PL161008B1

PL161008B1 - Srodek do spieniania tworzyw sztucznych PL PL PL

Info

Publication number: PL161008B1
Application number: PL1988273751A
Authority: PL
Inventors: Hans J Ostergaard
Original assignee: Hans J Ostergaard
Priority date: 1987-07-16
Filing date: 1988-07-15
Publication date: 1993-05-31
Also published as: EP0367798A1; OA09437A; JPH03500546A; FI900228A0; PL273751A1; NZ225403A; RO107663B1; PT87994A; IL87084A; HUT52799A; GB2232161A; CN1013679B; CN1033819A; US4966921A; KR890701670A; HU207112B; CA1318455C; WO1989000594A1; IL87084A0; GB9000122D0

Abstract

1. Srodek do spieniania tworzyw sztucznych, znamienny tym, ze jako pierwszy skladnik zawiera co najmniej jeden zwiazek z grupy obejmujacej 1,1,1-trichloroetan, trichloroetylen i perchloroetylen, a jako drugi skladnik zawiera co najmniej jeden zwiazek z grupy obejmujacej difluoromonochlorometan, propan, butan i pentan, przy czym na 100 czesci wagowych pier- wszego skladnika przypada 5-30 czesci wagowych drugiego skladnika. P L 1 6 1 0 0 8 B 1 PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest środek do spieniania tworzyw sztucznych, PCW, epoksydowych, poliestrowych, fenolowych, polistyrenów, a zwłaszcza poliuretanów.

Środek według wynalazku z powodzeniem zastępuje ekologicznie szkodliwe, rozkładające ozon stosowane powszechnie środki zawierające chlorowcowane węglowodory.

Szeroko rozpowszechnione wytwarzanie poliuretanowych (PU) produktów piankowych opiera się na doprowadzaniu mieszaniny układu poliolowego i środka spieniającego z cieczą o stosunkowo niskiej temperaturze wrzenia, do reakcji z izocyjanianem, w celu spowodowania polimeryzacji poliolu, w rezultacie czego wywiązywana jest ilość ciepła wystarczająca dla spowodowania wrzenia środka spieniającego i wytworzenia pary warunkującej powstanie pęcherzyków lub komórek w materiale.

Środkiem spieniającym dobrze nadającym się do tego celu jest monofluorotrichlorometan, znany również pod nazwą Freon 11, CFC-11 lub R-l 1, o temperaturze wrzenia zbliżonej do 24°C, to znaczy korzystnej dla wytwarzania piany w warunkach normalnej temperatury pokojowej. Wielka ilość takich produktów stosowana jest do celów izolacji cieplnej i z tego również względu ważnym jest, że R-l 1 posiada wysoki ciężar cząsteczkowy, ponieważ para wypełniająca komórki przyczynia się do wysokiej zdolności izolacyjnej. W tej sytuacji, w ciągu wielu lat wytwarzanie PU produktów piankowych bazowało na zastosowaniu stosunkowo taniego i łatwo dostępnego R-l 1, lecz jak stwierdzono obecnie, ze środkiem tym związane są poważne problemy dla naturalnego środowiska, ponieważ wydaje się, że R-l 1 odpowiedzialny jest za pewne uszkodzenie warstwy ozonowej otaczającej naszą planetę.

Z powyższej przyczyny przeprowadzone zostały bardzo intensywne prace naukowe mające na celu znalezienie środka mogącego zastąpić w praktyce R-l 1, lecz dotychczas nie doprowadziły one do użytecznych wyników. Na podstawie badań laboratoryjnych wysunięte zostały liczne propozycje, z sugestiami stosowania przypuszczalnie użytecznych składników, w praktyce jednak wszystkie one posiadały poważną wadę, że zarówno w chwili obecnej, jak i w określonej bliskiej przyszłości, nie można liczyć na dostępność tych składników w skali przemysło wej.

