SU924064A1 - Способ получения поливинилхлоридного пенопласта 1 - Google Patents

Description

Изобретение относится к производству пенопластов, в частности к получению пенопластов из поливинилхлорида (ПВХ), которые могут применяться в качестве подложек для ковров, линолеума или облицовочного материала методом смешения ПВХ с пластификаторами и последующего вспенивания получившегося пластизоля воздухом.

Известен способ получения пенопласта путем насыщения пластизоля воздухом. Пластизоль и воздух непрерывно поступают в смесительную головку, где благодаря сдвиговым усилиям многочисленных штифтов, расположенных на поверхности ротора и статора, происходит разбивание смеси пластизоля и воздуха в мелкую пену [1] .

Однако способ получения пенопласта методом механического ввода воздуха в ПВХ пластизоль имеет существенные недостатки. Из-за применения высоких скоростей вращения ротора в ^!

2

смесителе, необходимых для получения пенопласта с низким объемным весом, происходит разогрев вала ротора в уплотнительных втулках смесительной головки, что приводит к преждевременному гелеобразованию ПВХ пластизолей около уплотнительных втулок.

Это снижает производительность и ухудшает качество получаемого пенопласта вследствие загрязнения его кусками зажелатинизированного материала , остановки ротора смесителя и частой, его чистки.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ получения поливинилхлоридного пенопласта путем непрерывней дозируемой подачи пластизоля, состоящего из поливинилхлоридной смолы, пластификатора, поверхностно-активного вещества (ПАВ), и воздуха в смеситель и последующего отверждения полученной пены в термокамере [2).

з 924064

Пластизоль из бункера подается · дозирующим (шестеренным или кулачковым) насосом в смеситель. Сжатый воздух из магистрального трубопрово да через запорный вентиль й стабилизатор давления, который поддерживает постоянное давление, фиксируемое манометром, проходит ротаметр (измеритель расхода) и через обратный клапан поступает в смеситель.

При работе смесителя образуется газожидкостная эмульсия, которая при выходе из шланга-пенопровода об разует пену. Другой фракцией шланга

пенопровода является создание противодавления в смесителе. Это необходимо потому,' что при атмосферном давлении количество "вбитого" в пластизоль воздуха невелико и объемный вес пенопласта составляет 450700 кг/м⁵в зависимости от типа ПАВ, введённого в пластизоль.

Наличие шланга создает в смесителе давление тем большее, что меньше диаметр шланга и чем больше его длина. Соответственно снижается плотность пены.

. Недостатком известного способа является наличие сжатого воздуха с давлением 8-9 кгс/см. В цеховых магистралях обычно давление сжатого воздуха 4-6 кгс/см^ Устанавливать же специально для вспенивания пластизоля компрессор невыгодно, так как это влечет дополнительно к капитальным затратам и накладным расходам. Кроме того, недостатком.является недостаточно высокая надежность поддержания постоянного расхода воздуха. Это обусловлено тем, что в отличие от пластизоля, который перекачивается в смеситель дозирующим насосом, обеспечивающим постоянный расход при любых колебаниях давления в смесителе, поступление сжатого воздуха в смеситель определяется двумя независимыми факторами: величиной избыточного давления, заданного регулятором давления и противодавлением, которое вызывается, главным образом, сопротивлением трения, возникающим при движении Лены по шлангу-пенопроводу. При изменении вязкости пластизоля величина противодавления меняется пропорционально и соответственно изменяется расход воздуха, вызывая отклонение одного из основных показателей качества пенопласта - его плотности.

15

20

25

30

35

40

45

50

55

Изменение вязкости пластизоля происходит, например, при нарушении теплового режима смесителя, когда нарушается подача хладагента или его температура, а также из-за отклонения в режиме приготовления следующей партии пластизоля.

Цель изобретения - упрощение технологического процесса и уменьшение объемного веса конечного продукта,

Указанная цель достигается тем, что в способе получения поливинил- , хлоридного пенопласта путем непрерывной дозируемой подачи пластизоля, состоящего из поливинилхлоридной смолы, пластификатора, поверхностноактивного вещества, и воздуха в смеситель и последующего отверждения полученной пены в термокамере, согласно изобретению непрерывную дозируемую подачу пластизоля в смеситель осуществляют двумя последовательно соединенными шестеренными насосами, причем объемная производительность второго насоса на 20-70% больше производительности первого, а воздух подают из линии сжатого воздуха через регулятор давления в камеру всасывания второго насоса.

