Пінопласт, що біологічно розкладається, та спосіб його одержання

1 Биоразлагаемый пенопласт, имеющий объемную плотность в интервале от 5 до 13кг/м3 и соответствующую плотность, равную 32кг/м3 или меньше, отличающийся тем, что содержит - от 30 до 99,5 мае % полисахарида, содержащего более 50% термопластичного крахмала или крахмала, образующего комплексы с природными или синтетическими полимерными структурами, причем упомянутый крахмал имеет - характеристическую вязкость менее 1,3дл/г, - менее 20 мае % фракции, растворимой в этаноле при 25°С, - от 0,5 до 70 мае % одного или нескольких термопластичных полимеров, при этом, по крайней мере, 10% этой фракции составляет термопластичный полимер (А), который растворяется в крахмале, или (В), способный образовывать комплекс с крахмалом 2 Пенопласт по п 1, отличающийся тем, что дополнительно содержит воду в количестве до 20 мае % 3 Пенопласт по любому из пп 1 - 2, отличающийся тем, что крахмал имеет характеристическую вязкость в пределах от 1,1 до 0,5дл/г и содержание растворимой в этаноле фракции менее 20 мае % 4 Пенопласт по п 3, отличающийся тем, что растворимая в этаноле фракция составляет менее 10 мае % 5 Пенопласт по любому из пп 1 - 4, отличающийся тем, что имеет форму листа или способных агломерироваться частиц, или изготовленных литьем под давлением изделий, или имеет вид пористых рыхлых заполнителей, пригодных для упаковки 6 Пенопласт по любому из предшествующих пп 1 - 5, отличающийся тем, что термопластичный полимер выбирают среди модифицированных и не модифицированных природных полимеров 7 Пенопласт по п 6, отличающийся тем, что природный полимер представляет собой производное целлюлозы со степенью замещения в интервале от 1 до 2,5 8 Пенопласт по любому из предшествующих пп 1 - 5, отличающийся тем, что термопластичный полимер выбирают среди гомополимеров и сополимеров алифатических гидроксикислот С2-С24, их соответствующих лактонов и лактидов, и сложных алифатических полиэфиров, образующихся из двухосновных карбоновых кислот и алифатических диолов 9 Пенопласт по любому из предшествующих пп 1 - 5 и 8, отличающийся тем, что термопластичный полимер (А) выбирают среди поливинилового спирта, возможно модифицированного акрилатами или метакрилатами, поливинилового спирта, предварительно пластифицированного или модифицированного для снижения его температуры плавления, сополимеров винилацетата с винилпирролидоном или стиролом, полиэтилоксазолинов или поливинилпиридина 10 Пенопласт по любому из предшествующих пп 1 - 5, 8 и 9, отличающийся тем, что термопластичный полимер (В) выбирают среди сополимеров этилена с виниловым спиртом или винилацетатом, или с ненасыщенными кислотами, алифатических 6-6, 6-9 или 12 полиамидов, алифатических полиуретанов, сополимеров полиуретана с полиамидом, полиуретана с простым полиэфиром и полиуретана со сложным полиэфиром 11 Пенопласт по любому из предшествующих пп 6 - 10, отличающийся тем, что термопластичный полимер содержится в количестве от 2 до 35 мае % 12 Пенопласт по любому из пп 1 - 1 1 , отличающийся тем, что образующий комплексы термопластичный крахмал выбирают среди природных крахмалов, в том числе маисового, картофельного, тапиокового, рисового, пшеничного или горохового крахмалов и крахмала с содержанием амилозы более 30 мае % О 00 го 43840 13 Пенопласт по любому из пп 1 - 5 и 8 - 11, отличающийся тем, что синтетический полимер выбирают среди поливинилового спирта, сополимеров этилена с мономером из числа винилового спирта, винилацетата, акриловой кислоты и метакриловой кислоты, поликапролактона, полибутиленсукцината и их сополимеров, алифатических полиамидов и полиэфируретанов 14 Пенопласт по любому из пп 1-13, отличающийся тем, что содержит добавки, выбираемые среди зародышеобразователей, ингибиторов горения и агентов, действующих как родентрепелленты 15 Способ получения пенопласта по любому из пп 3-14, отличающийся тем, что проводят (а) экструдирование, при температуре в интервале от 150 до 200 °С, композиции, содержащей от 3 0 до 99,5 мае % полисахарида, содержащего, по крайней мере 50% не сушенного крахмала, от 0,5 до 70 мае % термопластичного полимера, который состоит, по крайней мере, на 10% из полимера (А), растворимого в крахмале, или из полимера (В), способного образовывать комплекс с крахма Настоящее изобретение относится к биоразлагаемым пенопластам и к способу их получения В части пенопластов, применяемых, в частности, для защитной упаковки, все