'По беспрессовому методу получают иллнс; п; тльпые и поливи­нилхлоридные пеноизделия.

Полнстирольные пенопласты получаю: н. /гаи - суспензи­онного полистирола. Полимеризация айрола па в'.даси в при­сутствии углеводорода (изопеитапа!. растя»-ними:■> в стироле и нерастворимого в полистироле. При прев; .п. е. п=: капелек мо­номера в полимер изопентан выделяется в виде с:, чиститель­ной фазы. Поэтому в образующемся бисере по, о айрола появ­ляются вкрапления равномерно распределенных к. д.слек изо - центана. Получение пеноизделнй состойi в предварительном вспенивании бисерного полистирола и окончательном неленива 1 иин и спекании полученных предвспененных гранхл и формах.

Поливинилхлоридные пенопласты получают из композиций на основе поливинилхлорида, в состав которых шкже входят перхлорвиниловая смола, метнлмегакрила г. порофор 4X11-57 н карбонат аммония. Композиции получаю: путем смешения ин­гредиентов в лопастном смесителе и далее экстр).iiipvioi в хо лодком состоянии в ленту, нарезаемую на илааины. Плаанны поступают в реактор полимеризации метнлхнмикрп. кыа в жид кон среде. Полученные заготовки вспепивакн и»> веш-лнаые. тях 'Технологическая схема получения иолист иродьны ьеноплас той по беспрессовому методу состоит из стадии предвари и-лыюго вспенивания бисера, вылеживания предвари. ельни вспененных ' гранул, окончательного вспенивания и спекания предвенеиетю г ' го бисера в монолитную массу пенопласта.

Предварительное вспенивание осуществляется с помощью на­гревания бисера полимера паром, водой или воздухом до тем­пературы. превышающей 7 полистирола, обычно до На 110“С. При нагревании изопентан, содержащийся в мнкронорах бисера, испаряется и расширяет размягченный термоплаа, увеличивая объем массы в 20—30 раз. Кроме того, допил ни юлыюе расши­рение достигается за счет проникновения водяного пара или нагретого воздуха в ячейки бисера. В результате объем гранул увеличивается в 40—50 раз.

Предварительное вспенивание проводится в аппаратах как периодического,'так и непрерывного действия.

На рис. 12.6 показан вепеннватель периодического действия, о котором вспенивание осуществляется водяным паром. Агшара: представляет собой цилиндрический сосуд с мешалкой. Исход­ный материал загружают партиями, а предварительно вспенен. ный материал также партиями выгружают из предвспенинателя.

Piic. 12.6 Схема вспеннмателн е вертикаль­ной мешалкой:

1 — OyHKtfi* для бисера: Я — стенка импзртц; л ли пасти моталки; 4 — перфорированное лис ап­парата. парпааи камера: ь - пылод коиденса-

та; Г — >.'!ект!»()лингатель; Я - пругкн: 9 ииход И р. еде с пеасяно го бисера

Пар подводится снизу через дно, снабженное перфорацией, либо че­рез нал и лопасти мешалки. Темпе­ратура должна поддерживаться около 105 °С, что достигается при давлении насыщенного пара 0,12 МПа, Конденсационная вода уда­ляется через водяную ловушку, установленную непосредственно пе­ред предвспенива тел ем. С помощью мешалки поддерживается движение частиц, обеспечивается равномерный подвод пара н предотвра­щается слипание частиц. Последнее достигается также с по­мощью приваренных внутри прутков, препятствующих образо­ванию комков.

При автоматизации процесса время обогрева контролируется по часам, с помощью фотоэлемента, срабатывающего по дости­жении предварительно вспененным материалом определенной высоты, или по температуре. Для контроля давления пара уста­навливается манометр на каждом паропроводе перед предвспе - шшателем и па самом аппарате, а для дополнительного контро­ля температуры в предвспенивателе — термометр.

Предварительное вспенивание можно проводить в водяных ваннах, обогреваемых паром, поступающим в расположенный на дне ванны змеевик. Бнсер загружают в ящики с сетчатым дном и опускают в поду, нагретую до 95—99 °С. После выдерж­ки ящики извлекают нз воды и гранулы помещают на стеллажи для вылеживания па воздухе, Способ малопроизводителен и применяется в условиях мелкосерийного производства.

Непрерывные методы предварительного вспенивания более высокопроизводительны, чем периодические. Па рис. 12.7 пока­за г, шнековый аппарат непрерывного действия для предвари­тельного вспенивания горячей водой. Бисер полистирола непре­рывно поступает из бункера в водяную ванну, в которой пере­мещается шнеком, на 2/3 погруженным в горячую воду, обогреваемую паром до определенной температуры. В зависи­мости от времени пребывания бисера в ванне достигается не­обходимая насыпная плотность предвспененных гранул. В связи с относительно низкой температурой теплоносителя (до 100°С) этот процесс протекает медленнее, чем предварительное вспе­нивание паром.

Аппараты для непрерывного вспенивании могут иметь и дру­гие конструкции.

