CS225078B1 - Způsob výroby granulátu termoreaktivních lisovacích hmot - Google Patents

Description

Vynález se týká výroby granulátu termoreaktivnich lisovacích hmot, které jsou aplikovány v sypkém stavu.

Principem všech technologii výroby lisovacích hmot používaných k plněni forem v pevném skupenství je vytvářeni homogenní směsi plniva, přísad a pojivá, dosáhnutí mechanických můstků mezi těmito komponentami a konečně uvedení směsi do požadované sypké konsistence. Vytváření mechanických můstků mezi komponentami je ve většině případů vyvoláváno penetrací pojivá do pórů sypkých komponent nebo pouze uplatněním adhezních sil. K toiputo ději dochází obvykle na kalandrovacich nebo hnětačích strojích. Dále v technologické lince následuje sušeni a ochlazováni hmoty, jeji mleti nebo drceni a konečně po prosáti hmoty je zařazována celková homogenizace hmoty a plněni do obalů před expedicí. První krok technologie, získáni směsi plniva, přísad a pojivá, není u všech hmot snadnou záležitosti. Například u jedné ze známých výrob krezolových lisovacích prášků je napřed nutno vypustit syntetizovanou pryskyřici do chladících palet a po zatuhnutí hmoty obsah těchto palet transportovat do rozměrných dozrávacích van. Po uplynuti doby, kdy pozvolně pokračující reakcí hmota získá požadovanou křehkost, je obsah van rozdružen a dopraven do mlýnice, a teprve takto získaný partikulární materiál je homogenizován s plnivem a s přísadami a je připraven k dalšímu zpracováni na katfidru. Je zřejmé, že celá tato fáze výroby je velmi náročná na čas a lidskou práci a navíc kvalita získané lisovací hmoty je značně problematická. Kolísání vlastností této lisovací hmoty je způsobeno především mírou zesítování pryskyřice v dozrávacích vanách, která zatím není kontrolována žádnou objektivní měřící metodou. Kvalita lisovací hmoty tak nejenže kolísá v tolerancích reakčnieh podmínek jednotlivých várek pryskyřice, ale mění se též s délkou pobytu a

225 078 hlavně s teplotními podmínkami při dozrávání, které se navíc mohou podstatně lišit místo od místa v do„ zrávaci vaně. šupinkovaci stroje nebo chladicí kovové pásy často ulehčuji zpracováni termoreaktivnich pryskyřic ve stadiu přípravy směsi pro lisovací hmotu. Avšak skupinu látek s vysokým studeným tokem materiálu, která je reprezentována krezol-formaldahydovými pryskyřicemi, v provozním měřítku tímto způsobem zpracovat nelze. Technologie, při nichž komponenty jsou dávkovány do extruderu, jsou charakterizovány společnou vlastností všech vytlačovacich lisů - výrazným teplotnim profilem vytlačova né struny. Různá tepelná expozice elementárních částic pryskyřice vytlačované hmoty má za následek různý stupeň zesitováni těchto částic, které se může nepříznivě odrazit jak v horších lisotechnických vlastnostech lisovací hmoty, tak i ve zhoršeni pevnostních ukazatelů konečného výlisku. Tech nologie výroby lisovacích termoreaktivnich hmot, při nichž do temperovaného plniva a přísad je ve vznosu dávkována pryskyřice, je způsobem, při kterém z princi piálnich důvodů nemůže dojit ke společnému nedostatku všech způsobů výroby citovaných výše, k různému zesito vání jednotlivých elementů pojivá. Ovšem technologie výroby termoreaktivnich hmot v rychlomisičich mají nedostatky jiného druhu. Například při způsobu výroby, při němž do míchacího zařízení je dávkováno pojivo ve formě malých destiček získaných na šupinkovacich

