CS226466B1 - Způsob přípravy lehčených hmot na bázi polymerních materiálů - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu přípravy lehčených hmot na bázi polymerních materiálů.

V současné době se pro lehčení polymerních materiálů používá řada různých způsobů.

Velmi časté je použití nadouvadel, a to jak fyzikálních, tak i chemických. První skupinu reprezentují především nlzkoviskózní kapaliny - např. izopentan, která se snadno odpaří a vytvoří tak lehčenou strukturu. Fixace táto struktury potom proběhne příkladně ochlazením - jako je tomu např. při přípravě lehčeného polystyrenu. Ze skupiny chemických nadouvadel je rozšířeno především použití poroforů - např. diazoizobutyronitrilu, které při svém rozkladu uvolňují plynné zplodiny. Tyto zplodiny vytvoří v polymerním materiálu lehčenou strukturu, která se pak fixuje sírováním nebo prostým ochlazením.

Použití chemických nadouvadel je však omezeno jednak jejich dostupností a jednak možností vzniku vedlejších zplodin, škodlivých lidskému zdraví - např. diamid kyseliny jantarové .

Fyzikální nadouvadla jsou sice ve většině případů méně škodlivá, avšak jejich použití bývá často vázáno jen na určitý druh polymeru, případně bývá příčinou některých provozních omezení. Druhu použitého nadouvadla je třeba přizpůsobit i pracovní postup, a to tak, aby bylo navzájem sladěno uvolňování plynných zplodin a fixování vznikající lehčená struktury. Významnou úlohu zde hraje rovněž rovnoměrné rozptýlení nadouvadla v materiálu určeném pro lehčení. Komplikace s rovnoměrným stupněm dispergace vzrůstají zejména se snižujícím se obsahem nadouvadla. Další nevýhodou je také skutečnost, že se může nepříznivě projevit nesnášenlivost nadouvadla s polymemí matricí.

Výše uvedené nevýhody aplikace fyzikálních nadouvadel částečně řeší způsob výroby, který používá k usnadnění dávkování a vmíchávání fyzikálního nadouvadla adsorbentu typu molekulárního síta - zeolitu. Fyzikální nadouvadlo se zamíchá do polymerní směsi spolu s adsorbentem, z něhož se pak v průběhu zpracování uvolní a vytvoří lehěenou strukturu. Podstatnou nevýhodu tohoto způsobu je věak jeho malá univerzálnost. Vzhledem k mechanismu adsorbce jsou totiž jako fyzikální nadouvadla používány prakticky pouze voda, kysličník uhličitý, etan a freon. Z tohoto výčtu pak, přihládneme-li k teplotám, při nichž se tato jednotlivá nadouvadla s adsorbentu uvolňují, jasně vyplývá nepoužitelnost uvedeného postupu pro řadu potřebných aplikací. Přítomnost zeolitu může navíc v některých případech negativně ovlivnit výsledné vlastnosti lehčené hmoty.

Nevýhody výěe uvedených známých postupů odstraňuje způsob přípravy lehčených hmot podle vynálezu, jehož podstatou je, že se do příslušného polymerního materiálu zamíchá makromolekulám! přísada s absorbovaným fyzikálním nadouvadlem a výsledná směs se potom zpracuje některou z obvyklých gumárenských nebo plastikářských technologii, předevěím pak lisováním nebo vytlačováním. V průběhu zpracování se nadouvadlo uvolní a vytvoří lehčenou strukturu, která se fixuje ochlazením nebo síTovací reakcí.

Hlavní výhodou způsobu přípravy lehčených hmot podle vynálezu je ve srovnání se známými způsoby předevěím univerzálnost použití - způsob lze aplikovat jak pro kaučukové směsi, tak i pro celou řadu plastů. Dalšími výhodami jsou pak zlepěení homogenity směsí a s ním související dosažení rovnoměrnějšího stupně lehčení v celé struktuře lehčené hmoty a déle pak možnost regulace stupně lehčení v širokém rozmezí. Podstatným přínosem způsobu podle vynálezu je také zlepšení pracovního prostředí v příslušném zpracovatelském provozu.

e·

Popsaný způsob přípravy lehčených hmot lze aplikovat při využiti 'standardního, běžně používaného zařízení, a u všech běžně zpracovávaných materiálů, bez nároků na případné zvláštní úpravy. Rovněž všechny připravené lehčené materiály lze používat bez jakéhokoli omezení ke všem aplikacím známým u lehčených hmot připravovaných stávajícími postupy.

Jako makromolekulární přísady, obsahující při míchání příslušných polymerních směsí absorbované nadouvadlo, lze použít celou řadu různých materiálů. Velmi vhodné jaou např. celulóza a látky na bázi celulózy, především pak mikrócelulózá, dřevěná moučka, papírová moučka nebo acetét celulózy. Druhou větší skupinu tvoří potom polymery vinylového typu, především pak polyvinylacetét, polyvinylbutyral nebo polyvinylalkohol. Dála lze rovněž s úspěchem použít odpad z porézních materiálů, používaných v kožedělném, gumárenském a plastikářském průmyslu - např. odpad z poromerů, syntetických usní, apod. Makromolekulární přísady všech výše uvedených typů zůstávají pak v připravené lehčené hmotě jako její výztuž nebo plnivo, přičemž lze obecně říci, že nepůsobí negativně na její výsledné vlastnosti.