Metodycznie badania nad znalezieniem środka zastępującego R-l 1, koncentrowały się oczywiście przede wszystkim na grupie cieczy zbliżonych do R-l 1, to jest chlorowcowanych węglowodorów, spośród których szereg posiada pożądany wysoki ciężar cząsteczkowy. Niektóre spośród tych cieczy mogą być z powodzeniem stosowane w charakterze środków spieniających, nie wywierając przy tym szkodliwego wpływu na wspomnianą warstwę ozonową, jednak posiadają one, niestety, pewne niemożliwe do zaakceptowania wady. Na przykład, chlorek metylenu o temperaturze wrzenia około 47°C mógłby być z pewnością stosowany, lecz może być on szkodliwy dla zdrowia. Jeśli takie, nie nadające się na pewno do użytku ciecze odrzuci się ze wspomnianej grupy

161 008 cieczy, to pozostaną tylko bardzo nieliczne ciecze, a wadę pozostałych stanowi to, że ich temperatura wrzenia jest bądź to znacznie za wysoka, bądź też znacznie za niska, w zestawieniu z wymogiem, aby temperatura wrzenia była rozsądnie zbliżona do normalnej temperatury pokojowej. Tak samo difluoromonochlorometan (R-22) o temperaturze wrzenia wynoszącej około -40°C, nie spełnia tego warunku.

Należy zauważyć, że pomimo tego, właśnie R-22 był proponowany jako środek spieniający, już na długo przed obecnymi badaniami wynikającymi ze wspomnianych problemów z ozonem. Tak więc, już w opisie-patentowym Stanów Zjednoczonych A-3 391093 podkreśla się, zaletę R-22 w porównaniu z R-12 stanowi to, że posiada lepszą rozpuszczalność w poliolu i, że dobra rozpuszczalność decyduje o wytwarzaniu pary, warunkującej małą gęstość produktu piankowego. Jest jednak oczywiste, że R-l 1 jest lub był korzystniejszym od R-12, po części z powodu jeszcze lepszej rozpuszczalności, po części dzięki możliwości przeprowadzania z nim operacji w temperaturze pokojowej pod normalnym ciśnieniem.

Wysuwane były również propozycje stosowania w charakterze środka do spieniania różnych mieszanin różnych stosowanych cieczy, na przykład R-l 1 i R-12 lub R-l 1 i R-22, lecz nie prowadziło to do wyników nadających się do wykorzystania przemysłowego dla mieszanin bez R-l l. W większości przypadków, w których R-l 1 nie jest stosowany, należy stosować urządzenie do spieniania, gdzie początkowe spienianie następuje pod wpływem jednego składnika mieszaniny już w dyszy zasilającej, podczas gdy drugi składnik dodawany jest oddzielnie bezpośrednio za dyszą, a mianowicie tak, aby do czasu zmieszania składników było możliwe oddzielne manipulowanie składnikami, przez dobór odpowiednich warunków temperatury i ciśnienia. W praktyce jednak jest oczywiste wysoce korzystne stosowanie mieszanki zawierającej cały potrzebny środek spieniający i nadającej się do użytku w temperaturze pokojowej i pod normalnym ciśnieniem, przez zwykłe połączenie z izocyjanianem. To właśnie możliwe jest w przypadku stosowania R-ll.

Środek spieniający nie zawierający R-ll przeznaczony do użytku w skali przemysłowej nie został dotychczas wynaleziony w wyniku badań naukowych, ale taki środek przedstawia niniejszy wynalazek.

Środek według wynalazku jako pierwszy składnik zawiera co najmniej jeden związek z grupy obejmującej 1,1, 1-trichloroetan, trichloroetylen i perchloroetylen, a jako drugi składnik zawiera co najmniej jeden związek z grupy obejmującej difluoromonochlorometan, propan, butan i pentan, przy czym na 100 części wagowych pierwszego składnika przypada 5-30 części wagowych drugiego składnika.

Korzystnie środek ten zawiera difluoromonochlorometan i 1,1,1--richloroetan w stosunku wagowym 1:3 lub niższym.

Gdy w skład środka według wynalazku wchodzi butan, propan lub pentan, to korzystnie środek zawiera 1,1,1 -trichloroetan, difluoromonochlorometan i butan/propan/pentan w stosunku wagowym odpowiednio 85:10:5.