225 078 strojích, tyto destičky pojivá vytvářejí centra, na která jsou nabalovány částice dalších komponent lisovací hmoty. Tímto mechanismem se vytváří elementární nehomogenita lisovací hmoty. Kvalita lisovací hmoty, získané tímto způsobem výroby, by se zvýšila dávkováním jemně mletého pojivá, které by tvorbu nehomogenit potlačilo, ovšem za cenu rizika exploze při mletí látek s nízkou iniciační energii. Závažným nedostatkem dávkováni pojivá v pevném skupenství je však především ta skutečnost, že některé typy pryskyřic za provozně realizovatelných podmínek mlít ani šupinkovat nelze anebo vzhledem ke studenému toku těchto pryskyřic rozdružený materiál není možno skladovat v mezizásobnicích, takže materiál neni provozně použitelný. Způsob výroby, u něhož je pojivo dávkováno ve formě roztoku nebo emulze do ostatních komponent, která jsou v mixéru ve vznosu, je způsobem univerzálním. Tímto způsobem je možno dávkovat prakticky všechna pojivá. Nevýhodou uvedeného způsobu je vnášeni balastni látky rozpouštědla nebo nosné látky emulze do syI stému, kterou je později nutno odstraňovat. Vynášeni těchto látek ze systémů s velmi jemnými plnivy nebo přísadami je obtížné. Nelze totiž, vzhledem k potencionálnímu úletu spojenému se zničením filtrů vytvrzující se hmotou, zavést sušicí medium do michacího prostoru dříve než míchaná hmota zaglomeruje. Za těchto

225 078 podmínek však vynášeni balastni látky je řízeno rychlostí difúze příslušné látky k povrchu jednotlivých shluků míšené hmoty, čas potřebný k dosažení požado^vané meze obsahu této látky v lisovací hmotě se tak značně prodlužuje a samozřejmě klesá produktivita zařízení, Oe-li jako rozpouštědlo nebo nosná látka použita voda, je nutno počítat s tím, že její obsah v lisovací hmotě výrr.zně sníží hodnoty elektrické pevnosti, takže aplikace této hmoty v elektroprůmyslu jsou omezeny. Použití organických rozpouštědel je v provozním měřítku z ekonomických a hlavně bezpečnostních důvodů nežádoucí.

Předmětem vynálezu je způsob výroby granulátu termoreaktivních lisovacích hmot dávkováním termoreaktivního pojivá ve formě taveniny do sypkých komponent tvořených plnivy a přísadami, rozmíchanými v rychloběžném rnlsiči v turbulentní vrstvě při kterém se tavenina pojivá dávkuje s výhodou pomoci rozstřikovacího zařízeni při obvodové rychlosti lopatek mísiče od 5 do 55 m . s”^ a teplotě, která se liší od teploty pevných komponent od - 30 do 80 °C a při které tavenina má viskozitu 5 , 10 až 5 - 10⁴ m Pa · s.

□ako zařízení vhodné pro realizaci technologie dle vynálezu se ukázaly být vhodné všechny typy rychlomísičů, které svým uspořádáním alespoň přibližně , 225 078 vyhovují podmínce izotropní turbulence o konstantní intenzitě v celém objemu míchané vsádky, nejlépe multilopatkové stroje, lze však použit i mlsiče, mající proměnnou hodnotu měrné turbulence v různých místech míchacího prostoru, moderní horizontální rychlomřsiče, popřípadě lze použit i starší typy rychlomfsičů. V zařízeních tohoto typu se však do jisté míry v nemíchaných prostorech tvoří úsady, které sice z hlediska vlastního procesu nejsou na závadu, poněvadž dosahuji pouze jisté tlouštky, která je dána velikostí a především typem mixeru a dále nenarůstají, avšak každé úsady představuji prvek, s kterým je nutno počítat· Použité míchací zařízeni musí splňovat podmínku požadovaného poměrně úzkého rozmezí obvodové rychlosti rotoru mísiče, které se posunuje do vyšších nebo nižších hodnot nejen podle typu a velikosti míchacího zařízení, ale i podle typu připravované lisovací hmoty· Přitom spodní hranice obvodové rychlosti představuje mez, při které homogenizační fáze přípravy hmoty dosahuje nejdelši možné délky vzhledem k sorbci a síto vání pojivá. Horní mez obvodové rychlosti je dána částečnou separaci jednotlivých komponent při růstu setrvačných sil v zařízeních s výraznějším profilem měrné turbulence míchacího prostoru. Při výše uvedených posuvech použitelného rozsahu obvodových rych

225 078 losti pracovní části mísiče tato rychlost nepřekročí minimální hodnotu 5 m/s a nepřevýší maximální mez 55 m/s.