Введение сжатого воздуха не в смеситель непосредственно, а во всасывающую камеру второго насоса разделяет воздушный поток на две независимые друг от друга части: от стабилизатора давления до всасывающей камеры второго насоса и от нагнетательной камеры второго насоса до смесителя.

Благодаря этому колебания давления в смесителе или в шланге-пенопроводе воспринимается только той частью воздушного потока, которая заключена между смесителем и нагнетательной камерой второго насоса и не влияет уже на количество сжатого воздуха, находящееся здесь.

Вследствие того, что давление в части потока сжатого воздуха, ограниченной регулятором давления и всасывающей камерой второго насоса, не зависит от величины давления в* другой части потока, избыточное давление, устанавливаемое регулятором давления, может быть значительно меньше давления в смесителе.

Так как перемещение сжатого воздуха из всасывающей камеры второго насоса в негнетательную камеру этого насоса происходит путем переноса

5 924064 (,

порций воздуха совместно с пласти- пени поступает во всасывающую полость

золем шестернями насоса, объемная производительность по воздуху сохраняется постоянной независимо от того, насколько давление в нагнетательной ₅ камере второго насоса отличается от давления в его всасывающей камере и сохраняется ли оно постоянным в процессе работы. При этом производительность второго насоса по ,θ

воздуху \1& будет равна произведению абсолютного давления во всасывающей камере второго насоса на разность. объемных производительностей второго насоса V и первого насаса ν_ή:

ν₆= ρ^ν^ν.,),

где νθ - приведенный расход к атмосферному давлению. ₂₀

Обычно шестеренные насосы типа НИ! (НШ-К, НШ-И) предназначены для дозирования высоковязких жидкостей, таких, например, как расплавленный капрон, растворы эфиров целлюлозы ₂5 и т.п. Эти же насосы используются и для дозирования пластизолей, причем производительность их остается постоянной при изменении давления вплоть до 40 кгс/см^ ₃₀

Для дозирования сжатых газов эти насосы не применялись. Однако при проведении экспериментов обнаружено, что шестеренным насосом можно осуществлять дозирование сжатого воздуха в виде грубодисперсной смеси его с ³⁵ пластизолем, причем оптимальное объемное содержание сжатого воздуха в этой смеси для сохранения точности дозирования должно составлять 40-42%.

Если в насос, перекачивающий двух-. фазную смесь пластизоль - воздух, пластизоль подается первым дозирующим насосом, то объемное соотношение фаз на выходе из него при правильно подобранном соотношении пластизоль - ⁴⁵ воздух будет оставаться постоянным в широком интервале противодавлений.

Предлагаемый способ поясняется чертежом.

Пластизоль из бункера 1 при рабо- ⁵⁰ те шестеренного насоса 2 первой стуэтого насоса а и выходит из нагнетательной полости 5 с заданной объемней производительностью .

Далее пластизоль по трубопроводу поступает во всасывающую полость а насоса 3 второй ступени. Насос 3 работает с производительностью ν^, причем V1 ,20-1,70)ν^. Во всасывающую камеру (полость) <3 насоса 3 поступает из магистрали 4 сжатого воздуха через вентиль 5 и регулятор 6 давления сжатый воздух; давление фиксируется манометром 7.

Грубая смесь пластизоля с воздухом поступает в смеситель 8, где подвергается гомогенизации. Давление в смесителе фиксируется манометром 9. По шлангу-пенопроводу 10 пена подается в термокамеру для отверждения.

В таблице приведены данные, полученные на установке, собранной согласно чертежу, а также данные, полученные при работе по известной схеме. Для дозирования используют насосы "НШ-40И" с объемной производительностью 400 и 600 см^мин.

При проведении экспериментов используют пластизоль на основе смолы марки Е 66-П (смола эмульсионная, пастообразующая, с константой Фикенчера, равной 66).

В качестве пластификаторов используют дибутилфталат (ДБФ) и диалкилфталат - 789 (ДАФ-789), сложный эфир ортофталевой кислоты и спиртов фракции Сд-Сд.