Stwierdzono nieoczekiwanie, że doskonały środek do spieniania można otrzymać w postaci mieszaniny dwóch cieczy, wybranych bezpośrednio z odpowiedniej grupy substancji, z których każda z nich jest całkowicie bezużyteczna, posiadając temperaturę wrzenia bardzo różną od temperatury otoczenia. Jedną z tych substancji jest 1,1,1-trichloroetan, o temperaturze wrzenia wysokiej, bo wynoszącej aż 75-76°C, natomiast drugą substancją jest difluoromonochlorometan, to znaczy wspomniany R-22, o niskiej temperaturze wrzenia, wynoszącej -41?C. 1,1,1-trichloroetan jest tanią, rozpuszczalną, dobrze nadającą się do użytku substancją o wysokim ciężarze cząsteczkowym; jej względnie bardzo wysoką temperaturę wrzenia można obniżyć przez zmieszanie z wrzącym w niskiej temperaturze R-22, który jest również użyteczną substancją o stosunkowo wysokiej rozpuszczalności. Mimo dużych różnic temperatury wrzenia tych dwóch substancji, nieoczekiwanie stwierdzono, że nadają się one doskonale do sporządzania mieszaniny o temperaturze wrzenia lub o zakresie temperatury wrzenia bardzo zbliżonych do wartości dla R-ll, toteż zwykła mieszanina może być zgodnie z istotą wynalazku stosowana nieomal bezpośrednio jako środek zastępujący R-l 1. Jest szczególnie korzystnym to, że temperaturę wrzenia można nastawiać, zależnie od okoliczności, przez dodawanie mniejszej lub większej ilości R-22 do 1,1,1-trichloroetanu, korzystnie w zakresie proporcji od 5-30 części do 100 części, odpowiednio.

161 008

W związku z powyższym, ważne jest, że mieszanina jest niezwykle dobrze rozpuszczalna w zwykłych układach poliolowych. Przez wspomnianą zmianę składu, temperatura wrzenia samej mieszaniny może przyjmować wartości w zakresie około 5-25°C, natomiast w przypadku rozpuszczania w układzie poliolowym, początkowa temperatura wrzenia układu wyniesie około 2540°C, co idealnie i w szerokim zakresie odpowiada wartościom dla stosowania R-l 1.

Sam R-22 nie jest tak dobrze rozpuszczalny jak R-l 1, lecz w obecności 1,1,1-trichloroetanu rozpuszczalność staje się doskonała i jest całkowicie możliwym uzyskiwanie pian o gęstości równie niskiej, jak w przypadku stosowania R-ll. Ogólnie nieoczekiwanym faktem jest to, że dwie substancje o różnych właściwościach i przekraczającej 100°C różnicy temperatury wrzenia, w mieszaninie działają bardzo podobnie do R-ll.

Odnosi się to również w pewnym stopniu do katalizatorów stosowanych dla zapewnienia równomiernego i rozsądnie szybkiego spieniania się i twardnienia piany. Dla pewnych zastosowań możliwe do przyjęcia wytwarzanie piany osiąga się wyłącznie przez zastąpienie R-ll środkiem spieniającym według wynalazku, zachowując inne znane środki i warunki robocze. Stosowanych jest wiele różnych środków zastępczych, niektóre nawet stanowią tajemnice, lecz stwierdzono, że użyteczne produkty piankowe mogą być wytwarzane według wynalazku, w oparciu o różne zwykłe środki zastępcze dla R-ll.

Jednak, samo zastąpienie R-ll środkiem spieniającym według wynalazku nie będzie normalnie prowadzić do wytworzenia produktu piankowego takiej samej wysokiej jakości, jak w przypadku stosowania R-ll. Szeroki zakres temperatury wrzenia środka zmienia warunki procesu i można wyraźnie zaobserwować, że wytwarzanie pary w końcowym okresie spieniania ulega spowolenieniu do tego stopnia, że materiał ulega w dużym stopniu polimeryzacji i stabilizacji przed pełnym uformowaniem się piany, w konsekwencji czego gęstość produktu pianowego może być niepożądanie wysoka. Stwierdzono jednak, że wady tej można łatwo uniknąć przez dopełnienie wyjściowego katalizatora innym katalizatorem przystosowanym do działania w podwyższonej temperaturze w spienianej mieszance.

Należy zauważyć, że ten korzystny efekt osiągnąć można przez zastosowanie dobrze znanych katalizatorów opracowanych dla przyspieszenia końcowego utwwardzania produktu piankowego. Katalizatory takie, oparte na trzeciorzędowych aminach i znane, na przykład, pod nazwą handlową DABCO 33 LV i/lub DABCO WT (Air Products, USA) wywierają również swoiste działanie wspomagające odparowywanie resztkowych ilości środka spieniającego; natomiast w układzie na bazie R-ll, taka pozostająca ilość jest typowo bardzo mała; odpowiednia ilość w przypadku środka według wynalazku jest dużo większa, ze względu na różnicę temperatury wrzenia środka spieniającego. Tym niemniej stwierdzono, że wspomniany znany katalizator nawet stosowany w stosunkowo małej ilości procentowej, jak to objaśniono dokładniej w dalszych wywodach - może spowodować odparowanie również tej większej ilości „pozostającego środka spieniającego w wyższej temperaturze. Mimo, że omawiane katalizatory zostały opracowane specjalnie do stosowania w układach opartych na R-l 1, to wydaje się, że można je bezpośrednio stosować ze środkiem według wynalazku bez wystąpienia jakichkolwiek zauważalnych niedogodności oraz, że umożliwiają one wytwarzanie produktów piankowych bez R-l 1 i o zupełnie niskich gęstościach, na przykład poniżej 15-20 kg/m³.

