Способ производства изделий из легкого поропласта с закрытыми порами

 

Способ получения вспененных пенопластов с закрытыми порами включает механическую переработку пластмассовой композиции, содержащей химический порообразователь, в машине для переработки пластмасс в хорошо гомогенизированную расплавленную композицию. Затем пластмассовую композицию выдерживают под давлением в закрытой полости пресс-формы при температуре выше температуры разложения химического поробразователя. Возможно введение в пластмассовую композицию добавок для регулирования разложения химического порообразователя. Полученные изделия из легкого поропласта имеют максимальное количество закрытых пор. 3 з.п.ф-лы.

Изобретение относится к способам получения вспененных пенопластов, а точнее к способу производства поропласта с закрытыми порами.

Из международной публикации WO 88/01934 (кл. B 29 C 67/20, опубл. 1988) известен способ производства изделий из легкого поропласта с закрытыми порами из пластмассовой композиции, содержащей химический порообразователь, включающий механическую переработку пластмассовой композиции в машине для переработки пластмасс в хорошо гомогенизированную, расплавленную пластмассовую композицию, после чего пластмассовую композицию, имеющую температуру выше температуры разложения порообразователя, переносят в закрытую полость пресс-формы, которую полностью заполняют пластмассовой композицией, а температуру пластмассовой композиции поддерживают выше температуры разложения порообразователя в пластмассовой композиции до достижения заданной степени разложения порообразователя, при достижении заданной степени разложения снижают давление в закрытой полости пресс-формы, позволяя вспениваться пластмассовой композиции.

Однако, согласно известному способу порообразователь разлагается уже в установке, в результате чего определенная часть пенопласта будет иметь открытые, непрерывные поры, а следовательно, полученное изделие будет обладать худшими теплоизоляционными и влагостойкими свойствами и механическими характеристиками.

Технической задачей настоящего изобретения является получение изделий из легкого поропласта, максимальное число пор которого является закрытым.

Данная техническая задача решается за счет того, что в способе производства изделий из легкого поропласта из пластмассовой композиции, содержащей химический порообразователь, включающем механическую переработку пластмассовой композиции в машине для переработки пластмасс в хорошо гомогенизированную, расплавленную пластмассовую композицию, после чего пластмассовую композицию, имеющую температуру выше температуры разложения порообразователя, переносят в закрытую полость пресс-формы, которую полностью заполняют пластмассовой композицией, а температуру пластмассовой композиции поддерживают выше температуры разложения порообразователя в пластмассовой композиции до достижения заданной степени разложения порообразователя, при достижении заданной степени разложения снижают давление в закрытой полости пресс-формы, позволяя вспениваться пластмассовой композиции, согласно изобретению пластмассовую композицию переносят в полость пресс-формы в момент времени достижения композицией температуры, достаточной для разложения порообразователя в пластмассовой композиции, но до момента времени начала разложения порообразователя в пластмассовой композиции, при этом при разложении порообразователя давление в полости пресс-формы поддерживают достаточно высоким, чтобы предотвратить вспенивание пластмассовой композиции.

Кроме того, пластмассовая композиция может содержать добавки для регулирования разложения химического порообразователя, которые в полости пресс-формы вступают в эндотермическую или экзотермическую химическую реакцию.

При этом поверхность пластмассового изделия в закрытой пресс-форме под давлением можно охладить перед началом разложения химического порообразователя до температуры ниже температуры разложения порообразователя, а поверхность невспененного пластмассового изделия в закрытой полости пресс-формы можно охладить до температуры, которая придает достаточно высокую жесткость и прочность, позволяющую извлечь пластмассовое изделие из полости пресс-формы без существенного вспенивания какой-либо части изделия до извлечения изделия из полости пресс-формы.

Данный способ разработан с использованием сравнительно небольшой литьевой машины. Это не означает, что было бы невозможно использовать другую машину для переработки пластмасс, например, экструдер.

В стадии разработки способа легкие изделия из поропласта с закрытыми порами производили из поливинилхлорида (ПВХ), сополимера этилена и винилацетата (СЭВА) и полиэтилена (ПЭНП и ПЭСП). Использовали литьевую машину марки "Демаг ДС-80" с максимальной дозой впрыска около 100 r и с усилием смыкания пресс-формы в 80 т. Диаметр червяка литьевой машины составлял 32 мм при отношении длина/диаметр, равном 20. Для регулирования температуры цилиндр был снабжен тремя ленточными нагревателями. Пресс-форма была изготовлена из стали и имела рабочий объем около 80 мл. Она была снабжена масляным охлаждением для регулирования температуры и датчиками для измерения температуры и давления в пластмассовой композиции.

