Способ получения пенапласта
1
О П И C А Н И Е ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских социалистических Республик К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 03.03.76 (21) 2330150/05 (51) М, Кл. С 08J 9/30 с присоединением заявки № ГосУАаРственный комет т (23) Приоритет Совета Министров СССР по депаи изобретеиий и открытий (53) УДК 678.743,22:62-405.8 (088.8) Опубликовано 15.04.77. Бюллетень № 14 Дата опубликования описания 1б.05.77 (72) Авторы изобретения И. П. Ротенберг, Б. Б. Птичкин, A. А. Федоров, Н. С. Дубовская, E. Н. Хоботова, T. К. Аксенова, К. В. Жильцова, П. П. Бобрик и T. В. Панкратова (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕНОПЛАСТА Изобретение относится к области производства пенопластов, в частности к получению эластичных пенопластов из поливинилхлорпда (ПВХ), которые могут применяться в качестве подложек для ковров, линолеума или обпвочного материала методом насыщения пластизоля инертными газами, предпочтительно воздухом. Известны способы получения пенопластов путем насыщения ПВХ пластизоля инертными газами, например способ получения пенопласта путем насьпцения ПВХ пластизоля газами в тонкой турбулизованной пленке, перемещающейся по стенке аппарата с помощью ротора различного типа (1), или способ получения пенопласта, основанный на абсорбции пластизолсм инертных газов. Насыщение осуществляется за счет противотока при движении пластизоля н газа, причем пластизоль стекает сверху вниз через колонку, заполненную до определенного уровня, например, кольцами Рашига (2). Недостатком указанных способов получения пенопластов является необходимость применения специального оборудования сложной конструкции. Известен также способ получения пенопла.тов путем насыщения ПВХ пластизоля смесью инертных газов под давлением 150 ат,л в аппарате при движении пластизоля в виде тонких струек, на которые оп разбивается при прохождении через распылительный патрубок с отверстиями навстречу потоку газа, пропускаемого через решетку (3). 5 Недостатком этого способа является применение при насыщении высокого давления газавой смеси (150 атм), что приводит к еще более высоким требованиям по эксплуатации аппарата, чем при работе на аппарате фир лы 10 «Эластомер». Наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является известный способ получения пенопласта путем насыщения пластизоля, состоящего из поливинилхло15 рида, пластификатора и поверхностно-активного вещества, инертным газом с последующим нагреванием образовавшейся пены. Пластизоль и инертный газ, предпочтительно воздух, непрерывно поступают в смесительную голов20 ку, где благодаря сдвнговым усилиям многочисленных штифтов, расположенных на поверхности ротора и статора, происходит разбивание смеси пластизоля и воздуха в мелкую пену (4). 25 Однако способ получения пенопласта методом механического ввода воздуха в ПВХ пластизоль имеет существенные недостатки. Изза применения высоких скоростей вращения ротора в смесителе, необходимых для получе30 ния пенопласта с низкой кажущейся плотно554270 стью, происходит разогрев вала ротора в уплотнительных втулках смесительной головки, что приводит к преждевременному гелеобразованию ПВХ пластизолей 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. Целью изобретения является упрощение технологического процесса получения пенопласта на основе поливинилхлорида. Эта цель достигается тем, что насыщение пластизоля осуществляют 90 — 340-кратным по объему избытком инертного газа в трубопроводе-пенообразователе при непрерывном движении смеси пластизоль — газ до достижения плотности 0,7 — 0,9 г/см, с последующим отводом из смеси избытка инертного газа, понижением давления до величины, равной разности давления на входе и потери его в трубопроводе-пенообразователе. В качестве инертного газа используют азот, воздух, углекислый газ и другие газы. Предпочтительнее использовать воздух, так как он наиболее доступен и дешев. Полученная пена по пенопроводу сливается в форму или на транспортерную ленту для последующего ее прогрева. Готовый пенопласт имеет в зависимости от типа используемого ПАВ (поверхностно-активного