больше и больше ощущается необходимость в замене пенополистирола материалами, удовлетворяющими требованию биоразложения Благодаря своей способности биоразлагаться и антистатическим свойствам, материалы на основе крахмала представляют ценную альтерна тиву К несчастью, эксплутационные свойства этих продуктов пока несравнимы со свойствами полистирола по части стоимости, хрупкости, склонности к пылеобразованию, и слишком высоким значениям плотности Заявка на Европейский патент ЕР-А-087447 раскрывает способ получения изделий из пеноматериалов на основе крахмала посредством нагревания крахмала или крахмалосодержащих материалов в экструдер в присутствии 10 - ЗОмас % воды и пенообразователя и последующей экструзии Заявка на Европейский патент ЕР-А-375831 раскрывает изделия из пеноматериалов, сформированные из крахмала с высоким содержанием амилозы, которые обнаруживают хорошие механические характеристики и имеют мелкоячеистую структуру Такие изделия из пеноматериала получают путе экструзии в присутствии воды при температурах в интервале от 150°С до 250°С, с необязательным последующим формированием листовых термопластов Высокая стоимость и хрупкость в условиях низкой влажности являются недостатками этого продукта Опубликованная международная заявка ВОИС 91/02023 раскрывает пеноизделия из разлагающегося под действием микроорганизмов пластика, полученные путем экструзии композиции, лом, и от 0 до 20 мае % воды в дополнение к воде, содержащейся в крахмале, используемом в качестве исходного вещества, до тех пор, пока не получат характеристическую вязкость крахмала в интервале от 1,5 до 8дл/г, и (Ь) вспенивание способных вспениваться гранул, получающихся на предыдущей стадии, которое осуществляют на одношнековом экструдере, способном дать удельную энергию, превышающую Т - 200 ОЛкВт-час/кг х 0,01, 5 при времени пребывания расплавленного матеHQxL/D риала более — секунд, где L/D является отношением длина/диаметр экструдера, и при температурах в головке экструдера, лежащих в интервале от комнатной температуры до 240°С, причем время пребывания во время вспенивания составляет от 20 до 60 секунд при температуре в интервале от 180°С до 240°С которая содержит крахмал и синтетический полимер, выбираемый из сополимеров этилена с виниловым спиртом и этилена с акриловой кислотой, а также в присутствии полимерной кислоты и бикарбоната натрия как вспенивателя В этом случае продукт показывают очень высокую эластичность и низкие значения плотности, однако, их высокая стоимость не позволяет им конкурировать в качестве рыхлых заполнителей Заявка на международный патент ВОИС 92/18325 заявляет диспергируемые в воде пеноматериалы, которые изготовляют Исходя из муки зерновых и бобовых с низким содержанием амилозы, которую подвергают частичной декстринизации путем интенсивной механической обработки и/или в присутствии кислот Также предлагается добавлять на второй стадии процесса получения полимерные вещества, такие как поливиниловый спирт, чтобы предохранять материалы от деструкции Хотя этот продукт дешевый, сразу после экструзии он является хрупким, и для увеличения прочности должен быть увлажнен Объемная плотность, которая достигается в случае тел «С»формы, находится в интервале от 8 до 15кг/см3 Заявка на международный патент 92/08759 относится к крахмалу, также содержащему до 50% целлюлозных остатков и небольшое количество натурального каучука Продукты по этому изобретению имеют величину объемной плотности в интервале от 11 до 36кг/м3, и их получают прямой экструзией в экструдере с соотношением длины к диаметру (L D) приблизительно 2,5, тепло подается путем трения Патент США 5185382 относится к рыхлым заполнителям, крахмал и полиэтилен гликоль, полученным прямой экструзией, и величина объемной плотности которых находится в пределах от 10,8 до 36кг/м3 43840 Теперь найдено, неожиданно, что могут быть получены на основе крахмала биоразлагаемые пенопласты, которые могут использоваться в качестве рыхлых заполнителей и, вообще, в качестве упаковочного материала в форме листов или способных связываться частиц небольшого размера, или инжектируемого пенопласта, обладающие хорошими прочностными характеристиками и в условиях низкой влажности, и с низкими величинами объемной плотности Благодаря значениям величинам их объемной плотности, находящимся в интервале от 13 до 32кг/мз, материалы имеют низкую стоимость Пенопласт по настоящему изобретению содержит в качестве основных компонентов