Пример композиции на основе ПВХ. - частей на 100 частей смолы ПВХ, сорт-C, показатель К 58 - 100.0 Парафиновый воск - 0.8 Глицериновый эфир - 0.4 Стеарат кальция - 0.7 Бутилмеркаптид олова - 2.0 Бикарбонат натрия - 7.0 Азокарбондиамид - 5.0 Окись цинка - 2.0 Полиметилметакрилат - 8.0
Диоктилфталат - 10.0
Гидроокись алюминия - 2.5
Сырьевые материалы хорошо перемешивали обычным образом в высокоскоростном смесителе, в котором температура повышалась до 125^oC, после чего охлаждали до около 50^oC перед извлечением композиции из смесителя. Смесь подавали в загрузочную воронку литьевой машины. Частота вращения червяка машины составляла около 100 об/мин. Температуры цилиндра, установленные в направлении вперед от загрузочной воронки: 110^oC, 125^oC и 140^oC. Температуру сопла устанавливали на уровне 150^oC. Полное время нахождения пластмассовой композиции в машине составляло около 50 секунд. Однако, до последней зоны литьевой машины температуру композиции не поднимали выше температуры разложения порообразовательной композиции с тем, чтобы не происходило никакого (или лишь в ничтожном количестве) разложения порообразователей в машине.

После обработки в литьевой машине композиция была хорошо желатинизирована и при впрыскивании в полость пресс-формы имела температуру около 155^oC. Фактическое впрыскивание занимало около 3 секунд. Удельное давление впрыска составляло около 180 бар (18 МПа). При впрыскивании стенки полости пресс-формы имели температуру в 175^oC. Приблизительно через 2 минуты начиналось разложение порообразователя, которое после начала по существу заканчивалось приблизительно через 2,5 минуты. Пластмассовую композицию затем охлаждали в полости пресс-формы до около 130^oC в сердцевине композиции и до около 80^oC на ее поверхности. Из пресс-формы извлекали изделие, которое вспенивалось через несколько секунд до плотности около 90 г/см³ с образованием однородной пористой структуры по всему изделию. Поры были небольшие и закрытые.

Из материала ПВХ изготавливали такие изделия, которые имели кожицу, выполненную за одно целое с изделием. Кожица не была вспенена, а переход между невспененной кожицей и вспененной пористой пластмассой в остальной части изделия был сравнительно резким. Толщина кожицы могла изменяться от одной части изделия к другой. Она образовывалась благодаря понижению температуры стенок пресс-формы до 120 - 130^oC во время фактического впрыскивания пластмассовой композиции в полость пресс-формы, т.е. ниже температуры разложения порообразовательной композиции. При этом способе "гасили" порообразовательную композицию в наружном слое, предотвращая вспенивание этой части пластмассовой композиции, потому что температуру этой композиции понижали ниже температуры разложения порообразовательной композиции перед началом разложения. После окончания разложения в остальной части изделия пластмассовую композицию охлаждали до около 110^oC в пресс-форме перед извлечением изделия из пресс-формы и вспенивания до плотности около 90 г/см³.

Пример композиции на основе СЭВА. - частей на 100 частей смолы
СЭВА, индекс расплава 4, содержание винилацетата 13% - 100
Азокарбондиамид - 5
Бикарбонат натрия - 8
Окись цинка - 2
Гидроокись алюминия - 4
2,5-Б-2,5-Диметилгексин-3, 45% - 4
2,5-Б-2,5-Диметилгексин добавляли для образования поперечных связей в пластмассовой композиции. Этот вид перекиси, имеющий высокую температуру разложения и длительный период полураспада при "нормальных" температурах, был выбран с целью удостовериться, что температура разложения порообразовательной композиции была бы ниже температуры разложения сшивающего агента (в противном случае существовал бы риск образования поперечных связей в литьевой машине).