вещества) кажущуюся плотность 0,22 — 0,57 г/см . Поливинил хлор идный пластизоль, состоящий из поливинилхлорпда, пластификаторов, например, дпоктилфталата, дибутилфталата, бутилбензилфталата, трикрезилфосфата илп их смесей и поверхностно-активного вещества, например, кремнийорганического типа, алкилсульфосукцината и других, подают в смеситель, туда же под давлением 12 — 16 кг/см поступает инертный газ в 90 — 340-кратном избытке. Смесь пластизоль — инертный газ поступает в трубопровод-пенообразователь, где за счет кинетической энергии потока газа, движущегося совместно с пластизолем, происходит его насыщение газом путем турбулизации, это возможно лишь при большом избытке газа. Насыщенный пластизоль с избытком газа поступает в разделитель, где происходит отвод избытка газа при помощи вентиля, для предотвращения разрушения полученной пены с плотностью 0,70 — 0,90 г/см". В разделителе поддерживается давление, равное разности давления на входе и потери его в трубопроводе-пенообразователе, например, 7 — 11 кг/см, контролируемое по манометру. Полученная пена по пенопроводу сливается в форму или на транспортерную ленту для последующего ее прогрева. Готовый пенопласт имеет в зависимости от типа используемого ПАВ кажущуюся плотность, равную 0,2 — 0,6 г/см . Среди оборудования, используемого в этом способе получения ПВХ пенопласта, важную роль иг 65 рает разделитель, который дает возможность получать ПВХ пенопласт с более низкой кажущейся плотностью. Преимущество использования разделителя иллюстрируется примерами А, а в примерах Б для сравнения приведены параметры процесса получения ПВХ-пенопласта без разделителя. Пример 1, А. ПВХ пластизоль, приготовленный по рецептуре, вес, ч.: ПВХ смола 100 Пластпфикаторы: диоктилфталат 45 трикрезилфосфат 45 кремний органическое ПАВ 4 подают со скоростью 640 г/мин в смеситель, куда под давлением 12,4 кг/см из компрессора вводят воздух в количестве 60 л/мин (94-кратный избыток) . Далее смесь пластизоль — воздух поступает в трубопровод-пенообразователь, где пластизоль насыщается воздухом. Насыщенный воздухом пластизоль с избытком воздуха поступает в разделитель, где избыток воздуха отводят при помощи вентиля. Давление воздуха в разделителе поддерживают 10,4 кг/см . Кажущаяся плотность сырой пены в разделителе 0,87 г/см . Полученную пену по пенопроводу сливают в форму слоем толщиной 8 мм, форму помещают в термошкаф при 120 С и прогревают в течение 60 мин. Готовый пенопласт имеет кажущуюся плотность 0,36 г/см . Б. ПВХ пластизоль, приготовленный по указанной в примере А рецептуре, подают со скоростью 510 г/мин в смеситель, куда под давлением 3,7 кг/см из компрессора вводят воздух в количестве 50 л/мин (98-кратный избыток), Далее смесь пластизоль — воздух поступает в трубопровод-пенообразователь, где пластизоль насыщается воздухом. Насыщенный воздухом пластизоль с кажущейся плотностью 0,77 г/см и избытком воздуха по пенопроводу сливают в форму слоем толщиной 8 мм. Форму помещают в термошкаф при 120 С и прогревают в течение 60 мин. Готовый пенопласт имеет кажущуюся плотность 0,8 г/см . Пример 2. А. ПВХ пластизоль, приготовленный по указанной в примере 1 рецептуре, подают со скоростью 236 г/мин в смеситель, куда под давлением 14,2 кг/см из компрессора вводят воздух в количестве 80 л/мин (340-кратный избыток) . Далее смесь пластизоль — воздух поступает в трубопровод-пенообразователь, где пластизоль насыщается воздухом. Насыщенный воздухом пластизоль с избытком воздуха поступает в разделитель, где избыток воздуха отводят при помощи вентиля. Давление воздуха в разделителе поддерживают 10,2 кг/см . Кажущаяся плотность сырой пены в разделителе 0,90 г/см . Полученную пену по пенопроводу сливают 554270 G0 65 в форму слоем толщиной 8 мм. Форму помещают в термошкаф при 120 С и прогревают в течение 60 мин. Готовый пенопласт имеет кажущуюся плотность 0,45 г/см . Б. ПВХ пластизоль, приготовленный по указанной в примере 1 рецептуре, подают со скоростью 600 г/мин в смеситель, куда под давлением 7 кг/см- из компрессора вводят воздух в количестве 200 л/мин (334-кратный избыток). Далее смесь пластпзоль — воздух поступает в