Vybavení míchacího zařízeni vhodným typem rozstřikovaciho dávkováni pojivá do objemu mixeru není nutné, avšak je možné touto modifikaci technologie zkrátit pobytové doby připravované směsi až o pětinu.

Podmínka minimální hodnoty viskozity pojivá 50 mPa je dána sorbčnimi vlastnostmi standardního plniva (buková moučka), které umožni pojivu penetrovat v daném čase pouze do omezené hloubky, takže se dosáhne požadovaného rozloženi pojivá s ohledem na vazbu jednotlivých Částic plniva a ne pouhého syceni matrice pojivém, které jen zvyšuje specifickou váhu výlisků bez zlepšeni pevnostních ukazatelů. Při překročeni horní meze viskozity 5,10 mPa neni možno na uvedených typech mixerů získat požadovanou homogenitu směsi při přípravě lisovací hmoty a výlisky rychle ztrácejí na pevnosti.

Optimální teplota, při niž proces probíhá, je závislá na zpracovávaném materiálu a míchacích podmínkách. Lze říci, že použitou teplotu ndstřikovaného pojivá je možno snižovat tim vice, čím méně viskozní pojivo je použito a čim lepši sorbčni vlastnosti má plnivo, přičemž reaktivita pojivá musí odpovídat protichůdným požadavkům homogenizace a sorbce. Tak bylo zjištěno, že pro reálné doby pobytu směsi v mixeru^ určené rozpětí viskozit pojivá, standardní typy plniv, běžný rozsah reaktivity pojiv a pro měrnou disipační energii mísiče danou při specifikovaném míchaném materiálu v běžných typech a velikostech

225 078 mísičů rozsahem jejich obvodových rychlosti, může být teplota dávkovaného pojivá maximálně o 30 °C nižší nebo o 80 °C vyšší než je teplota vytemperovaných sypkých komponent.

Následné zpracováni směsi, to je ochlazováni, případně další tepelné zpracováni nebo granulace probíhá mimo homogenizačni zařízeni, takže produktivita zařízeni je vysoká, 3e též evidentní, že proces, rozdělený do více samostatných operaci, je lépe kontrolovatelný, takže tímto způsobem lze lépe vyhovět jak požadavku na stejnou jakost produktu, tak změnám pro různé typy modifikací těchto hmot. Není též zanedbatelná skutečnost, že navržená technologie využivá maximální měrou zařízeni, známých z provozů pro výrobu lisovacích hmot, takže je možno převést do nové výrobní linky nejen strojní park stávající výroby, ale i zkušenosti z jeho obsluhy, přičemž se dosáhne podstatného zvýšeni jak produkce, tak kvality výrobku.

Největší přinos postupu dle vynálezu je však v tom, že tímto způsobem lze zpracovat i termoreaktivní pryskyřice, které není možno za provozních podmínek šupinkovat a lze z těchto pryskyřic získat lisovací hmotu, jejíž kvalitu nelze jiným známým způsobem dosáhnout.

Vynález osvětlí následující příklady.