Пластмассовые сырьевые материалы смешивали в лопастной мешалке. Ленточный нагреватель литьевой машины устанавливали на 125^oC, 135^oC и 150^oC (в направлении вперед от загрузочной воронки). Частоту вращения червяка машины регулировали на 110 об/мин. Температуру сопла устанавливали на 155^oC. Температуру стальной пресс-формы устанавливали на 170^oC и через приблизительно 5 минут понижали до 130^oC. Пластмассовая композиция имела температуру около 150^oC на выходе литьевой машины до помещения композиции в пресс-форму. Разложение порообразователя было незначительным или вообще отсутствовало, при этом не происходило никакого видимого разложения перекиси. Композицию помещали в пресс-форму приблизительно за 3 секунды. Удельное давление впрыска составляло 200 бар (20 МПа). Приблизительно через 2 минуты после впрыска происходило разложение порообразователя в пластмассовой композиции, при этом температура композиции повышалась до около 200^oC. Эта температура была достаточно высокой для быстрого разложения перекисного материала. Разложение перекиси завершалось или по существу завершалось в течение около 5 минут.

Затем понижали температуру стальной пресс-формы до 80^oC и через 2 минуты извлекали изделие из нее. Через несколько секунд происходило вспенивание изделия до плотности около 70 г/см³ с образованием небольших, полностью равномерно распределенных закрытых пор. Изделие не имело кожицы, а пористая структура была по всему изделию до его поверхности.

Изготавливали также изделия на основе СЭВА, которые имели плотную, невспененную кожицу и легкую пористую пластмассу в остальной части изделия. Это делали помещением композиции, например, вышеупомянутой композиции, в пресс-форму при температуре около 150^oC. Стальные стенки пресс-формы имели температуру около 130^oC при впрыскивании композиции, которую сразу же охлаждали у поверхности до температуры ниже температуры разложения порообразовательной композиции. Таким образом получали изделие, у поверхности которого не подвергались разложению ни порообразователь, ни перекись, в то время как остальная часть изделия вспенивалась до поропласта, имеющего плотность около 70 г/см³, и небольшие, равномерно распределенные закрытые поры.

При всех опытах, проводившихся на вышеописанном техническом оборудовании, изделие извлекали из литьевой пресс-формы и позволяли ему свободно вспениваться. На практике часто требуется переносить изделие из литьевой пресс-формы в пресс-форму, предназначенную для вспенивания изделия или для его вспенивания в любой определенной степени. Таким образом, изготавливают готовое изделие с более четко определенными наружными размерами. Однако, степень вспенивания будет несколько уменьшенной при использовании пресс-форм для вспенивания, потому что при нахождении изделия в такой пресс-форме перед охлаждением, всегда будет иметь место чрезмерное давление в порообразователе изделия.

Формула изобретения

Способ производства изделий из легкого поропласта с закрытыми порами из пластмассовой композиции, содержащей химический порообразователь, включающий механическую переработку пластмассовой композиции в машине для переработки пластмасс в хорошо гомогенизированную расплавленную пластмассовую композицию, после чего пластмассовую композицию, имеющую температуру выше температуры разложения порообразователя, переносят в закрытую полость пресс-формы, которую полностью заполняют пластмассовой композицией, а температуру пластмассовой композиции поддерживают выше температуры разложения порообразователя в пластмассовой композиции до достижения заданной степени разложения порообразователя, при достижении заданной степени разложения снижают давление в закрытой полости пресс-формы, позволяя вспениваться пластмассовой композиции, отличающийся тем, что пластмассовую композицию переносят в полость пресс-формы в момент времени достижения композицией температуры, достаточной для разложения порообразователя в пластмассовой композиции, но до момента времени начала разложения порообразователя в пластмассовой композиции, при этом при разложении порообразователя давление в полости пресс-формы поддерживают достаточно высоким, чтобы предотвратить вспенивание пластмассовой композиции.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что пластмассовая композиция содержит добавки для регулирования разложения химического порообразователя, которые в полости пресс-формы вступают в эндотермическую или экзотермическую химическую реакцию.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что поверхность пластмассового изделия в закрытой пресс-форме под давлением охлаждают перед началом разложения химического порообразователя до температуры ниже температуры разложения порообразователя.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что поверхность невспененного пластмассового изделия в закрытой полости пресс-формы охлаждают до температуры, которая придает достаточно высокую жесткость и прочность, позволяющую извлечь пластмассовое изделие из полости пресс-формы без существенного вспенивания какой-либо части изделия до извлечения изделия из полости пресс-формы.