Wiadomo, że zastosowanie ograniczonej ilości wody w podstawowej mieszance jest korzystne, zwłaszcza w początkowej fazie procesu spieniania, gdy woda reaguje z izocyjanianem, wydzielając wolny CO2, biorący udział w procesie spieniania. Jak wspomniano, znane jest również stosowanie wyjściowego katalizatora zwłaszcza PM-DETA (penta-metylo-dietyleno-triamina), która katalizuje proces wytwarzania pary, zwłaszcza w fazie początkowej. Innym takim katalizatorem jest trietyloamina, która posiada jednak wysoce nieprzyjemną woń. Warto jest tu zauważyć, że zarówno woda, jak i wspomniane katalizatory wyjściowe nadają się całkowicie do użytku, zapewniając odpowiednie korzyści w układach według wynalazku.

Z tradycyjnym stosowaniem R-ll związane jest znaczne ochłodzenie mieszanki wskutek parowania R-l 11 dla zapewnienia wymaganego szybkiego doprowadzenia energii w celu podwyższenia temperatury piany w czasie wytwarzania jest lub było nieodzowne stosowanie stosunkowo dużej ilości katalizatora. W przypadku stosowania środka według wynalazku na ogół można używać mniejszą ilość katalizatora, ponieważ odparowywanie środka spieniającego przebiega

161 008 5 w mniej gwałtowny sposób i w szerszym zakresie temperatury, co wiąże się z mniejszym chwilowym zapotrzebowaniem energii, a tym samym i mniejszymi kosztami katalizatorów.

W przypadku wytwarzania produktów piankowych ogólnie znane jest stosowanie specjalnych środków stablizujących, tak zwanych środków powierzchniowo czynnych, do stabilizacji ścianek komórek. Środki powierzchniowo czynne do użytku w układach R-ll, zostały dostosowane do wymaganej wysokiej rozpuszczalności, toteż pierwsze opracowane środki powierzchniowo czynne, które są aktualnie raczej tanie, stosowane są w coraz mniejszych ilościach, ponieważ ich rozpuszczalność jest stosunkowo niska. Jednak przy stosowaniu środka według wynalazku, właśnie te „słabo rozpuszczalne i tanie środki powierzchniowo czynne są korzystne, ponieważ mieszanina środka spieniającego jest bardzo skutecznym rozpuszczalnikiem; środki powierzchniowo czynne mają tendencję do słabszego działania w przypadku zbyt efektywnego rozpuszczania, toteż „lepsee** i droższe środki powierzch niowo czynne są ogólnie niezbyt korzystne.

Ogólnie wiadomo, że w mieszankach R-l 1 może występować niepożądane formowanie piany w temperaturze również nieco przekraczającej normalną temperaturę roboczą, ze względu na wrzenie R-l 1 w około 24°C. Należy zauważyć, że problem ten jest wyeliminowany lub znacznie pomniejszony w przypadku wynalazku, dzięki większemu zakresowi temperatury wrzenia. W praktyce oznacza to, że w oparciu o wynalazek można przygotowywać podstawowe mieszanki obejmujące poliol (e), katalizatory, stabilizatory i środek do spieniania, przeznaczone do wysyłki w zwykłych pojemnikach nawet do miejscowości o ciepłym klimacie, bez konieczności stosowania pojemników o specjalnie podwyższonej wytrzymałości na ciśnienie.

Ciężar cząsteczkowy 1,1,1-trichloroetanu jest tylko nieznacznie niższy od ciężaru R-ll, to znaczy, że świeżo wytworzona piana będzie posiadać prawie taką samą izolacyjność cieplną, jak piana wytworzona przy użyciu R-ll. Jest jednak bardzo ważnym, że R-l 1 ze swą stosunkowo niską temperaturą wrzenia nie wypełnia komórek w jakiś szczególnie stabilny lub trwały sposób, natomiast środek spieniający według wynalazku wypełniać będzie komórki znacznie bardziej trwale, bez stosunkowo prędkiego stopniowego wypierania przez powietrze. Prowadzi to do bardzo ważnego rezultatu, polegającego na tym, że długotrwały efekt izolacyjny materiału jest nawet lepszy, w porównaniu z osiąganym w przypadku stosowania R-ll.

