Способ получения пенополиуретанов

 

Союз Советских

Социалистнчесннх

Респубпнк (61) loIIo.IíèTI .:II íûè к патенту (22) Заявлено 240576 (21) 2362102/05 (23) Приоритет — (32) 29.05.75 (51) И. Кл.

С 08 Х 9/02

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (33) ВНР (31) ЕА — 147 (53) УДК 678.664:

:62-405.8 (088.8) Опубликовано 150679. Бюллетень ¹22

Дата опубликования онисания 1506.79 (72) Авторы изобретения Иностранцы

Отто Бекефи, Кароль Кадар, Ласло Качмарик, Лайош Лако, Золтан Шаламон и Шандор Тот (ВНР) Иностранное предприятие. Эсакмадьярорсаги Ведьимювек (БНР) (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕНОПОЛИУРЕТАНОВ

Изобретение относится к получению пенополиуретанов, используемых в качестве тепло- и звукоизоляционного материала в различных отраслях промышленности. 5

Известной и широко распространенной технологией изготовления пенопласта является проводимое в одну стадию вспенивание жидких смесей. Характерными представителями получаемых 10 по этой технологии так называемых блочных пенопластов являются полиуретановые пены, получаемые из многоатомных спиртов с молекулярным весом 250-7000 и с 2-6 гидроксильными 15 группами или активным водородом и органических изоцианатов, содержащих по меньшей мере две свободные изоцианатные группы, в присутствии поверхностно-активных веществ, преимущественно модифицированных за счет алифатической боковой цепи кремнийорганических полимеров и катализаторов, целесообразно третичных аминов и/или соединений олова с применением образующегося при реакции изоцианата с водой углекислого газа и/или другого вспенивающего агента, предпочтительно трихлорфторметана.

Под свободным вспениванием здесь следует понимать то, что поверхность реакционной смеси в процессе âñïåнивания может беспрепятственно подниматься (1)

По этой технологии можно работать как непрерывно, так и периодически.

При периодическом процессе реакционную смесь заливают в открытую форму и эта форма в процессе вспенивания заполняется материалом. Б непрерывно работающих устройствах под совершающей переменное движение смесительной головкой расположена движущаяся под прямым углом к линии (направлению) переменного движения транспортерная лента, первый отрезок которой установлен слегка наклонно. На транспортерной ленте смонтирована имеющая в основном прямоугольное сечение и движущаяся вмес= å с лентой мульда иэ картона,в которую реакционная смесь во время вспенивания на первом участке пути течет также под действием силы тяжести, в то время, как на горизонтальном учас-ке пути продвигается вместе с формой.

Однако при осуществлении этого способа можно лишь частично заранее задавать форму и размер блоков. Размеры блоков в горизонтальной плоскости

668615 при периодиче<:ком процессе получения могут обусловливаться размерами формы, при непрерывном процессе изготовления в поперечном направлении — расстоянием между боковыми стенками Мульды, а в продольм направлении — скбростью движения транспортера и, соответственно, удалением режущих элементов друг от друга или их рабочим циклом. Высота блоков йри периодическом процессе может более или менее точно регулироваться количеством заливаемой 1О в форму реакционной смеси, а при непрерывном процессе — отнесенным ко времени удельным количеством вносимой в движущуюся мульду реакционной смеси и/или модификацией реакцион- 15 ио-кинематических параметрон вспениваемой системы. В непрерывно работающих устройствах высота блоков может модифицироваться при сохранеяии постоянного количества реакционной смеси в единицу времени изменением ширины мульды или скоростью движения транспортера.

Недоcòàòêè, связанные с отклонением размеров блоков по высоте, усу- д5 губляются еще и тем, что с помощью классических устройств можно получать лишь блоки с выпуклой поверхностью.

Полученные заготовки блокон последующей обработкой расщеплением или Зп снятием выпуклой поверхности преобразуют в пластины или листы желаемой толщины. Из-за отклонения размерон, и соответственно выпуклых поверхностей при расщеплении 16-183 пенопласта идет н Отходы,а при снятии вы35 пуклой поверхности до 32-40%, что существеннО снижает экОнОмичнОсть процесса изготовления.

Используемые для устранения этого недостатка методы опираются на ту 4О закономерность, что образование при свободном вспенивании веществ выпуклой поверхности основано на известном в реологии явлении вязко-эластичного течения материалов: поверхность 45 вспененного н картонной мульде блока может с хорошим приближением рассматриваться как с гвержденная картина ламинарного течения заключенной в форму, поднимающейся вверх жидкости.