Jako fyzikální nadouvadla se při způsobu podle vynálezu používají látky, jejichž bod varu je vyšší než teplota míchání polymerního materiálu a příslušné makromolekulární přísady, ale zároveň nižší než teplota zpracování vzniklé směsi na konečný výrobek nebo polotovar. Vzhledem k rozmezí zpracovatelských teplot větěiny polymerních materiálů jeou nejvhodnější především voda, etanol, propanol, butanol, izooktan, tetrachloretylén, trichloretan, dioxan, etylacetát, toluen a xylen.

K bližšímu objasnění podstaty vynálezu slouží následující příklady praktického provedení :

Příklad 1

Do práškového polypropylénu se na míchačce běžného typu zamíchá za teploty kolem 20 °C v množství 3 až p hmotnostních dílů na 100 hmotnostních dílů polypropylenu navlhčená mlkrocelulóza. Požadovaný stupeň lehčení se řídí dávkováním mikrocelulózy a stupněm jejího navlhčení. Vzniklá sypké směs se pak dávkuje do šnekového vytlačovacího stroje, který je přizpůsoben a pracuje v technologickém režimu pro zpracování prostého polypropylénu, Při prů3 chodu vytlačovacím strojem se směs postupně taví a homogenizuje. Protože taveni probíhá pod tlakem, nastává uvolnění vody z mikrocelulózy, ale polypropylen, mikrocelulóza a voda vytvoří směs. Po uvolnění tlaku při výstupu z hubice pak dochází v důsledku expanze vodní péry k narůstání vytlačovaného profilu a tvorbě lehčené struktury. Vzniklé lehčená struktura se fixuje ochlazováním. Kondenzace vodní páry při snížení teploty se již nemůže projevit, protože lehčená struktura mezi tím ochlazením ztuhla. Tlakové rozdíly, které vzniknou mezi okolním tlakem a tlaky v lehčené struktuře se postupně samovolně vyrovnají difúzí.

Příklad 2

Jiný případ, s využitím chemické reakce pro fixaci příprava lehčené pryže. Do kaučukové směsi o složení lehčené struktury, představuje

přírodní kaučuk RSS II	100,0 hmot. dílů
ložiskový olej	10,0 hmot. dílů
kyselina stearové	4,0 hmot. dílů
kysličník zinečnatý	5,0 hmot. dílů
křída	80,0 hmot. dílů
pigment - červeň H	2,0 hmot. dílů
urychlovače
- dietyldithiokarbamát zinečnatý	0,3 hmot. dílů
- merkaptobenzthiazol	0,8 hmot. dílů
antioxidant - merkaptobenzimidazol	1,0 hmot. dílů
síra	2,5 hmot. dílů

zamíchané obvyklým způsobem se na konci míchání přidají 4,0 hmot. díly navlhčené mikrocelulózy a dokončí se míchání. Z připravené směsi se pak lisují výrobky při teplotě 160 až 180 °C. Požadovaná objemová hmotnost výsledného výrobku se řídí velikostí nálože dávkované do lisovací formy.

Příklad 3

Do kaučukové směsi, stejné jako v přikladu 2, se na konci míchání přidají 4,0 hmot. díly papírové moučky nasycené butanolem. Z připravené směsi se pak lisují výrobky při teplotě 160 až 180 °C.

Příklad 4

Jedná se o obdobu příkladu 1, místo navlhčené mikrocelulózy se ale do polypropylenu zamíchá navlhčený práěkový polyvinylalkohol. Směs se pak zpracovává vytlačováním na šnekovém vytlačovacím stroji za podmínek obvyklých při zpracování prostého polypropylenu.

Obdobným způsobem jako v příkladech 1 až 4, mohou být kromě zde uvedených polymerních materiálů zpracovány např. také další polyolefiny, polyvinylchlorid, polystyren, různé typy polyuretanů, epoxidů, kaučukových směsí apod.

Claims (7)

1. PŘEDMĚT VYNALEZU

   1. Způsob přípravy lehčených hmot na bázi polymerních materiálů, za použití nadouvadel, vyznačený tím, že se do přísluSnáho polymerního materiálu zamíchá makromolekulám! přísada a absorbovaným fyzikálním nadouvadlem a výsledná směs se potom zpracuje některou z obvyklých gumárenských nebo plastikářských technologií, především pak lisováním nebo vytlačováním, přičemž se nadouvadlo uvolní a vytvoří lehčenou strukturu, která se fixuje ochlazením nebo sllovaeí reakcí.
2. 2. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že se jako makromolekulám! přísada použije celulóza nebo látka na bázi celulózy.
3. 3. Způsob podle bodů 1 a 2, vyznačený tím, že se jako makromolekulárnl přísada použi je mikrocelulóza, dřevěná moučka, papírová moučka nebo acetát celulózy.
4. 4. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že se jako makromolekulám! přísada použije polymer vinylového typu.
5. 5. Způsob podle bodů 1 a 4, vyznačený tím, že se jako makromolekulárnl přísada použi je polyvinylacetát, polyvinylbutyral nebo polyvinylalkohol.
6. 6. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že se jako fyzikální nadouvadlo použije látka a bodem varu vyěěím než je teplota míchání polymerního materiálu a příslušné makromolekulám! přísady, ale nižSím než je teplota zpracování vzniklé směsi na konečný výrobek nebo polotovar.
7. 7. Způsob podle bodů 1 a 6, vyznačený tím, že se jako fyzikální nadouvadlo použije voda, etanol, propanol, butanol, izooktan, tetrachloretylán, trichloretan, dioxan, etylacetát, toluen nebo xylen.