Zastosowanie środka spieniającego według wynalazku doprowadziło więc do osiągnięcia szeregu wysoce cennych zalet, lecz warto podkreślić, że nie zaobserwowano przy tym szeregu swoistych wad, których wystąpienia można było oczekiwać.

Środek do spieniania może być wytwarzany i sprzedawany w postaci mieszaniny, lecz bardziej korzystnym produktem handlowym jest kompletna mieszanka, zawierająca poliol (e), środek do spieniania i inne składniki, gotowa do użycia, z dodawanym do niej w całkowicie znany sposób izocyjanianem.

Mieszaninę środka spieniającego można wytwarzać w bardzo prosty sposób przez wprowadzanie R-22 z naczynia ciśnieniowego zawierającego R-22 w jego ciekłej fazie do ciśnieniowego pojemnika, zawierającego 1,1,1--richloroetan. Otrzymaną mieszaninę można następnie dodawać pod normalnym ciśnieniem do ciekłej mieszanki złożonej z mieszaniny poliolu, katalizatorów, środka powierzchniowo czynnego i ewentualnie dalszych składników, korzystnie przez mieszanie, a następnie całą mieszaninę można wprowadzić do zwykłych beczek transportowych.

W miejscu wykorzystywania mieszaniną można manipulować prawie dokładnie tak samo lub znanymi sposobami, jakie stosowane były dla meiszanki opartej na R-l 1, to znaczy w mieszaninie z izocyjanianem i należy zaznaczyć, że spienianie może przebiegać jak zwykły proces spieniania swobodnego, bez żadnego zróżnicowanego traktowania składników mieszaniny środka do spieniania. Pożądanym może być przestrzeganie jednego środka ostrożności, w przypadku wytwarzania piany w matrycy formierskiej, a mianowicie utrzymywanie nieco wyższej temperatury ścian matrycy formierskiej od temperatury stosowanej w układach R-ll; normalną praktyką było ogrzewanie ścianek do temperatury około 40°C, dla uniknięcia powstawania zwartej warstwy powierzchniowej piany, co miałoby miejsce w rezultacie oziębiania się środka spieniającego przy powierzchni, a ponieważ temperatura wrzenia w aktualnych warunkach jest normalnie podwyższona, korzystnym może być ogrzewanie ścianek matrycy do temperatury 5O-óO°C.

161 008

Wynalazek ilustrują następujące przykłady.

Przykład I. Należy wyprodukować piankę do izolacji cieplnej, na przykład do wypełnienia in situ łącznikowej rury osłonowej na złączu dzielnicowego rurociągu ogrzewniczego i pożądanym jest zastosowanie całkowicie konwencjonalnego poliolu i układu katalitycznego, który ma być manipulowany w pełni konwencjonalnie, z tym jednym wyjątkiem, że zamiast R-l 1 ma być użyty środek spieniający według wynalazku. Podstawowa mieszanka ma następujący skład:

ICI Daltolac P 160 zasadowy poliol (wartość OH 540) 0,373 kg

ARCO Arcol 7541 zasadowy poliol (wartość OH 490) 0373 kg

Shell Caradol 76-7 zasadowy poliol (wartość OH 76) 0,046 kg

Gliceryna (99%) 00)25 kg

Woda 000)8 kg

BASF Trietyloamina (katalizator aminowy) 0,, 11 kg

BP Polyurax SR 545 (środek powierzchniowo czynny) 0,014 kg

Środek spieniający „50“:

1,0 części 1,1,1-trichloroetanu 0,150 kg

5, części R-55 hTO, kg

Do mieszanki tej dodawano 1 kg izocyjanianu ICI. Suprasec DNR MDI i obserwowano następujące dane:

Czas powstania kremu (początek)

Czas żelowania (czas powstania włókien)

Czas podnoszenia się

Czas wyschnięcia dotykowego Gęstość przy podnoszeniu swobodnym Temperatura rdzenia

Maksymalną temperaturę rdzenia osiągnięto po sekund

520 sekund 55,sekund 55,sekund 48 kg/m³171°C

840sekundach

Przy kład II. Element chłodziarki należy wyposażyć w izolację z jednolitej pianki o małej gęstości. Stosuje się podstawową mieszankę o następującym składzie:

ARCO Arcol 7544, polioksypropylenowy poliol o średnim ciężarze cząsteczkowym ,,536 kg

ARCO Arcol 7770, związek aminy aromatycznej z poliolem eteru polioksypropylenowego 0,074 kg

Goldschmidt Tegostab B 1048 (środek powierzchniowo czynny) 0,015 kg

Woda 0,007 kg

BASF PM-DETA (pentametylo-dietylenotriamina) (katalizator aminowy) 0,007 kg

Air Products DABCO 77 LV (katalizator stanowiący aminę trzeciorzędową) 0,015 kg

Środek spieniający „50“ jak w przykładzie I 0,714 kg

1,000 kg

Do mieszanki tej dodawano izocyjanianu Shell Coradate 70 MDI w proporcji wagowej 1:1 i obserwowano następujące dane:

Czas powstania kremu (początek) 51 sekund

Czas żelowania (czas powstania włókien) 75 sekund

Czas podnoszenia się 90 sekund

Czas wyschnięcia dotykowego 90 sekund

Gęstość przy podnoszeniu swobodnym 55,4kg/m“

Temperatura rdzenia 119°C

Maksymalną temperaturę rdzenia osiągnięto po 570 sekundach

161 008

Przykład III. Powtórzono wykonanie środka według przepisu podanego w przykładzie II, z tą różnicą, że zmieniono skład środka spieniającego „20“ (patrz przykład I) na 85:10:5 części Wagowych odpowiednio 1,1,1 -trichloroetanu, R-22 i butanu. Wszystkie inne dane były takie same, albo stwierdzono, że były praktycznie nie zmienione; jednak gęstość uległa obniżeniu do 21 kg/m³.

Przykład VI. Półelastyczna piana PUR do poręczy meblowych oparta była na następującej mieszance:

Shell Caradol 36-3 zasadowy poliol (wartość OH 36)	0,660	^kg
BASF Butanodiol-1,4	0,136	kg
TCPP fosforan trichloropropylu
(środek zmniejszający palność)	0,068	kg
DMEA dimetyloetyloamina (katalizator aminowy)	0,014	kg
DBTL (katalizator cynowy)	0,001	kg
Środek spieniający 85:10:5 jak w przykładzie III	0,102	^kg

1,000 kg

Do mieszanki tej dodawano izocyjnianu ICI Suprasec VM 10, czysty MSI, w proporcji wagowej 1:0,4 i obserwowano następujące dane:

Czas powstawania kremu (początek)

Czas żelowania (czas powstania włókien)

Czas podnoszenia się

Czas wyschnięcia dotykowego

Gęstość przy podnoszeniu swobodnym Temperatura rdzenia

Maksymalną temperaturę rdzenia osiągnięto po sekund 20 sekund 20 sekun0 25 sekund 357 kg/m³110°C

420 sekundach

Przykład V. Do wytwarzania metodą ciągłą piany natryskiwanej na powierzchnie budowlane takie jak spodnie strony dachów, stanowiące warstwę stabilizującą i izolacyjną na nich, stosowano następującą podstawową mieszankę:

Poliol inicjowany aminą Shell Caradol 585 (OH 585) 0,323 kg

Poliol (OH 540) na bazie ICI Daltolac P 160 (OH 540) 0,143 kg

Arco Arcol 3541 polieter poliolu (OH 490) 0,143 kg

Trietanoloamina 85% (katalizator aminowy) 0,034 kg

Olej talowy 0,041 kg

Texaco DMEA (dimetyloetyloamina) (katalizator aminowy) 0,039 kg

BASF PM-DETA (pentametylodietylenotriamina), (katalizator aminowy) 0,008 kg

DBTL (organiczny katalizator cynowy) 0,001 kg

Fosforan trichloropropylu (środek zmniejszający palność) 0,103 kg

Goldschmidt Tegostab B 1048 (środek powierzchniowo czynny) 0,124 kg Woda (w miarę potrzeby) 0,002 kg

Środek spieniający „20“ jak w przykładzie I 0,147 kg

Mieszankę mieszano z izocyjanianem MDI Bayer Desmodur 44V20. w proporcji wagowej 1:1i obserwowano następujące dane:

Czas powstania kremu (początek)

Czas żelowania (czas powstania włókien)

Czas podnoszenia się Czas wyschnięcia dotykowego Gęstość przy podnoszeniu swobodnym Temperatura rdzenia

