с отверстиями, навстречу потоку газа, диспергированного с помощью решетки 13 . Недостатком такого способа является применение при насыщении высо кого давления газовой смеси (150 атм), что приводит к еще более высоким требованиям по эксплуатации аппарата. Кроме того, для приготовления и циркуляции газовой смеси высокого давления в системе необходима установка специального оборудовйния для приготовления смеси, хранения (газгольдера) и перекачивания ее (рециркуляции). Известен и другой способ получения пенопласта путем механического вбивания инертного газа, предпочтительно воздуха, в поливинилхлоридный пластизоль 4. Пластиэоль и воздух непрерывно поступают в смесиаельную головку. где благодаря сдвиговым усилиям мно гочисленных штифтов, расположенных на поверхности ротора и статора, пр небольших давлениях воздуха порядка 2-4 атм происходит разбивание смеси пластизоля и воздуха в мелкую пену. Однако способ получения пенопласта методом механического вбивания воздуха в пластизоль при неболь ших давлениях имеет существенные не достатки. Из-за применения высоких скоростей вращения ротора в смесителе, необходимых для получения пенопласта с низкой кажущейся плотностью, происходит разогрев вала ротора в уплотнительных втулках смесительной головки, что при водит к преждевременному гелеоб раэованию поливинилхлоридного пластизоля около уплотнительных втулок. Это снижает производительность процесса и ухудшает качество получаемого пенопласта вследствие загрязнения его кусками зажелатинизированного материала, остановки ротора смесителя и частой его чистки. Ближайшим по технической сущности к изобретению является известный способ получения пенопласта, включающий насыщение пластификатора инертным газом, смешение его с поли винилхлорилной смолой, слив пены в форму или на транспортер и ее прогрев 5 . По этому способу пластификатор под высоким давлением и при перемешивании абсорбирует инертный газ, и затем под тем же давлением насыщенный инертным газом пластификатор пе редавливается по трубопроводу в дру гой аппарат, находящийся под высоким давлением и снабженный механическим перемешивающим устройством. В этот аппарат также под высоким давлением вводят поливинилхлоридную смолу (ПВХ), перемешивают с пла тификатором, насыщают инертным газом, после чего насыщенный инертным газом пластизоль выдавливают из аппарата под высоким давлением ,который вспенивается при снятии давления и желатинизируется при нагревании , Однако такой способ имеет cyuieственные недостатки, так как предлагает насыщение пластификатора инертным газом, введение ПВХ, прово дить под высоким давлением в специальном, сложном при эксплуатации, оборудовании, работающей под высоким давлением. Кроме того, для получения по это му способу пластизоля, насы1ценного ннертЕ{ым газом, процесс необходимо осуществлять в различных аппаратах, ;:набже1 ных трубопроволами, насосами Д лителями, м.Ю ..теремчатыми П1тота -и , олотниковыми распределителями и ругой арматурой. Цель изобретения - упрощение техологического процесса получения поивинилхлоридного пенопласта. Эта цель достигается тем, что пластификатор берут в смеси с поверхностно-активным веществом при весовом соотношении 1:0,02-0,10 соответственно, насыщение инертным газом осуществляют путем аэрогидродинамического вбивания при вертикальном вибрационном воздействии на смесь в течение 3-10 мин, и смесь пены с поливинилхлоридной смолой подвергают дополнительному аэрогидродинамическому воздействию в течение 3-10 мин. В качестве инертного газа используют азот, воздух, углекислый газ и другие инертные газы. Предпочтительно использовать воздух, так как он наиболее доступный и дешевйй, В качестве поверхностно-активного вещества могут быть использованы, например, ПАВ кремнийорганического типа, диоктиловый эфир натриевой соли сульфоянтарной кислоты, алкилбензолсульфонат калия, фосфатид или др., однако предпочтительно использовать ПАВ кремнийорганического типа, При введении ПАВ менее 0,02 вес.ч, смесь пластификатора с ПАВ не достигает достаточной степени вспенивания (пенопласт будет иметь низкие физико-механические показатели) , введение ПАВ более 0,10 вес.ч. нецелесообразно, так как при этом не улучшается вспенивание смеси. Готовый пенопласт в зависимости от количества используемого поверхностно-активного вещества (ПАВ) имеет кажущуюся плотность от 500 кг/м до 800 кг/м. В качестве пластификатора могут быть использованы, например, диоктилфталат, дибутилфталат, бутилбензилфталат, диоктиладипинат, трикрезилфосфат и др. Пластификатор и поверхностно-активное вещество (ПАВ), или смеси пластификаторов и смеси ПАВ загружают в емкость до 1/4 ее объема. Затем в эту емкость сверху подают из компрессора воздух под давлением 0,5-1 ати и включают виброэлектродинамический стенд (ВЭДС). При этом производят аэрогидродинамическое смешение пластификатора с ПАВ и вбивание воздуха в смесь пластификатора и ПАВ, а избыток подаваемого воздуха отводят в атмосферу. При вбивании инертного газа в смесь пластификатор-ПАВ образуется мелкая однородная пена пластификатора, плотность которой яаБисит от

количества ПАВ, процесс вбивания ведут н течение 3-10 мин.

Время аэрогидродинамического вбивания инертного газа не может быть меньше 3 мин, так как в этом случае не достигается нужной равномерности пены, увеличение времени более 10 мин нецелесообразно, так как не улучшает однородности пены.

По достижении вспененным пластификатором половины или 3/4 объема емкости в последнюю загружают поливинилхлорид, на ВЭДС смешивают поливинилхлорид (ПВХ) со вспененным пластификатором и продолжают вбивание воздуха в пластизоль в течение 3-10 мин до достижения гомогенного смешения поливинилхлорида с вспененным пластификатором и получения вспененного пластизоля с мелкой, однородной структурой.