от 30 до 99,5мас % предпочтительно — от 60 до 95мас %, полисахарида, содержащего свыше 50% термопластичного крахмала, который пластифицируется или образует комплекс с натуральными или синтетическими полимерным структурами, при этом упомянутый крахмал имеет характеристическую вязкость в диметилсульфоксиде (ДМСО) менее 1,3дл/г, менее 20мас % фракции, растворимой в этаноле при 25°С, предпочтительно — менее 10%, и еще предпочтительнее — менее 5%, от 0,5 до 70мас %, предпочтительно от 5 до 40мас %, одного или нескольких термопластичных полимеров, при этом, по крайней мере, 10% этой фракции составляет термопластичный полимер (А), который растворяется в крахмале, или (В), способный образовывать комплексе крахмалом, и от 0 до 20мас %, предпочтительно — от 5 до 17мас % воды Соотношение, существующее между объемной плотностью (масса определяемого объема рыхлого заполнителя) и плотностью (по пикнометру, измеренная с использованием маленьких стеклянных шариков), показано на рис 1 Как уже отмечалось, плотность составляет менее 32кг/м3 и может достигать таких низких значений как 18,5кг/м и даже еще меньших Пенопласты по настоящему изобретению имеют мелкопористую структуру Присутствие в составе пенопластов одного или нескольких термопластичных полимеров, которые растворяются в крахмале или способны образовывать комплексы с крахмалом, позволяет получать однородную низковязкую расплавленную массу, и из нее — изделия из пенопласта, которые имеют хорошую эластичность и низкую чувствительность к влаге Рыхлым заполнителям для применения в упаковочной индустрии может быть придана любая форма, в том числе формы букв, формы звезд, цилиндрические формы и другие Термопластичный крахмал, пригодный для получения пенопласта по настоящему изобретению, может представлять собой природный крахмал, предпочтительно, маисовый, картофельный, тапиоковый, пшеничный, гороховый крахмал, а также крахмал с высоким содержанием амилозы, предпочтительно — содержащий более ЗОмас % амилозы, и воскообразные крахмалы Кроме того, могут быть использованы физически и химически модифицированные крахмалы Такие как этоксилированные крахмалы, оксипро пилированные крахмалы крахмалацетаты, крахмалбутираты, крахмалпропионаты, со степенью замещения в интервале от 0,1 до 2, катионосодержащие крахмалы, окисленные крахмалы, сшитые крахмалы, желатинированные крахмалы, крахмальные комплексы с полимерными структурами, характеризуемые областью при 947см \ когда анализируются второй производной при ИКанализе с преобразованием Фурье (FTIR) Крахмал переводят в термопластичное состояние путем обработки в горячих экструдерах при любых устройствах, способных обеспечить нужную температуру, и условия сдвига, способные заставить материал стать термопластичным, работая в присутствии воды и/или пластификатора при температуре от 80°С до 210°С Термин «полисахарид», который здесь используется, охватывает не только чистый крахмал, но также зерна, содержащие как крахмал, так и целлюлозу Независимо от используемого исходного крахмала, пенопласт характеризуется крахмальной компонентой, имеющей хакреристическую вязкость в ДМСО менее 1,3дл/г, и находящуюся, предпочтительно, в интервале то 1,1 до 0,5дл/г Такое падение вязкости, однако, должно происходить без образования большого количества растворимых в этаноле Сахаров Отсутствие больших количеств низкомолекулярных фракций ответственно за более высокую прочность пенопласта уже сразу после его экструзии Термопластичные полимеры, пригодные в качестве компонентов частиц пенопласта, выбирают среди полимеров перечисленных ниже і Полимеры природного происхождения, которые могут быть либо модифицированными, либо не модифицированными, в частности, производные целлюлозы, такие как ацетат целлюлозы, пропионат целлюлозы, бутират целлюлозы и их сополимеры, имеющие степень замещения в интервале от 1 до 2,5, необязательно пластифицированные капролактоном, низкомолекулярным поликапролактоном, или моно-, ди- и триацетином, флататом, в частности, диметилфлататом, пропандиолом, такие полимеры, как алкилцеллюлоза, гид роксиал кил целлюлоза, карбоксиал кил целлюлоза, в частности, карбоксиметил целлюлоза, нитроцеллюлоза, и особенно карбоксиметил целлюлоза и натроцеллюлоза, и, кроме того, хитозан, пуллулан, или казеин или казеинаты, клейковина, зеин, белки соевых бобов, альгиновая кислота и альгинаты, натуральные каучуки, полиаспартаты м Разлагающиеся под действием микроорганизмов полимеры синтетического