Maksymalna temperatura rdzenia osiągnięta po

7-8 sekund 15 sekund 30 sekund 20 sekund 42,4 kg/m³165°C

300 sekundach

161 008

P r z y k ła d VI. Lekką polieterową pianę meblową (materiał płytowy) wytwarza się w oparciu o następującą mieszankę:

Shell Caradol 36-3 zasadowy poliol 0,832 kg

DBTL (organiczny katalizator cynowy) 0,003 ^kg

Goldschmidt Tegostab BF 2370 (środek powierzchniowo czynny) 0,008 kg

BASF PM-DETA (pentametylodietylenotriamina) (katalizator aminowy) 0,002 Ikg

Woda 0,030 kg

Środek spieniający „20“ jak w przykładzie I 0,125 kg

Do mieszanki tej dodawano diizocyjanianu toluenu produkcji Firmy Bayer (TDI 80,/20) w proporcji wagowej 1:(0,383 i obserwowano następujące dane:

Czas powstawania kremu (początek) 5 sekund

Czas podnoszenia się 80 sekund

Gęstość przy podnoszeniu swobodnym 20,2 kg/m³

Przykład VII. Do wytwarzania poliizocyjanuranowej piany wypełniającej o zmniejszonej palności (PIUR) stosuje się następujący układ podstawowy:

ARCO Arcol 3541, poliol polieteru polioksypropylenowego (OH 475)0,689	kg
Air Products Dabco TMR-2 (katalizator trimeryzacji)	0,024	kg
Goldschmidt Tegostab B 1048
(środek powierzchniowo czynny)	0,010	kg
Woda	0,002	kg
Środek spieniający „20“ jak w przykładzie I	0,275
	1,000	kg

Do mieszanki tej dodawano izocyjnanu MDI Desmodur 44V20 Firmy Bayer, w proporcji wagowej 1:1 i obserwowano następujące dane:

Czas powstania kremu (początek)

Czas żelowania (czas powstania włókien)

Maksymalna temperatura rdzenia osiągnięta po sekund 65 sekund 77 sekund 75 sekund 39,2 kg/m³155°C

390 sekundach

Przykład VIII. Dla porównania wytworzono dwie podobne podstawowe mieszanki ze standarowego poliolu i środka spieniającego odpowiednio w postaci R-l 1i „20“ (patrz przykład 1). W obu przypadkach stosowano ten sam skład, a mianowicie:

Poliol polieteru polioksypropylenowego (OH 475) 0,744 kg

Środek spieniający 0,286 kg

W obu przypadkach zaobserwowano temperaturę wrzenia mieszanki 33°C. Ważna zaobserwowana różnica polegała na tym, że mieszanina z R-ll wykazuje prężność par 17,10³ Pa w temperaturze 25°C, podczas gdy mieszanina ze środkiem spieniającym „20“ według wynalazku nie wykazywała żadnego mierzalnego nadciśnienia.

Ogólnie, (por. przykład III) środek spieniający według wynalazku może być modyfikowany przez dodanie niewielkiej ilości butanu, który posiada dobrą zdolność spieniania, to znaczy wywiązuje parę o stosunkowo wysokiej objętości. W zasadzie składnik R-22 może być zastąpiony przez butan, lecz w praktyce pewna zawartość R-22 jest korzystna dla uzyskania dostatecznej rozpuszczalności środka spieniającego. Nadającymi się do użytku równoważnikami dla butanu jest propan i pentan, to znaczy nasycone węglowodory o trzech do pięciu atomach węgla. Korzystne ich odsetki wynoszą około pięć procent, rzadko przekraczają dziesięć.

161 008

W większości przykładów stosuje się środek spieniający „20“, zawierający 20 części R-22 na 100 części 1,1,1-trichloroetanu. Stwierdzono, że proporcja ta nadaje się do użytku w Danii, lecz w krajach o cieplejszym klimacie temperatura wrzenia mieszanki podstawowej winna być korzystnie nieco wyższa, to znaczy, że proporcja R-22 winna być mniejsza, to znaczy tylko 10-15 części, natomiast w warunkach arktycznych winna być wyższa. Normalnie, proporcja R-22 waha się w zakresie między 10 i 25 części na 100 części 1,1,1-trichloroetanu, lecz w skrajnych przypadkach proporcja R-22 może być obniżona do 5 części i zwiększana do około 30 części, przy czym wszystkie proporcje podawane są w częściach wagowych.