Вылеживание предвспененных гранул осуществляется на стеллажах или в специальных бункерах с коническим днищем. Температура вылеживания 20—25 3С, продолжительность не бо­лее 2-1 ч. Необходимость этой операции вызывается следующи­ми причинами:

при охлаждении предвспененных гранул изопеитан конден­сируется, создавая в порах вакуум, что уменьшает прочность гранул;

при вспенивании в гранулы диффундирует воздух, давление н них и снаружи выравнивается и гранулы становятся более прочными;

при вылеживании гранулы подсыхают, что улучшает проч­ность пеноизделий.

Окончательное вспенивание н одновременное оформление из­делии осуществляют на оборудовании периодического или не­прерывного действия. Формование проводится следующими ме­тодами; в горячей воде, автоклавным методом, методом тепло­вого удара, токами высокой частоты.

При формовании в горячей воде подвснененные гранулы за­сыпают в формы, которые опускают в ванны с горячей водой (96- 99°С) на б—25 мин (в зависимости от конструкции фор­мы), после чего формы охлаждают холодной водой. Этим мето­дом получают изделия с кажущейся плотностью выше 40 кг/м1. Метод малопроизводителен и связан с большими затратами ручного труда.

При автоклавном формовании предварительно вспененный бисер полистирола загружают в перфорированные сборные фор­мы из алюминия, дуралюмнна или нержавеющей стали, смазан­ные мыльной эмульсией во избежание прилипания плит к фор­мам. Формы помещают на вагонетки, сверху на них кладут стальную раму, стянутую с вагонеткой стяжками на болтах. Вагонетки подают в автоклав, герметично закрывают и подают острый пар давлением 0,1—0.15 МПа. Формование ПСБ проис-

ходит при 100—ИГ)“С з течение '25 -35 мин, ПСБ-С— при 95— 107 °С 40—50 мин. После выдержки давление в автоклаве сни­мают и выкатывают вагонетки с формами для охлаждения на воздухе. Формы разбирают и извлекают готовые плиты.

Недостатками автоклавного метода являются большая про­должительность процесса н неравномерная плотность получен­ных илиг. обусловленная перепадом температур в автоклаве по его диаметр) и длине. С равномерной плотностью удается полу­чать плиты не более 100 мм по толщине. Кроме того, автоклав­ный процесс трудно контролируется, требует значительных за­трат ручного труда, большого расхода пара п громоздкого обо­рудования.

Метод теплового удара реализуется по периодической и не­прерывной технологии. При периодической схеме перегретый, водяной пар с температурой 105—110‘С вводится непосредст­венно в форму, наполненную предвспенеиными гранулами. Про­должительность формования плит толщиной 100—120 мм со­ставляет 1 — 1,5 мин. После формования готовые блоки выдер­живаю-1. в течение 24 ч на стеллажах и поддонах.

При непрерывной технологии формование блоков проводят на специальных формовочных машинах. Одна из конструкций таких машин представляет собой канал, образованный двумя движущимися (верхней и нижней) перфорированными лентами и неподвижными боковыми стенками. На лепту подают пред - аспененпые гранулы и по мере прохождения формующей секции их обрабатывают острым паром при 98—120°С. За формующей секцией следует секция охлаждения и отсоса влаги, снабженная вентиляторами. После охлаждения движущееся полотно пено­пласта проходит через систему вращающихся прнкаточиых ва­ликов и поступает на обрезку.

Достоинствами метода теплового удара являются высокая производительность, возможность механизации и автоматизации процесса, высокое качество получаемых изделий. Метод приме­няется как для массового, так н для мелкосерийного производ­ства не только плит и блоков, но и сложных по конфигурации изделий различного назначения (для средств упаковки, моделей для литья металлов и т. д.).

Формование токами высокой частоты является одним из наи­более эффективных методов получения пеноизделий из пред - вспененных гранул. Разогрев полимера в высокочастотном элек­трическом переменном поле, как известно, обусловлен выделе­нием тепла за счет колебательного движения сегментов н групп молекул. Интенсивность тепловыделения тем выше, чем больше диэлектрическая проницаемость вещества е и тангенс угла ди­электрических потерь tg<5, а так как пеиололистнрол имеет низ­кие значения этих параметров (е — 1,04 и tg6 = 0,0002), то гра­нулы предвспененного полимера смачивают водой (для воды к = 80, Lg6 =0,03) или слабым раствором NaCI (например, для 0,6%-иого йодного раствора NaCI г— 78 и tgft -2400). За смет такой обработки гранул иптеисификаторами нагрева редко увс личивается эффективность тепловыделения и вода переходит в пар. который и вспенивает гранулы. Формование пеноизделий происходит в специальной высокочастотной камере в течение 2 3 мин при!00сС. При этом происходит равномерный по гол - щине прогрев материала, что обеспечивает получение плит с одинаковой кажущейся плотностью по всему объему.