происхождения или продукты ферментации, в частности, сложные полиэфиры, такие как гомополимеры или сополимеры алифатических (С2-С24)-гидроксикислот, или их соответствующие лактоны или лактиды, и также сложные полиэфиры, образованные двухосновными кислотами и алифатическими диолами, например поли(эпсилон-капролактон), его привитые или блок-сополимеры, продукты реакций олигомеров или полимеров капролактона с ароматическими 43840 или алифатическими изоцианатами, полимочевины, сополимеры с молочной кислотой, гликолевой кислотой, с полигидроксибутиратами и полигидроксибутиратвалератом, полимеры молочной кислоты или лактида, полимеры гликолевой кислоты или полигликолида Сополимеры молочной кислоты или гликолевой кислоты, полигидроксибутират или полигидроксибутират-валерат и сополимеры с другим сложным полиэфиром, полиалкиленсукцинаты, и, в частности, полиэтилен- и/или полибутилен-сукцинат, полиалкиленсебацат, полиалкилеазелат, полиэтлен- или полибутиленбрассилат и их сополимеры, необязательно сополимеризованные с алифатическими или ароматическими изоцианатами, молекулярная масса которых может быть увеличена с помощью удлинителей цепи, їм Полимеры, способные к взаимодействию с крахмалом с образованием комплексов, т е , полимеры, которые содержат гидрофильные группы, прибавляемые к гидрофобным последовательностям, определяемые как полимеры (В), такие как сополимеры этилена и винилового спирта Содержащие до 50мас %, предпочтительно — 10 - 44мас %, этиленовых звеньев, сополимеры окисленного этилена и винилового спирта с концевыми жирными кислотами, или с привитым поликапролактоном, или модифицированные акриловыми или метакриловыми мономерами и/или пиридинием, сополимеры этилена и винилацетата, также частично гидролизованные, сополимеры этилена и акриловых эфиров, терполимеры этилена, акриловых эфиров и малеинового ангидрида или этилена, винилацетата и глицидилметакрилата, сополимеры этилена с ненасыщенными кислотами, такими как акриловая кислота, метакриловая кислота, кротоновая кислота, итаконовая кислота, малеиновый ангидрид, в частности, сополимеры этилена и акриловой кислоты, содержащие 5 - 50мол % звеньев, происходящих от акриловой кислоты, терполимеры этилена и винилацетата, частично или полностью гидролизованного, с акриловой кислотой, или с метакриловой кислотой, или с итаконовой кислотой, алифатические 6-6, 6-9 или 12 полиамиды, алифатические полиуретаны, статистические или блоксополимеры полиуретан-полиамид полиуретан- простой полиэфир, полиуретан /(сложный эфир), полиамид/(сложный полиэфир), полиамид/(простой полиэфир), (сложный полиэфир)/(простой полиэфир), полимочевина/(сложный полиэфир), полимочевина/(простой полиэфир), поликапролактон-уретан, в котором размер поликапролактонового блока находится в интервале от 300 до 3000 по молекулярной массе, и в котором используемыми изоцианатами являются MDI (метилендифенилдиизоцианат), толуолдиизоцианат, гексаметилендиизоцианат, изофорондиизоцианат, 8 эпоксидные смолы, такие как полимеры полиалекиленоксида со сложным эфиром с глицидиловыми концевыми группами iv Растворимые полимеры и способные образовывать тем или иным способом водородные связи с крахмалом, идентифицированные как (А) полимеры, в частности, поливиниловый спирт с различными степенями гидролиза, возможно модифицированный акрилатом или метакрилатом, поливиниловый спирт предварительно пластифицированный или модифицированный для снижения его температуры плавления, возможно содержащий желатинизаторы, такие как борная кислота, бораты или фосфаты, сополимеры винилацетата с различной степенью гидролиза с винилпирролидоном или стиролом, полиэтилоксазолины, поливинилпиридин Предпочтительными термопластичными полимерами являются поливиниловый спирт, сополимеры олефинового мономера, предпочтительно — этилена, с мономером, выбираемым из числа винилового спирта, винилацетата, акриловой кислоты и метакриловой кислоты, алифатические сложные полиэфиры, такие как поликапролактон, полибутенсукцинат и их сополимеры, алифатические полиамиды и полиэфируретаны Пенопласты по настоящему изобретению содержат, предпочтительно, зародышеобразователи Количество такого зародышеобразователя в пенопласте находится в интервале от 0,005 до 5мас %, предпочтительно — от 0,05 до Змас %, еще предпочтительнее — от 0,2 до 2мас % Подходящими зародышеобразователями являются, например, неорганические соединения, такие как тальк (силикат магния), карбонат кальция, поверхность