трубопровод-пенообразователь, где пластизоль насыщается воздухом. Насыщенный воздухом пластизоль с кажущейся плотностью 0,74 г/см с избытком воздуха по пенопроводу сливают в форму слоем толщиной 8 мм. Форму помещают в термошкаф при 120 С и прогревают в течение 60 мин. Готовый пенопласт имеет кажущуюся плотность 0,74 г/см . Пример 3. А. ПВХ пластпзоль, приготовленный по указанной в примере 1 рецептуре, подают со скоростью 820 г/мин в смеситель, куда под давлением 16 кг/см из баллона вводят углекислый газ в количестве 220 л/мин (268-кратный избыток). Далее смесь пластизоль — углекислый газ поступает в трубопровод-пенообразователь, где пластизоль насыщается углекислым газом. Насыщенный углекислым газом пластизоль с избытком углекислого газа поступает в разделитель, где избыток углекислого газа отводят при помощи вентиля. Давление углекислого газа в разделителе поддерживают 11 кг/см . Кажущаяся плотность сырой пены 0,78 г/см". Полученную пену по пенопроводу сливают в форму слоем толщиной 8 мм. Форму помещают в термошкаф при 120 С и прогревают в течение 60 мин. Готовый пенопласт имеет кажущуюся плотность 0,22 г/см . Б. ПВХ пластизоль, приготовленный по указанной в примере 1 рецептуре, подают со скоростью 1200 г/мин в смеситель, куда под давлением 16 кг/см пз баллона вводят углекислый газ в количестве 300 л/мин (250-кратный избыток) . Далее смесь пластизоль — углекислый газ поступает в трубопровод-пенообразователь, где пластизоль насыщается углекислым газом. Насыщенный углекислым газом пластизоль с кажущейся плотностью 0,7 г/см с избытком углекислого газа по пенопроводу сливают в форму слоем толщиной 8 мм. Форму помещают в термошкаф при 120 С и прогревают в течение 60 мин. Готовый пенопласт имеет кажущуюся плотность 0,68 г/см . Пример 4. А. ПВХ пластпзоль, приготовленный по рецептуре, вес. ч.: ПВХ смола 100 Пластпфпкаторы: диоктилфталат 45 трикрезилфофсат 45 ПАВ 0,5 подают со скоростью 510 г/мин в смеситель, куда под давлением 14 кг/см из компрессора вводят воздух в количестве 125 л/мин (245кратный избыток). Смесь пластизоль — воздух поступает в трубопровод-пенообразователь, где пластизоль насыщается воздухом. Насыщенный воздухом пластпзоль с избытком воздуха поступает в раздел тель, где избыток воздуха отводят при помощи вентиля. Давление воздуха в разделителе 1.:оддерживают 8,4 кг/см . Кажущаяся плотность сырой пены в разделителе 0,92 г/смз. Полученную пену по пенопроводу сливают в форму слоем толщиной 8 мм, форму помещают в термошкаф при 120 С и прогревают в течение 60 мпн. Готовый пенопласт имеет кажущуюся плотность 0,53 г/см" . Б, 1ЫХ пластпзоль, приготовленный по указанной в примере 4 рецептуре, подают со скоростью 400 г/см" в смеситель, куда под давлением 6 кг/см " из компрессора вводят воздух в количестве 100 л/мпн (250-кратный избыток). Далее смесь пластпзоль — воздух поступает в трубопроьод-пепообразователь, где пластизоль насыщается воздухом. Насыщенный воздухом пластпзоль с кажущейся плотностью 0,88 г/см по пенопроводу сливают в форму слоем толщиной 8 мм. Форму помещают в термошкаф прп 120 С и прогревают в течение 60 мин. Готовый пенопласт имеет кажущуюся 1,ëîòíîñòü 0,88 г/см . Пр1 мер 5. А. ПВХ пластизоль, приготовленный по указанной в примере 4 рецептуре, подают со скоростью 472 г/мпн в смесптель, куда под давлением 13 кг/см - из компрессора вводят воздух в кол..честве 125 л/мпн (263-кратный избытоц. Далее смесь пластпзоль — воздух поступает в трубопровод-пенообразователь, где пластпзоль пасышается воздухом. Насыщенный воздухом пластпзоль с избытком воздуха поступает в разделитель, где избыток воздуха отводят при помощи вентиля. Давление воздуха в разделителе поддерживают 7,6 кг/см . Кахкущаяся плотность сырой пены в разделителе О 91 г/см" Г1олучепную пену по пенопроводу сливают в форму слоем толщиной 8 мм. Форму помещают в термошкаф прп 120 С» прогревают в течение 60 мпп. Готовый пенопласт имеет кажущуюся плотность 0,57 г/см . В. Г1ВХ пластпзоль, приготовленный по указанной и примере 4 рецептуре, подают со скоростью 480 г/мин в смесптель, куда под давлсппсм 6 кг/см -пз компрессора вводят воздух в количестве 120 л/мин (250-кратный избыток). Далее смесь пластпзоль — воздух поступает в трубопровод-пенообразователь, где плас гпзоль насыщается воздухом. Насыщенный 1,0 зд хо.;1 и:1астпзоль с каж 1 щей1ся плотностью 0,88 г1см" с избытком воздуха по пенопроводу слп:а:от в форму слоем толщиной 8 мм. Форму помеп.