Усовершенствованный способ получения вспененного пвх

УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫЙ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВСПЕНЕННОГО ПВХ Способ получения вспененного ПВХ, относящийся к типу, включающему нагревание массы(13) полимерной смеси внутри закрытой формы, и включающий (а) регулирование вспенивания указанной массы (13), происходящего в результате процесса горячего формования в среде,имеющей постоянный объем, ограниченный указанной закрытой формой (10), причем указанное регулирование осуществляют посредством присутствия в указанной массе (13) полимерной смеси микрочастиц (16) сжимаемого материала, способного сжиматься под действием давления,создаваемого в результате образования и расширения микроячеек (20) со вспенивающим газом в этой массе (13), от начальной формы (А), имеющей больший объем, до формы (В),имеющей меньший объем; и (b) расширение указанных микрочастиц (16), содержащихся в массе формованного вспененного материала, от их формы (В) до начальной формы (А), имеющей больший объем; причем плотность указанного вспененного материала, полученного таким образом, определяется одновременным присутствием в его массе (13 с) как микроячеек (20) со вспенивающим газом, так и указанных микрочастиц (16) в их форме (А), имеющей больший объем. По сравнению с известными способами получения вспененных пластмасс способ по изобретению позволяет не только избежать потерь расплава в процессе формования, но также позволяет получить вспененный ПВХ, имеющий требуемое значение плотности, даже при использовании гораздо меньшего количества вспенивающих агентов по сравнению с количеством вспенивающих агентов, используемым в известных способах этого типа. Лаури Леоне (IT), Петерссон ЭваЛотта Магдалена (SE), Брессан Раффаэла (IT), Хамед Самиа Мариам(71)(73) Заявитель и патентовладелец: ДИАБ ИНТЕРНЕШНЛ АБ (SE) Настоящее изобретение относится к усовершенствованному способу получения вспененного ПВХ,в частности полимерных пен с взаимопроникающей сеткой (ВПС), состоящих из полиамида, полиимида,поливинилхлорида, полиизоцианурата и полимочевины. Изобретение относится к области способов, используемых для получения вспененного ПВХ, которые включают нагревание исходной смеси в форме, имеющей постоянный объем и закрытой крышкой, и последующее вспенивание полученной заготовки. В частности, в области получения полимерных пен с ВПС, состоящих из полиамида-полиимидаполивинилхлорида-полиизоцианурата-полимочевины (см. описание концепции ВПС в "InterpenetratingPolymer Networks", D. Klempner, L.H. Sperling, L.A. Utracki; vol. 239; American Chemical Society; Ed.,1994), исходную смесь полимеров, поверхностно-активных веществ, химических вспенивающих агентов,изоцианатов и т.д. помещают в форму. После закрытия указанной формы подходящей крышкой смесь нагревают, вызывая таким образом образование вспенивающего газа, гелеобразование в полимере и требуемые реакции сшивания, с внедрением газа внутрь молекул полученной таким образом сшитой ВПС. В частности, эту часть способа выполняют в закрытой форме и при постоянном реакционном объеме, причем давление внутри формы создается вследствие образования газа и теплового расширения. Однако описанная здесь известная технология имеет недостаток, который состоит в том, что из-за вспенивания, вызванного образованием вспенивающего газа и нагреванием пластмассы, масса расплавленного полимера и реагентов стремится расшириться в противоположность действию, оказываемому крышкой, которая закрывает форму. Поэтому эта сжатая расплавленная масса стремится расшириться,вытекая через области, закрытые крышкой на форме. Следовательно, в традиционных способах получения, которые осуществляют в соответствии с этой технологией формования, получают большое количество отходов, что приводит к нежелательному увеличению общих производственных затрат в дополнение к проблемам технического обслуживания оборудования и воздействия на окружающую среду. В дополнение к этим недостаткам также происходит деградация микроячеистой структуры конечного изделия, в частности, в связи с вытеканием пластмассы из формы. Другой недостаток существующих способов получения вспененного ПВХ заключается в большом количестве используемых химических