Přiklad i

225 078

Oo multilopatkového rychlomťsiče o objemu 20 1 bylo nadávkováno 1200 g jemné bukové moučky, 32,4 g stearátu vápenatého a 32,4 g kysličníku hořečnatého a tyto komponenty byly při obvodové rychlosti míchadla 18,5 m/s vytemperovány na 90 °C. Po zvýšení obvodové rychlosti míchadla na 37 m/s .bylo tryskou přetlakem do mísiče během 150 sekund nadávkováno 140 g resolové kresol-formaldehydové pryskyřice o viskozitě 1,5.10 mPa.s (všechny komponenty odpovídají kvalitou lisovací hmotě podle ČSN 64 2129) při teplotě 80 °C a směs byla míchána bez přiváděni tepla pláštěm nádoby po dobu 400 s. P_o kalandraci a mleti hmoty byly vylisovány vzorky. Lisovací hmota vyhovuje svými optickými vlastnostmi, mechanické vlastnosti vyhověly ČSN 64 2129, u pevnosti v ohybu rázem podle ČSN 64 9612 byla naměřena hodnota dokonce o 20 % vyšší. Lisotechnické vlastnosti lisovací hmoty měřené na Kanavcově plastoměru odpovídají standardu rezolových lisovacích hmot, elektrická pevnost zkoušené hmoty v oleji podle ČSN 34 6463 je vyhovující.

Přiklad 2 (srovnávací)

Hmota podle příkladu 1, avšak připravená podle ČSP 126 796, byla realizována nanášením 80 % vodného roztoku rezolové pryskyřice na sypké komponenty. Směs po nadávkování roztoku rezolu nebyla míchána 400 s.

225.078 jako u příkladu 1, ale dokonce 1200 s. V posledních 600 s mícháni směsi byl zaváděn do míchaného objemu sušící vzduch o teplotě 85 °C. Přesto však analyzované procento obsahu vody v produktu bylo proti předchozímu případu zvýšené. Mechanické vlastnosti zkoušek vylisovaných z takto připravené hmoty vyhověly ČSN 64 2129, elektrická pevnost však nevyhovuje, naměřené hodnoty jsou o 30 % nižší než předepisuje norma. Delší pobyt směsi v temperovaném prostředí se též nepříznivě odrazil ve zhoršeni vzhledových vlastností povrchu výlisku a ve zhoršení lisotechníckých vlastnosti měřených na Kanavcově plastoměru: plato pseudotekutého stavu lisovací hmoty, charakterizující možnosti zatékáni hmoty do formy při lisováni bylo kratší a hladina jeho smykového napěti byla posunuta do vyšších hodnot.

Přiklad 3

V 1 litrovém multilopatkovém míchacím zařízení byly vytemperovény sypké komponenty pro lisovací hmotu podle ČSN 64 2129 při teplotě 23 °C (100 g bukových pilin, 2,7 g stearátu vápenatého a 2,7 g kysličníku hořečnatého a do těchto komponent bylo jednorázově během 5 s nadávkováno 97 g kresol-f ormaldeh.ydového reeolu, který měl teplotu o 50 °C vyšší než sypké komponenty, při viskozitě rezolu 500 mPa.s. Homogenizace proběhla při obvodové rychlosti 18 m/s během 250 s. Ochlazováni a dalši zpracování směsi na granulačnim zařízení proběhlo mimo mixér.

-25 078

Získaná lisovací hmota vyhovuje svými parametry ČSN 64 2129

Přiklad 4

Do rychlomísiče o jmenovitém pracovním objemu 200 1 bylo po vytemperování 20 kg sypkých komponent pro lisovací hmotu podle ČSN 64 2121 při teplotě 20 °C nadávkováno rozstřikovací tryskou 14 kg pojivá při obvodové rychlosti W = 28 m/s. Novolaková pryskyřice měla teplotu o 80 °C vyšší než byla teplota sypkých komponent a viskozitu 3,5 . 10 mPa.s. Po 15 minutové homogenizaci byla směs zpracována mimo mixér obvyklým způsobem kalandraci. Získaná lisovací hmota vyhověla ČSN 64 2121.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   225 078

   Způsob výroby granulátu termoaktivnich lisovacích hmot dávkováním termoreaktivniho pojivá do sypkých komponent tvořených plnivy a přísadami rozmíchanými v rychloběžném misiči v turbulentní vrstvě, vyznačený tím, že tavenina pojivá ee dávkuje s výhodou pomocí rozstřikovacího zařízeni při obvodové rychlosti lopatek mísiče od 5 do 55 m/s a teplotě, která se liší od teploty pevných komponent od - 30 do + 80 °C, a při které tavenina má viskozitu 5 .10 až - 5 . 10⁴ m P a.s.