В качестве ПАВ используют алкилбензосульфонат кальция (АБСК) в виде 50%-го раствора в изобутиловом спирте.

Состав пластизоля, вес.ч.:

ПВХ смола

Е 66-П 100 ДАФ-789 45 ДБФ 15 АБСК 4

Пластизоль готовят смешением компонентов в емкости при перемешивании рамной мешалкой с числом оборотов η = 180 об/мин.

7 · 924064

8

Зависимость объемного веса пенопласта от давления воздуха

в смесителе

Давление воздуха после	Давление воздуха в смесителе, кгс/см^·	Объемный вес пенопласта, кг/м^	Примечание
регулятора давления, кгс/си*3·	Известный способ __________________	Предлагаемый способ	Известный способ ____________	Предлагаемый способ

1	2	620	500	Давление в
				смесителе
1	3	-	410	создается
				шлангом-
-	4	-	360	пенопрово-
				дом;для уве-
				личения дав-
2	4	500	360	ления длину
				шланга уве-
—	5,5		290	личивают
2	7	-	280
-	9	-	280
з	6	410	280
.3	9,5	-	280
3,5 3,3	10,5	380	280
Получение пенопласта из пл’асти-	поступает	также во	всасывающий
золя осуществляют на	установке, со-	патрубок	второго насоса. Нагнетатель-

стоящей из двух последовательно соединенных насосов (узла дозирования) и смесительной головки. Узел дозирования представляет собой два .шестеренных насоса типа НШ-40 "П", ведущие валы которых приводятся во вращение от общего привода, причем число оборотов вала одного из них равно 10 об/мин, а другого 17 об/мин; соответственно этому объемная· производительность первого 400 см7мин, а второго 680 см7мин. Всасывающий патрубок первого насоса (с производительностью 400 см³/мин) соединен с бункером для пластизоля, а нагнетательный патрубок этого насоса соединен со всасывающим патрубком второго насоса. Сжатый воздух из технологической линии через регулятор давления (редуктор) типа В-57

40

45

50

55

ный патрубок второго насоса соединен трубопроводом со смесителы-Гой головкой. Смесительная головка штыревого типа; штыри расположены на внутренней поверхности корпуса (статора) и на внешней поверхности ротора. Внутренний диаметр статора 120 мм, длина 125 мм; диаметр ротора 100 мм, длина 115 мм; число оборотов ротора η =500 об/мин. Смесительная головка снабжена манометром, гильзой для термопары и рубашкой для хладагента. Уплотнение вала ротора торцовое. Вспененный пластизоль из головки отводится по армированному резиновому шлангу диаметром 10 мм, длина которого подбирается исходя из того, какое давление необходимо создать, в смесительной головке.

924064

При объемной производительности первого насоса 400 смЪ'мин и плотности невспененного пластизоля 1200-1250 кг/м*³ его весовая производительность равна 0,480-0,500 кг/мин; ₅ однако, поскольку во время смешения пластизоля с ПАВ в него.попадает и диспергируется некоторое количество воздуха и плотность его уменьшается до 1060-1100 кг/м®, действительная ю весовая производительность первого насоса 0,430-0,440 кг/мин.

Эксперимент проводят следующим образом.

На выходном патрубке смесительной голЪвки закрепляют шланг диаметром. 10 мм и с такой заранее подобранной длиной, чтобы в смесительной головке создать при вытекании по шлангу пены давление определенной величины (большее, чем давление воздуха после редуктора). Далее устанавливают при помощи регулятора давления (редуктора) величину давления сжатого воздуха на входе во всасывающий патрубок второго насоса. Эта величина не превышает 3,5 кгс/см*¹, так как максимальное давление в сети не превышает 3,6 кгс/см*¹. После этого включают привод узла дозирования (двух н&сосов) и привод смесительной головки. Через 1-1,5 мин после заполнения головки и шлангов пластйзолем режим стабилизируется - давление в смесительной головке остается постоянным, а из шланга-пенопровода выходит вспененный пластизоль с постоянным объемным весом, что контролируется замером объемного веса' отбираемых проб. Пробы вспененного пластизоля выдерживают 5 мин в термошкафу при 155°С.

Пример 1. Давление сжатого воздуха, поступающего из регулятора давления во всасывающий патрубок ₄₅ второго насоса, равно 1 кгс/см®, длина шланга-пенопровода 1,4 м, давление в смесительной головке 2 кгс/см*¹. Объемный вес пенопласта, получаемого при этих условиях, равен 500 кг/м®.