Это течение обусловлено перепадом давления, имеющим место между давлением освобождающихся иэ реакционной смеси газов и окружающим внешним давлением, 55

При исследовании действующих на частицы вспениваемой смеси сил можно констатировать, что равнодействующая сила, обусловленная, с одной стороны, вызванной различием давлений подъемной силой и противодействующей ей

60 силой тяжести и силой трения, а также силой, вызванной давлением воздуха, с другой стороны, определяет состояние равновесия частиц. В процессе вспенивания действующая на частицы 65 подъемная сила больше суммы трех, направленных вниз сил, и поверхность пены только тогда перестает подни-. маться, когда подъемная сила и проти- водействующие ей силы равны. Для образования выпуклой поверхности решающим является то, что сила трения между отдельными частицами друг с другом меньше, чем силы трения между стенкой мульды или стенкой формы и прилегающими к ним частицами; частицы внутри блока, следовательно, могут в процессе вспенивания быстрее подниматься вверх, чем соприкасаю„щиеся со стенкой частицы. Вследствие этого так называемого пристеночного эффекта, с одной стороны, пена в середине поверхности всегда поднимается нверх быстрее, чем это имеет место вдоль стенок, а, с другой стороны, подъем поверхности пены у стенок также быстрее заканчиваетая.

Так как из упомянутых сил силы гравитации и давления воздуха постоянны, то в предшествующих экспериментах для формирования поверхности постоянно пытались компенсировать локальную зависимость силы трения механическим воздействием или механическим путем уменьшить краеной эффект.

Ближайшим по технической сущности к изобретению является известный способ получения пенополиуретана путем взаимодействия в открытой форме иэоцианата с гидроксилсодержащим соединением в присутствии катализатора, вспенивающего агента и эмульгатора.

Для формирования поверхности компенсируют локальную зависимость силы трения тем, что используют картонную мульду, обе боковые стенки которой трапециенидно наклонены друг к другу, благодаря чему скорость подъема понерхности пены повышается вдоль боковых стенок (2j.

Недостатком этого способа изменения поверхности пены является то, что он может осуществляться лишь с помощью сконструированных специально для этой цели устройств, т.е. уже имеющимися устройствами не реализуется. Далее следует считать недостатком и то, что этим способом могут быть изготовлены лишь блоки с ровной поверхностью, т.е. блоки, имеющие прямоугольное сечение, хотя на применение отличных от упомянутого сечений, и прежде всего блоков с круговым поперечным сечением, наблюдается постоянно возрастающий спрос.

Целью изобретения является получение пенополиуретанов любого сечения в любых устройствах.

Эта цель достигается тем, что при получении пенополиуретанон путем взаимодействия в открытой форме иэоциаката с гидроксилсодержащим соединением в присутствии катализатора, 6686)5

100

2,4

8,0

0,40

0,50 вспенивающего агента и эмульгаторг, над поверхностью реакционной смеси перпендикулярно ограничивающим стенкам формы создают принудительный поток воздуха, вызывающий перепад давления 0,03-0,15 кг/сМ-.

Вызываемый таким образом локгль- 5 ный перепад давлений может изменять скорость движения частиц в реакционной смеси и тем самым сформировать поверхность пены в широком диапазоне форм. 10

Пример 1. Из толуилендиизоцианата (соотношение изомеров 80:20) и простого полиэфира с трехатомным спиртом с молекулярным весом 3500 в прису-.ствии октоата олова и диметилэтаноламина в качестве катализатора получают мягкую полиуретановую пену, при этом в качестве вспенивающего средства добавляют воду. Рецептура (соотношение компонентов взято в вес.ч.):

Толуилендиизоцианат 38

Многоатомный спирт 100

Вода 3

Силиконовый эмульгатор 0,75

Октоат олова 0,26

Диметилэтаноламин 0,30

Смесь указанных веществ смесительной головкой обычного вспенивателя дозируют и подают в движущуюся с равномерной скоростью картонную мульду 30 заданного сечения, при этом над участком пены мульды вдоль стенки на расстоянии 50 мм от нее по обеим сторонам устанавливают по одному направляющему профилю ° Из щелей между стенкой 35 и направляющим профилем отсасывают воздух с помощью вентилятора с номинальной мощностью 3000 м /ч. Под дей2 ствием местного разрежения 0,15 кг/см формируется ровная поверхность пены.

Пример 2. Из толуилендиизоцианата (соотношение изомеров 65:35) и простого полиэфира с трехатомным спиртом с молекулярным весом между

4200 и 5600 в присутствии октоата олова, бис-(2-диметиламиноэтил)-эфира и триэтилендиамина в качестве катализатора получают мягкую полиуретановую пену. Рецептура (соотношение компонентов взято в вес.ч.):

Толуилендиизоцианат

Многоатомный спирт

Вода

Трихлорфторметан

Силиконовый эмульгатор

Октоат олова бис-(2-Диметиламиноэтил)— эфир 0,06

Триэтилендиамин 0,06

Смесь указанных веществ дозируют с помощью смесительной головки Обычного вспенивателя в движущуюся с равномерной скоростью картонную мульду заданного сечения, при этом над участком пены мульды вдоль обеих сторон монтируют по одному нгправляюще65 му профилю длиной 2000 мм каждый.

В щели между поверхностью пены и направляющим профилем нагнетают воздух с помощью вентилятора производительностью 3000 м «/ч. Повышенным давлением 0,1 кгс/см формируют ровную поверхность пены.

Пример 3, Из толуилендиизодианата (соотношение изомеров 80:20) и простого эфира с трехатомным спиртом с молекулярным весом от 3500 до 4000 в присутствии октоата цинка, диметилэтаноламина в качестве катализатора получают мягкую полиуретановую пену,,при этом вспенивающим средством служит вода и трихлорфторметан. Рецептура (соотношение компонентов взято в вес.ч.):

Толуилендиизоцианат 38

Многоатомный спирт 100

Вода 3

Трихлорфторметан 1,00

Силиконовый эмульгатор 1,00

Октоат олова 0,30

Диметилэтаноламин 0,40

Смесь указанных вещеcTB дозируют смесительной головкой обычного устройства для получения пены в движущуюся с постоянной скоростью картонную мульду заданного сечения, при этом нгд участком пены мульды вдоль стенки по обеим сторонам устанавливают по одному направляющему профилю длиной 2000 мм. Из щелей между поверхностью пены и направляющего профиля отсасывают воздух с помощью вентилятора с номинальной производительностью 3000 м /ч. Возникающим разрежением 0,05 кгс/см формируют

2 поверхность пены в виде полуокружности, Пример 4. Из толуилендиизоцианатг (отношение изомеров 80:20) и простого полиэфира с многогтомным спиртом с молекулярным весом между.

2800 и 3400 q присутствии ч„М-диметилциклогексиламина и И-этилморфолина в качестве катализатора получают мягкую полиуретановую пену, при этом в качестве вспенивгющего средства примешивают воду. Рецептура (соотношение компонентов взя — î в ьес.ч.):

Толуилендиизоцианат 4,10

Многоатомный спирт 100

ВОДа 3,60

Силиконовый эмульгатор 1,00

И,1)-Диметилциклогексиламин 0,30

N-Зтилморфолин 1,50

Смесь из перечисленных выше веществ с помощью смесительнай головки обычного вспенивгющего устройства дозируют в движущуюся с постоянной скоростью картонную мулъду заданного сечения, при этом над участком пены мульды вдоль стенки на расстоянии 50 мм От нее по Обеим сторонам устанавливают по одному направляющему профилю длиной 2000 мм. В щели между стенкой и направляющим профилем с пОмОщью вентилятОрг номинальной

6686!5

Формула изобретения

Составитель H. Простова

Редактор Т. Денятко. Техред М. Келемеш Корректор E. Папп

Заказ 3333/35. Тираж 584 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета CCCP по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж вЂ” 35 Ра,шская наб. д.4/5 с L L

Филиал tltlll Патент, г. Ужгor-од, Ул. Проектная, 4 производительностью ЗООО м /ч oòêà÷èвают воздух. Возникающий разрежением

0,03 кгс/см - формируют поверхность пены в форме полукруга.

Свойства полученных по примерам

1-4 пенополиуретанов приведены ниже

Физико-механические свойства

Объемный вес, кгс/м 25-40

Предел прочности на растяжение, минимум, кгс/см 0,9

Прочность при раэдирании, минимум, кгс/см 0,2

Степень раэтяжения, минимум,Ъ 120

Эластичность, Ъ 35-55

Остаточная деформация, максимум, Ъ 10

Удельная ячеистость, ячеек/см 18

Таким образом, преимущество предлагаемого способа состоит в том, что его можно применить с любым уже имеющимся классическим устройством, с любым формовочным инструментом путем простых операций. Способ пригоден также для получения блоков с круглым поперечным сечением, он позволяет также регулировать плотность получаемых блоков. При последующей обработке полученных блоков или полукруглых профилей отходы умень- 30 шаются на 6-8% или на 5-10Ъ, соответстненно, в сравнении с таковыми получаемыми известными методами. другое преимущество способа состоит в том, что поступающие в окружающую среду вредные для здоровья газы, образующиеся и выделяющиеся при осуществлении способа, например углекислый гаэ, трихлорфторметан и другие, разбавляются принудительно циркулирующим воэдухом, при этом их концентрации уменьшаются.

Способ получения пенополиуретанов путем взаимодействия в открытой форме изоцианата с гидроксилсодержащим соединением в присутствии катализатора, вспенивающего агента и эмульгатора, отличающийся тем, что, с целью получения пенополиуретанов любого сечения в любых устройствах, над поверхностью реакционной смеси перпендикулярно ограничивающим стенкам формы создают принудительный поток воздуха, вызывающий перепад давления 0,03-0,15 кг/см

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Р 3509077, кл. 260-2,5, 1970.

2. Патент Австралии 9 428451, кл. 09. 4-79, 1973,