Производство пенопласта ПВ-1. Технологическая схема полу­чения поливинилхлоридного плиточного пенопласта ПВ-1 состо­ит в приготовлении пастообразной композиции из ПВХ. иер - хлорвиниловой смолы, метплметакрилата и газообразовате - лей — порофора ЧХЗ-57 и карбоната аммония. Полученная фор­мовочная масса способна экструдироваться в холодном состоя­нии в ленту, нарезаемую затем на пластины. Пластины поступают па операцию полимеризации мегил метакрилата в жидкой среде при невысокой температуре - около 50°С, Сте­пень разложения порофора ЧХЗ-57 при этой гемпературе отно­сительно невысока, поэтому продолжительность операции со­ставляет около 20 ч. Полученные заготовки поступают на вспе­нивание, которое осуществляется во вспепивателях. Полученный пенопласт представляет собой вспененную полимерную смесь пол ивин ил хлор и да и пол и м ет ил м ста к р ил эта.

Преимуществом данного метода перед прессовым является исключение операции прессования заготовок, что позволяет уменьшить число обслуживающего персонала и в большей сте­пени механизировать и автоматизировать производственный процесс.

Пенопласт ПВ-1 выпускается в виде плит размером 400Х X 400X35 и G50X650X55 мм с кажущейся плотностью от 65 до 360 кг/м3. В табл. 12.6 приведены рецептуры пенопласта ПВ-1 для разных кажущихся плотностей.

Основу композиции составляет низковязкий эмульсионный поливинилхлорид, обладающий хорошими иастообразующнми

‘свойствами. Псрхлорвиииловая смола и метнлметакрилат вво­дит для придания смеси такой консистенции, чтоб она была способна экструдироваться в лепту. Кроме того, нерхлорвиии - ловая смола улучшает некоторые эксплуатационные свойства готового пенопласта, в частности теплостойкость, механическую прочность, рэвноиористость. Г н аоо б р а зо в а тел е м служит карбо­нат аммония, основное назначение порофора ЧХЗ-57 — иниции­рование полимеризации ММ Л. Мел улучшает механическую прочность пенопласта и снижает его стоимость.

Технологический процесс получения пенопласта Г1В-1 вклю­чает шесть основных операций: приготовление композиции, при­готовление клеевого раствора, получение формовочной массы, формование заготовок, полимеризацию и вспенивание.

Приготовление композиции заключается в смешении поли­винилхлорида с газообразователя. чн в шаровой мельнице. Из общего количества ПВХ. которое требуется по рецептуре на получение ПВ-1, на приготовление композиции расходуется 60% полимера, остальное количество вводится в смесь на стадии приготовления формовочной массы. Компоненты диспергируются с помощью фарфоровых шаров диаметром 50 мм. отношение массы смеси к массе шаров 1:2 (2,5). Продолжительность опе­рации около 4 ч при температуре не выше 35 °С.

Получение клеевого раствора перхлорвиниловой смолы в мо - тилметакрилате проводится в реакторе с мешалкой. Сначала и метилметакрнлатс растворяют порофор, затем — нерхлорвиии - ловую смолу. Температуру поддерживают не выше 15 °С.

Приготовление формовочной массы заключается в смешении в лопастном смесителе с Z-образными лопастями горизонталь­ного типа композиции и клеевого раствора с остатком ПВХ. не пошедшим на приготовление композиции. Массу перемеши­вают около 20 мин при температуре не выше 35“С.

Формование заготовок осуществляют на экструдере при тем­пературе цилиндра пе выше 15°С. Высоковязкую формовочную массу загружают в цилиндр машины с помощью пресса-пита - тсля. Выходящая из головки машины лента шириной 320 мм режется автоматическим ножом на квадратные заготовки тол­щиной 20 мм, которые отправляются на полимеризацию.

Полимеризацию проводят в автоклавах. Заготовки помещают на полки-этажерки (100 заготовок), которые с помощью тель­фера загружают через люк в автоклав. Люк закрывается, обес­печивая полную герметизацию аппарата. В автоклав насосом подается 70%-пый водный раствор глицерина (можно использо­вать и другую жидкость, например триэтаноламин). Раствор непрерывно циркулирует по кольцу автоклав — насос — тепло­обменник, поддерживая температуру в автоклаве на уровне 40 • 45 °С. Метнлметакрилат, входящий в состав заготовок, под дей - сгнием порофора полимернзуется. Продолжительность операции составляет около 20 ч.

Вспенивание заготовок проводится путем их нагревания до 100—125“С. При этой температуре поливинилхлорид и полиме­тилметакрилат переходят в высокоэластическое состояние и вспениваются под действием газов, выделяющихся при разложе­нии карбоната аммония. Заготовки укладывают на металличе­ские рамки кассеты, кассеты устанавливают в камеры, снабжен­ные электронагревателями, в которых и происходит вспенивание. Продолжительность операции около 5 ч.

Готовые плиты пенопласта поступают на обрезку облоя на циркульной пиле.

Возможные дефекты при получении поливинилхлоридного пенопласта -- это непровспенениые углы в плитах, неоднородная структура материала (влажный и грубоднсперспый карбонат аммония), возможные расслоения из-за нарушения температур­ного режима вспенивания.