При вспенивании пластизоля существующим способом, т.е. путем раздельной подачи пластизоля (одним насосом) и воздуха через регулятор дав- . ления, расходомер и регулирующий вентиль непосредственно в смесительную головку при этом же давлении сжатого воздуха (1 кгс/см⁴"), получают,, пенопласт с объемным весом 630 кг/м .

15

20

25

30

35

40

50

55

10

При этом увеличение количества подаваемого в головку воздуха при неизменном давлении не приводит к снижению плотности пенопласта. Объяс няется это тем, что объемное содержание воздуха в пластизоле, подвергаемом перемешиванию, невелико. Так, по данным прототипа плотность эмульсии пластизоль - воздух во время перемешивания равна 450"700 кг/м®. Эта величина зависит от рецептуры, в частности от природы ПАВ, и для нашей рецептуры она равна 840 кг/м®. Поэтому, если объемный вес газожидкост ной (воздухопластизольной) эмульсии в головке при каком-то давлении достигнет величины 840 кг/м³, то введение дополнительного количества, воздуха не может снизить объемный вес; при этом дополнительный воздух,выходя из^У смесительной головки в виде крупных пузырей, образует раковины в пенопласте, ухудшая тем самым его качество. Дпя того, чтобы дополнительное количество воздуха смог ло диспергироваться, необходимо увеличить давление в смесительной головке.

Пример 2. Давление сжатого воздуха 2 кгс/см^4-, длина шланга

1.7 м, давление в головке 3 кгс/см¹. Объемный вес пенопласта, полученного по предлагаемому способу, равен 410 кг/м³. Наименьший объемный вес пенопласта, получаемого существуют щим способом,500 кг/м®.

Пример 3. Давление сжатого воздуха 3 кгс/см'¹, длина шланга

3.8 м, давление в смесительной головке 5,5 кгс/см¹¹. Объемный вес пенопласта, полученного по предлагаемому способу, равен 290 кгс/м®, по существующему - 420 кг/м®-.

Пример 4. Давление сжатого воздуха после регулятора 3,5 кгс/см длина шланга 9,5 м, давление в смесительной головке 10,5 кгс/см*¹. Объемный вес пенопласта, полученный по предлагаемому способу, равен 280 кг/м®,, по существующему 380 кг/м®.

Как видно из приведенных примеров, предлагаемый способ позволяет при одинаковом давлении сжатого воздуха после регулятора получать более легкий пенопласт.

При попытке увеличить объемную производительность второго насоса значительно больше, чем. на 70% от

'11

а?Ш4

12

производительности первого, чтобы увеличить количество подаваемого в смесительную головку воздуха и, следовательно, снизить объемный вес пенопласта, обнаруживается, что режим работы второго насоса нарушается. Это проявляется в появлении пульсаций и уменьшении подачи воздуха относительно расчетного количества. Надежная работа системы наблюдается 1 при увеличении объемной производительности второго насоса вплоть до 73-74%»

Таким образом, предлагаемый способ позволяет, используя сжатый ,

воздух низкого давления (1—3 атм), проводить смешение пластизоля с воздухом при достаточно высоких (7~

9 атм) давлениях в смесителе, что дает возможность получать пенопласт 2 малого объемного веса (до 28υ кг/му.

Другим важным преимуществом способа является то, что его использование позволяет автоматически сохранить постоянство дозировки воздуха г независимо от случайных изменений давления в смесителе и в шланге пенообразователя и тем самым обеспечить постоянство заданного объемного веса пенопласта, у 31

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Способ получения поливинилхлоридного пенопласта путем непрерывной дозируемой подачи пластизоля, состоящего из поливинилхлоридной смолы, пластификатора, поверхностно-активного вещества, и воздуха в смеситель и последующего отверждения полученной пены в термокамере, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологического процесса и уменьшения объемного веса конечного продукта,непрерывную дозируемую подачу пластизоля в смеситель осуществляют двумя соединенными последовательно насосами, причем объемная производительность второго насоса на 20-10% больше объемной производительности первого, а подачу воздуха осуществляют через регулятор давления в камеру всасывания второго насоса.