Способ получения пенапласта

(51) М, Кл. С 081 21) 2330150/О аявкпГосударственнын комитет Совета Министров СССР по данаи нзобретеннй 53) УДК 678,743,22;62-405,8 (088.8)ллетень14 открыт сания 1 б.05.7 2) Авторы изо брет С. Дубовская П. П. Бобрик я И. П. Ротенберг, Б. Б. Птичкин, А. А, Федоров, Н Е, Н. Хоботова, Т, К, Аксенова, К, В. Жильцова и Т. В. Панкратова) СП 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 обивочного материала методом насыщения пластизоля инертными газами, предпочтительно воздухом.Известны способы получения пенопластов путем насыщения ПВХ пластизоля инертными газами, например способ получения пенопласта путем насыщения 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 противо- тока при движении пластизоля и газа, причем пластизоль стекает сверху вниз через колонку, заполненную до определенного уровня, например, кольцами Рашига 21.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 атм в аппарате при движении пластизоля в виде тонких струек, на которые оп разбивается припрохождении через распылительный патрубокс отверстиями навстречу потоку газа, пропускаемого через решетку 31.5 Недостатком этого способа является применение при насыщении высокого давления газовой смеси (150 атм), что приводит к еще более высоким требованиям по эксплуатации ап.парата, чем при работе на аппарате фирмы10 Эластомер.Наиболее близким по технической сущностик данному изобретению является известныйспособ получения пенопласта путем насыщения пластизоля, состоящего из поливинилхло 15 рида, пластификатора и поверхностно-активного вещества, инертным газом с последующимнагреванием образовавшейся пены. Пластизоль и инертный газ, предпочтительно воздух,непрерывно поступают в смесительную голов 20 ку, где благодаря сдвиговым усилиям многочисленных штифтов, расположенных на поверхности ротора и статора, происходит разбивание смеси пластизоля и воздуха в мелкуюпену 4,25 Однако способ получения пенопласта методом механического ввода воздуха в ПВХ пластизоль имеет существенные недостатки, Изза применения высоких скоростей вращенияротора в смесителе, необходимых для получе 39 ния пенопласта с низкой кажущейся плотно 554270стью, 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 смеси- тель, 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 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 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 кремнийорганическое 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 сливают5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 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 45ПАВ 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 (245- кратный избыток).Смесь пластизоль - воздух поступает в трубопровод-пенообразователь, где пластизоль насыщается воздухом. Насыщенный воздухом пластпзоль с избытком воздуха поступает в разделитель, где избыток воздуха отводят при помощи вентиля. Давление воздуха в разделителе поддерживают 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, 1 ЫХ 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-пенообразователь, 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 плотность 0,88 г/см. Пример 5.Л, 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 колчестве 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. Кажущаяся плотность сырой пены в разделителе 0,91 г/см" Г 1 олученную пену по пенопроводу сливают в форму слоем толщиной 8 мм, Форму помещаю в термошкаф прп 120 С и прогревают в течение 60 мпп. Готовый пенопласт имеет кажущуюся плотность 0,57 г/см.Б. Г 1 ВХ 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 озд; хом пластпзоль с кажущейся плотностью 0,88 гсм" 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/смд.554270 Кажущаяся Кажущаяся Г 1 отерядавления в трубопро- воде-пенообразователе,кг/см Давление газа на входе трубо- провода-пе- нообразователя, кг/см 2 Давлениегаза в разделителе,кг/смф Расход птастизоля, г/мин Кратность избыткагаза Расходгаза,л/мин Газ, подаваемый впластизоль плотность сырой пены в разделителе, г/смз плотность ГОТОВОГО пенопласта,г/смз320 б А 210 10 0,87 0,87 10 650 320 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 пластизоль - 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 изобретенияСпособ получения пенопласта путем насыщения пластизоля, состоящего из поливинилхлорпда, пластификатора и поверхностно-активного вещества, инертным газом с последующим нагреванием образовавшейся пены, о тличающийся тем, что, с целью упроше 8течение 60 мин. Готовый пенопласт имеет кажущуюся плотность 0,47 г/смз,Б. ПВХ пластизоль, приготовленный по указанной в примере 4 рецептуре, подают со ско 5 ростью 650 г/мин в смеситель, куда под давлением 10 кг/см из баллона вводят углекислый газ в количестве 210 л/мин (320-кратныйизбыток),Далее смесь пластизоль - углекислый газ по 10 ступает в трубопровод-пенообразователь, гдепластизоль насыщается углекислым газом,1-1 асыщенный углекислым газом пластизоль скажущейся плотностью 0,87 г/см с избыткомуглекислого газа по пенопроводу сливают в15 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 процесса20 сведены в таблицу. ння технологического процесса, насыщениепластизоля осуществляют 90 - 340-кратным пообъему избытком инертного газа в трубопро.воде-пенообразователе при непрерывном движении смеси пластизоль - газ до достиженияплотности 0,7 - 0,9 г/см, с последующим отводом из смеси избытка инертного газа, понижением давления до величины, равной разностидавления на входе и потери его в трубопроводе-пенообразователе.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Патент Франции1272132, кл. В 29 В,опубл, 1960.35 2. Патент США263475, кл. 106 в 1,опубл. 1957,3. Патент ФРГ1141440, кл. 39 а 3, 27/00,опубл. 19/1.4. Патент США3814706, кл, 260 в ,5,40 опубл. 1974.