Przy wprowadzeniu butanu lub podobnych związków, całkowita ilość środka spieniającego o niskiej temperaturze wrzenia może być nieco niższa jak w przypadku stosowania samego R-22; powyżej wspomniana proporcja 85:10:5 będzie więc odpowiadać około 100:17:6 wagowo dla 1,1,1-trichloroetanu oraz R-22/butan, odpowiednio.

Należy zaznaczyć, że istnieją dwie substancje, a mianowicie trichloroetylen i perchloroetylen, które są w szerokim zakresie równanie 1,1,1-trichloroetanowi oraz - co więcej - należą do dostępnych w handlu. Istnieją podstawy aby sądzić, że jedna lub obie te substancje mogą przynajmniej częściowo zastępować 1,1,1-trichloroetan w tym względzie. Jednak, wynalazek odnosi się do praktycznej przemysłowej eksploatacji środka spieniającego nie zawierającego R-l 1 i obejmuje on stosowanie tych innych substancji tylko jeżeli stwierdzono, że można je stosować w skali przemysłowej.

Środek spieniający według wynalazku nadaje się dobrze do spieniania układów lub mieszanek również innych niż oparte na układach PUR, na przykład do spieniania PCW, żywic epoksydowych, nienasyconych poliestrów, fenoli, polistyrenu, itd., tam gdzie proces spieniania jest mniej skomplikowany i gdzie często dąży się do osiągnięcia wyższego efektu izolacyjnego oraz - oczywiście - do stosowania tanich i ogólnie nie niebezpiecznych substancji.

Pomiary wykazały, że zawartość wolnej pary 1,1,1-trichloroetanu bezpośrednio nad spienioną mieszaniną jest bardzo niska i stanowi mniej niż połowę międzynarodowej TLV (threshold limit value = progowa wartość graniczna).

Jak ogólnie wiadomo, również i w innych dziedzinach techniki występują problemy związane z różnymi typami „Freonów¹* przyczyniającymi się do atakowania warstwy ozonowej w stratosferze i należy zauważyć, że mieszanina środka spieniającego według wynalazku może z powodzeniem zastąpić w szeregu przypadkach budzące wątpliwości substancje freonowe. Takie zastosowania są objęte zakresem wynalazku, o ile chodzi o stosowanie przemysłowe na przykład czynniki chłodzące lub środki spieniające do innych celów. Tak więc, wynalazek obejmuje omawianą mieszaninę, o ile może ona znaleźć zastosowanie, bezpośrednio lub jako podstawowa złożona substancja do dalszych modyfikacji do specyficznych celów.

Niektórzy eksperci wyrażają pogląd, że również R-22 należy do wspomnianych „budzących wątpliwości substancji CFC; nawet jeśli jest to prawdą, to należy stwierdzić, że R-22 zawiera mniejszą frakcję dwóch głównych składników w mieszaninie według wynalazku, tak, że ważnym rezultatem będzie to, że osiągalne będzie przynajmniej drastyczne zmniejszenie stosowania „wątpliwych substancji, do czasu gdy wynalezione będą mogły być jeszcze lepsze rozwiązania.

Należy zauważyć, że powyższe przykłady dotyczą prób laboratoryjnych w warunkach swobodnego wzrastania i o temperaturze 21°C pomieszczenia i składników. Za pomocą związanych doświadczeń praktycznych produkcyjnych stwierdzono, że trendy zmian między wynikami laboratoryjnymi i praktycznymi były prawie identyczne jak przy stosowaniu R-ll i takież były efekty zmiany warunków produkcyjnych, to znaczy, że nie ma potrzeby opisywania tego dokładniej dla specjalistów z tej dziedziny.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 1,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Środek do spieniania tworzyw sztucznych, znamienny tym, że jako pierwszy składnik zawiera co najmniej jeden związek z grupy obejmującej 1,1,1-trichIoroetan, trichloroetylen i perchloroetylen, a jako drugi składnik zawiera co najmniej jeden związek z grupy obejmującej difluoromonochlorometan, propan, butan i pentan, przy czym na 100 części wagowych pierwszego składnika przypada 5-30 części wagowych drugiego składnika.
2. Środek według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera difluoromonochlorometan i 1,1,1trichloroetan w stosunku wagowym 1:3 lub niższym.
3. Środek według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera 1,1,1--richloroetan, difluoromonochlorometan i butan/propan/pentan w stosunku wagowym odpowiednio 85:10:5.