вспенивающих агентов, которые, помимо того, что являются вредными для окружающей среды, также являются дорогостоящими из-за сложности производства,транспортировки и хранения этих продуктов. В EP 2039496 А 1 описан способ получения резины с использованием микросфер, способных разрушаться под действием увеличения объема исходной смеси внутри формы для вулканизации. Согласно этому известному способу, который не относится к области получения вспененных пластмасс, формованное изделие, которое представляет собой конечный продукт на основе резины, включает микросферы в их конечном и необратимо разрушенном или сжатом состоянии. Таким образом, основной целью настоящего изобретения является обеспечение нового способа получения вспененного ПВХ, в частности полимерных пен с ВПС, в котором помимо предотвращения потерь расплавленного продукта в процессе формования можно получить вспененный ПВХ с требуемым значением плотности даже при гораздо меньшем количестве химических вспенивающих агентов, чем количество, используемое в известных способах. Другой целью изобретения является обеспечение способа указанного выше типа, который позволяет значительно снизить отходы производства на выходе со стадии формования и, таким образом, свести к минимуму как общие производственные затраты, так и воздействие производства пластмассы на окружающую среду. Целью изобретения также является внесение вклада в улучшение качества конечного изделия путем устранения сильной деградации микроячеистой структуры пластмассы, связанной с областями закрытия формы. Этих и других целей достигают с помощью способа согласно п.1 формулы изобретения. Предпочтительные воплощения изобретения указаны в остальных пунктах формулы изобретения. По сравнению с известной технологией получения вспененных пластмасс способ по настоящему изобретению позволяет не только избежать потерь расплавленного продукта в процессе формования, но также позволяет получать вспененный ПВХ с требуемым значением плотности, даже при использовании гораздо меньшего количества химических вспенивающих агентов по сравнению с количеством, используемым в известных способах такого типа. В частности, благодаря значительному снижению используемого количества химических вспенивающих агентов в способе по настоящему изобретению этот способ позволяет не только уменьшить вред, наносимый окружающей среде этими продуктами, но также снизить затраты на производство вспененной пластмассы, на которые значительно влияют стоимость производства, транспортировки и хранения химических вспенивающих агентов. Дополнительным преимуществом настоящего изобретения является повышенное качество пластмассы, которого достигают благодаря тому, что, по существу, отсутствует деградация микроячеистой структуры так же, как и деградация микроячеистой структуры, связанная с закрытием формы. Способ по настоящему изобретению также предоставляет преимущество, заключающееся в том,-1 022364 что благодаря объемной компенсации, вызванной временным сжатием микрочастиц внутри сжатой полимерной массы, способ можно осуществлять при давлениях более низких, чем обычные значения, используемые для формы, при этом также достигая соответствующих преимуществ в отношении рабочих условий способа. Кроме того, благодаря тому, что потери пластмассы из формы, по существу, отсутствуют, сильно снижаются затраты как на извлечение, так и на утилизацию отходов, и уменьшается воздействие отходов на окружающую среду. Эти и другие цели, преимущества и характеристики очевидны из последующего описания предпочтительного воплощения способа по настоящему изобретению, показанного с целью иллюстрации, а не для ограничения области защиты изобретения на чертежах, где: на фиг. 1 схематически показана структура полимерной пены с ВПС; на фиг. 2 показана схема примера обработки вспененной пластмассы в закрытой форме в соответствии с известным уровнем техники; на фиг. 3 подробно показан пример микрочастицы сжимаемого материала, используемого в способе по настоящему изобретению; на фиг. 4 схематически изображен способ по настоящему изобретению. Полимерная пена с ВПС, получаемая с помощью способа по настоящему изобретению, как показано на фиг. 1, образуется в результате взаимного проникновения линейных цепей С