ают в термошкаф при 120 С и прогревают в течение 60 мпн. Готовый пенопласт имеет кажущуюся плотность 0,88 г/см . 554270 Кажущаяся Кажущаяся Потеря давления в трубопроводе-пенообразователе, кг/см Давление газа на входе трубопровода-пенообразователя, кг/см2 Давление газа в разделителе, кг/си Расход птастизоля, г/мин Кратность избытка газа Расход газа, л/мин Газ, подаваемый в пластизоль плотность сырой пены в разделителе, г/смз плотность готового пенопласта, г/смз Пример 0,87 0,77 0,36 0,80 2,0 3,7 10,4 510 12,4 3,7 94 Боздух 1 А 0,90 0,74 10,2 236 600 14,2 7,0 4,0 7,0 200 0,45 0,74 334 2 А 0,78 820 0,22 5,0 11,0 220 268 Углекислый газ 3 А 16 0,68 0,70 1200 300 250 8,4 0,92 0,88 14 6,0 0,53 0,88 5,6 6,0 100 400 250 Воздух 4 А 13,0 6,0 0,91 0,88 5,4 6,0 120 7,6 472 480 0,57 0,88 263 250 5 А 14 0,88 205 0,47 640 4,0 10,0 Углекислый газ 320 б А 210 0,87 0,87 650 320 Подписное Тираж 630 Изд. М 386 Заказ 985/10 Типография, пр. Сапунова, 2 Пример 6. А. ПВХ пластизоль, приготвленный по указанной в примере 4 рецептуре, подают со скоростью 640 г/мин в смеситель, куда под давлением 14 кг/смз из баллона вводят углекислый газ в количестве 205 л/мин (320-кратный избыток) . Далее смесь пластизо",ü — углекислый газ поступает в трубопровод-пенообразователь, где пластизоль насыщается углекпслым газом. Насыщенный углекислым газом пластизоль с избытком углекислого газа поступает в разделитель, где избыток углекислого газа отводят прп помощи вентиля. Давление углекислого газа в разделителе поддерживают 10 кг/см . Кажущаяся плотность сырой пены 0,88 г/см . Полученную пену по пенопроводу сливают в форму слоем толщиной 8 мм. Форму помещают в термошкаф при 120 С и прогревают в Таким образом, предлагаемый способ дает возможность использовать для получения эластичного ПВХ пенопласта более простую технологию. Производство ПВХ пенопласта по известной технологии связано с использованием специального оборудования сложной конструкции или высокого давления газа при насыщении пластизоля. При этом качество пенопласта ухудшается за счет гелеобразования пластизоля в смесителях при больших скоростях ротора и снижается производительность процесса. Формула изобретения Способ получения пенопласта путем насыщения пластизоля, состоящего из поливинилхлорпда, пластификатора и поверхностно-активного вещества, инертным газом с последующим нагреванием образовавшейся пены, о тл ич ающийся тем, что, с целью упроще8 течение 60 мин. Готовый пенопласт имеет кажущуюся плотность 0,47 г/смз. В. ПВХ пластизоль, приготовленный по указанной в примере 4 рецептуре, подают со ско5 ростью 650 г/мин в смеситель, куда под давлением 10 кг/см из баллона вводят углекислый газ в количестве 210 л/мин (320-кратный избыток) . Далее смесь пластизоль — углекислый газ по10 ступает в трубопровод-пенообразователь, где пластизоль насыщается углекислым газом. Насыщенный углекислым газом пластизоль с кажущейся плотностью 0,87 г/см с избытком углекислого газа по пенопроводу сливают в 15 форму слоем толщиной 8 мм. Форму помещают в термошкаф при 120 С и прогревают в течение 60 мпн. Готовый пенопласт имеет кажущуюся плотность 0,87 г/см . Все технологические параметры процесса 20 сведены в таблицу. ння технологического процесса, насыщение пластизоля осуществляют 90 — 340-кратным по объему избытком инертного газа в трубопроводе-пенообразователе при непрерывном движении смеси пластизоль — газ до достижения плотности 0,7 — 0,9 г/см, с последующим отводом из смеси избытка инертного газа, понижением давления до величины, равной разности давления на входе и потери его в трубопроводе-пенообразователе. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент Франции № 1272132, кл. В 29В, опубл. 1960. 2. Патент США № 2763475, кл. 106 †1, опубл. 1957. 3. Патент ФРГ № 1141440, кл. 39 а 3, 27/00, опубл. 1971. 4. Патент CILIA № 3814706, кл. 260 †.5, 40 опубл. 1974.