Затем вспененный пластизоль сливают в форму или на транспортер (ленту) и прогревают конвекционным нагревом до получения эластичного поливинилхлоридного пенопласта.

Пример 1, ПВХ-пластизоль готовится по следующей рецептуре:

ПВХ100 вес.ч.

Диоктилфталат 90 вес.ч.

Кремнийорганический ПАВ « б вес.ч.

Пластификатор и кремнийорганическое ПАВ загружают в емкость до 1/4 ее объема.

Затем в эту емкость подают возду из компрессора под давлением 0,51 ати и включают виброэлектродинамический стенд. При этом производят смешение пластификатора с ПАВ и аэргидродинамическое вбивание воздуха в смесь пластификатора и ПАВ, а избыток подаваемого воздуха отводят в атмосферу.

Режим вбивания воздуха в смесь

Частота вибрации, Гц 63

Ускорение, см/сек 16

Время,мин5

Температура,°С24

Емкость стакана, см 800.

Через 5 мин образуется мелкая однородная пена пластификатора, которая занимает 3/4 объема емкости; затем в емкость загружают ПВХ и на ВЭДС продолжают смешение ПВХ с пеной пластификатора и вбивание воздуха в пластизоль- в течение 3-5 мин до достижения равномерного гомогенного смешения ПВХ с вспененным пластификатором и получения вспененного пластизоля с мелкой, однородной структурой. ,

Вспененный пластизоль сливают в форму и прогревают конвекционным нагревом для отверждения сырой пены и получения эластичного поливинилхлоридного пенопласта.

Пример 2. ПВХ-пластизоль готовится по рецептуре, вес.ч.

ПВХ100

Пластификатор-Диоктилфталат80Кремнийорганическое ПАВ10. Режим приготовления вспененного пластизоля такой же, как и в-примере 1.

Режим вбивания воздуха с помощью вибрационного привода

Частота вибрации, Гц

66 20 4 Ускорение, см/сек

0

Время, мин

Температура,°С

22

Емкость стакана, см 1500.

Структура полученного пенопласта равномерная, мелкоячеистая.

5

Пример 3. ПВХ-пластизоль готовится по рецептуре, вес.ч,

ПВХ100

Пластификаторы:

Диоктилфталат45

0

Трикрезилфосфат45

Кремнийорганическое ПАВ 2,0.

Режим вбивания воздуха с помощью вибрационного привода

61

Частота вибрации, Гц

5

. 3

2500 18

Емкость стакана, см

Ускорение, см/сек 7 24.

Время, мин

Температура,С

Пример 4 (контрольный).

0

Пластизоль готовится по следующей рецептуре, вес.ч.

ПВХ100

Диоктилфталат90.

В автоклав загружают диоктилфталат, плотно закрывают крышкой и дают

5 в автоклав углекислый газ под давлением 10 кг/см Насыщение пластификатора проводят в течение 20 мин при температуре 15с. Затем в другой автоклав под давлением 9 кг/см заг0ружают ПВХ и передавливают из первого автоклава во второй автоклав насыщенный пластификатор. При передавливании пластификатора включают мешалку во втором автоклаве и произ5водят перемешивание ПВХ с насыщенным пластификатором под давлением 10 кг/см. Затем давление снимают, проводят желатинизацию полученной пены и получают пенопласт.

0

В таблице приведены физико-технические свойства пенопласта, полученного в 1-4 примерах.

55

60

65

80

0,8

200 7 Таким образом, при получении контрольного образца ПВХ-пенопласта насыщение пластификатора инертным газом происходит при высоком давлении (10 кг/см) в аппарате-автоклаве, а для получения ПВХ-пенопласта методом гидродинамического вбивания воздуха в пластификатор может быть .использована любая емкость, не рассчитанная на давление, а давление, применяемое в этом процессе при воп нивании, не превышает 0,5-1 кг/см. Кгикущаяся плотность образцов ПВХ пенопласта, полученных методом гидр динамического вбивания воздуха, сос тавляет 500-800 кг/м что соответст вует прямому назначению ПВХ-пенопласта - использованию э качестве подложки для ковров, Контрольный образец, имеющий пло ность 200 кг/м для этих целей не может быть использовав, так как буд сминаться под нагрузкой, а верхний слой ковра - продавливается. Использование предложенного способа получения пенопласта по сравнению с известным обеспечивает преимущество, заключающееся в том, что пенопласт получают без применения давления в одном аппарате и исключаются аппараты под высоким давлени ем. 8 Формула изобретения Способ получения пенопласта, включгиощий насыщение пластификатора инертным газом, смешение его с поливинилхлоридной смолой, слив пены в форму или на транспортер и ее прогрев, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологического процесса, пластификатор берут в смеси с поверхностно-активным веществом при весовом соотно1иении 1:0,02-0,10 соответственно, насыщение инертным газом осуществляют путем аэрогидродинамического вбивания при вертикальном вибрационном воздействии на смесь в течение 5-10 мин, и смесь пены с поливинилхлоридной смолой подверггиот дополнительному аэрогидродинамическому воздействию в течение 3-10 мин. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент Англии № 777237, кл. 2(6) Р, опублик. 1959. 2,Патент Франции 1272132, кл. 29 в, опублик. 1962. 3.Патент ФРГ 1141440, кл. 39 а , 27/00, опублик. 1971. 4,Патент Швейцарии № 473602, С 08 f 47/00, опублик. 1969. 5. Патент ФРГ 1065169, кл. 39 в, 22/06, опублик. 1966.