ПВХ и сетчатой структуры R полиамида, полиимида, полиизоцианурата и полимочевины. Согласно известному способу, показанному на фиг. 2, массу 13 а исходной полимерной смеси (полимер ПВХ, ангидрид, изоцианаты, химические вспенивающие агенты, поверхностно-активные вещества и катализатор) вводят в форму 10, закрывают крышкой 11, которую приводят в действие с помощью нажимной плиты 12; указанная смесь, когда ее подвергают нагреванию посредством нагревательных пластин 14, 15 и сжатию в результате сжимающего действия, оказываемого плитой 12, противодействующего расширению, вызванному реакциями, протекающими в ходе процесса (в частности, образованием микроячеек 20 со вспенивающими газом), стремится к энергичному вспениванию до тех пор, пока не преодолеет закрывающее действие крышки 11 на корпусе формы 10. Как следствие, часть полимерного материала, составляющего массу 13b формуемого продукта, стремится выйти в связи с наличием закрывающих пазов крышки 11 на корпусе формы (стрелки F на фиг. 2). В свою очередь, конечный продукт 13 с имеет плотность, обеспечиваемую отдельными микроячейками 20 со вспенивающим газом, которые поэтому должны присутствовать в массе 13 а исходной смеси в большом количестве, необходимом для этой цели. Согласно настоящему изобретению, чтобы избежать описанной потери полимерной смеси из формы 10 и значительно снизить количество химических вспенивающих агентов, используемых для образования указанных микроячеек 20 с газом внутри массы вспененного полимера, в исходную смесь добавляют полые микрочастицы 16, вместе с материалом, способным упруго или обратимо сжиматься в условиях процесса. В примере, показанном на фиг. 3, эти микрочастицы состоят из микросфер, образованных внешней оболочкой 17 из упругодеформируемого материала при условиях процесса, предпочтительно из полиакрилонитрила (ПАН) или полиметакрилонитрила (ПМАН), внутри которой сформирована полость 19, заполненная газом 18 (предпочтительно изопентаном). Использование описанных упругодеформируемых материалов, образующих микрочастицы 16, обеспечивает особенное преимущество, которое заключается в том, что микрочастицы способны обратимо сжиматься с возможностью возврата к своей начальной форме, когда завершен процесс горячего формования исходной полимерной смеси. Таким образом, микрочастицы 16 в своей расширенной форме или форме, имеющей наибольший объем, внутри вспененной пластмассы способствуют как увеличению плотности, так и улучшению механических характеристик конечного изделия. Благодаря свойству упругой деформируемости внешней оболочки 17 и собственной сжимаемости газа 18, содержащегося в полости 19 микрочастиц 16, указанные микрочастицы 16 могут быть временно сжаты под действием внешнего давления от начальной формы А, имеющей большие размеры, до формы В с меньшими размерами, с восстановлением их начальной формы А путем нагревания формованной массы с ВПС во влажных условиях, после извлечения из формы 10 (фиг. 3). В частности, указанные микрочастицы 16 имеют форму микросфер предпочтительно диаметром 35-55 мкм, хотя для применений изобретения можно преимущественно использовать микросферы диаметром 10-110 мкм. Как лучше проиллюстрировано на фиг. 4, исходную массу 13 полимерной смеси вводят или заливают в форму вместе со сжимаемыми микрочастицами в их начальной форме 16 А, имеющей больший объем. В частности, указанные микрочастицы однородно диспергированы в указанной массе 13 исходной полимерной смеси вместе с другими компонентами этой смеси. Начиная с этой начальной конфигурации, массу 13, введенную внутрь формы 10 в среду, имеющую постоянный объем, ограниченный закрытой крышкой 11, затем подвергают нагреванию, создавая таким образом микроячейки 20 с газом, полученным в результате разложения химических вспенивающих агентов, а также в результате гелеобразования и реакций сшивания в полимере с ВПС. Расширение, таким образом происходящее в массе 13, в противоположность закрывающему дейст-2 022364 вию крышки 11 на форме 10, имеющей постоянный объем, вызывает увеличение давления, которое приводит к временному сжатию указанных выше микрочастиц 16, диспергированных внутри исходной массы 13, как показано на фиг. 4. Благодаря явлению сжатия микрочастиц 16, описанному выше, в ответ на увеличение давления в полимерной массе 13, находящейся в форме 10, имеющей постоянный объем, эти микрочастицы переходят из своей начальной формы 16 А, имеющей больший объем, в форму 16 В с меньшим объемом, причем последняя относится к полимерной массе 13b (также называемой "заготовка 13b"), которую извлекают из формы 10. На этом этапе заготовку 13b нагревают во влажных условиях (в присутствии водяного пара в печи 21 или путем погружения в кипящую водяную баню) с получением массы 13 с, имеющей требуемую плотность полимера с ВПС, в результате восстановления начального объема А микрочастиц 16 в сочетании с химическим вспениванием вследствие образования микроячеек 20 со вспенивающим газом (фиг. 4). Согласно предпочтительному воплощению исходная смесь для получения полимерных пен с ВПС по настоящему изобретению состоит из следующих компонентов (содержание указано в массовых процентах): при этом добавляли 0,05-0,5% микросфер 16. Для сравнения с известным уровнем техники, исходную смесь следующего состава: подвергали обработке в одном случае с применением только вспенивающих агентов в количестве 5,5% (известный уровень техники, фиг. 2), а во втором случае с применением вспенивающих агентов в количестве 2,5% и в присутствии микросфер в количестве 0,2% (способ по настоящему изобретению,фиг. 4). В обоих случаях была получена вспененная полимерная пена 13 с с ВПС, имеющая плотность 45 кг/м 3. Следовательно, способ по настоящему изобретению позволяет получить вспененный материал (13 с на фиг. 4), имеющий требуемую плотность, с использованием химических вспенивающих агентов в количестве, составляющем половину от количества, используемого в известных способах (вспененный продукт 13 с на фиг. 2), при сохранении неизменных механических свойств конечного изделия и при более однородном распределении указанных вспенивающих агентов в массе изделия. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ получения вспененного поливинилхлорида (ПВХ), включающий нагревание массы (13) полимерной смеси, включающей поливинилхлорид и химические вспенивающие агенты, внутри закрытой формы (10), отличающийся тем, что он включает:(a) регулирование вспенивания массы (13), происходящего в процессе горячего формования в среде, имеющей постоянный объем, ограниченный указанной закрытой формой (10), причем указанного регулирования достигают в результате присутствия в массе (13) микрочастиц (16), образованных из материала, способного упругодеформироваться под действием давления, создаваемого в результате образования и расширения микроячеек (20) со вспенивающим газом, полученным в результате разложения химических вспенивающих агентов при нагревании, в массе (13), от начальной формы (А), имеющей больший объем, до формы (В), имеющей меньший объем;(b) извлечение массы формованного вспененного материала из формы (10) и(c) расширение микрочастиц (16), содержащихся в массе формованного вспененного материала, извлеченного из формы (10), от их формы (В) до начальной формы (А), имеющей больший объем; причем плотность полученного вспененного материала определяется одновременным присутствием в его массе(13 с) как микроячеек (20) со вспенивающим газом, так и микрочастиц (16) в форме (А), имеющей больший объем. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что стадию (с) расширения выполняют во влажных условиях. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что микрочастицы (16) имеют форму микросфер, состоящих из внешней оболочки (17) из деформируемого пластичного материала, которая ограничивает полость(19), содержащую газ (18). 4. Способ по п.3, отличающийся тем, что внешняя оболочка (17) микрочастиц (16) состоит из полиакрилонитрила или полиметакрилонитрила, причем указанные полости (19) заполнены изопентаном. 5. Способ по п.3 или 4, отличающийся тем, что микросферы имеют диаметр 10-110 мкм. 6. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что полимерная смесь представляет собой смесь для получения полимерных пен с взаимопроникающей сеткой (ВПС), имеющую следующий исходный состав, мас.%: ПВХ - 35-60, ангидрид - 1-20, изоцианаты - 20-50, вспенивающие агенты - 0,5-7, поверхностно-актиное вещество - 0,08-0,8, катализатор - 0,02-0,2; в присутствии 0,05-0,5% микросфер (16).