которых, возможно, обрабатывается промоторами адгезии, такими каксиланы и титанаты Кроме того, могут использоваться органические наполнители, такие как shells of yeats, образующиеся при переработке сахарной свеклы, высушенная, размолотая и превращенная в порошок мякоть сахарной свеклы, древесная пыль, порошок целлюлозы и ее волокна Зародышеобразователь может быть добавлен в смесь, используемую для приготовления способных вспениться гранул, или в соответствии с альтернативным путем, он может быть добавлен к способным вспениваться гранулам в форму для маточной смеси В этом случае маточная смесь может содержать один или несколько наполнителей в количестве в пределах от 10 до 50мас % Способные вспениваться частицы, или формулировка для вспенивания, могут также содержать одну или несколько смазок и/или диспергаторы, обладающие индексом гидрофильнолиофильного баланса в интервале от 3 до 25, предпочтительно — от 6 до 20 Когда эти агенты используются, они могут присутствовать в количестве от 0,01 до 5мас %, предпочтительно — от 0,1 до Змас % Способные вспениваться гранулы, или формулировка для вспенивания, может также содержать один или несколько пластификаторов Когда упомянутые пластификаторы используются, они 43840 присутствуют в количестве от 0,5 до 20мас %, предпочтительно в количестве от 0,5 до 5,0мас % Подходящим пластификаторами являются, например, пластификаторы, раскрываемые в опубликованной заявке на международный патент ВОИС 92/14782, которая включается в настоящее в качестве ссылки Особенно подходящими являются глицерин, сорбит, маннит, эритрит Низкомолекулярный поливиниловый спирт, кроме того — оксиэтилированые или оксипропилированные производные упомянутых соединений, а также мочевина Композиции могут также содержать многовалентные элементы, принадлежащие к III и IV группам периодической таблицы, в особенности, принадлежащие к III группе, и, предпочтительно, при наличии кислорода Такие соединения включают борную кислоту, борный ангидрид, метаборат натрия, как безводный, так и гидратированный борат натрия, гидратированный оксид алюминия, карбонат алюминия, ацетат алюминия и другие карбоксилаты, борат алюминия, фосфат алюминия, кремневую кислоту, алюминаты щелочных и щелочноземельных металлов, а также силикат натрия и силикат магния Кроме того, способные вспениваться гранулы, или формулировки для вспенивания, могут содержать один или несколько ингибиторов горения, которые могут добавляться к смеси для приготовления вспениваемых частиц или, в соответствии с другим способом, в форму с маточной смесью, в частности, в сочетании с зародышеобразоателем Когда такие ингибиторы горения используются, они присутствуют в количестве от 0,1мас%, предпочтительно — от 1 до Юмас %, еще предпочтительнее — от 2 до 5мас % Подходящие для применения ингибиторы горения могут быть выбраны среди ингибиторов горения происходящих от фосфор-, серу-, или гал о ген содержащих продуктов, или среди их сочетаний Подходящими для намеченной цели, как примеры, являются трифенилфосфат, трибутилфосфат, трикрезилфосфат, трибутоксифенилфосфат, меламинпирофосфат, полифосфат аммония, галогенированные парафины, дифенилоксид с различной степенью бромирования, сульфат аммония, сульфамат аммония, полифосфат аммония Особенно подходящими являются сульфат аммония, сульфамат аммония, полифосфат аммония, гуанидинфосфат и меламинпирофосфат Другими ингибиторами горения, которые могут применяться, являются гидроксид алюминия, оксид сурьмы, перборат аммония, октамолибдат аммония В отдельных случаях применения может потребоваться присутствие в формулировках для вспенивания веществ, проявляющих средства отпугивать грызунов Такие вещества могут добавляться в смесь, применяемую для изготовления пенопластов, или они могут добавляться в пенопласт в виде микрокапсул, содержащих действующее начало, или в маточную смесь, в частности, в сочетании с зародышеобразователями и/или ингибиторами горения 10 Для этой цели могут применяться такие вещества, как N.N-диэтил-м-толуамид, диэтилфенилацетамид, 2-деценаль, хлорид аммония, хлорат калия, терпеноиды, циклогексемид, дигуанидиноазаэптадекан Предпочтительными являются терпеноиды, в частности, ментол и лимонен Когда такие род ент-ре пел ленты используются, они присутствуют в количестве от 0,1 до 5мас %, предпочтительно — от 1 до Змас % Пенопласт по настоящему изобретению может быть получен двухстадийным способом, первая стадия которого состоит в прямой экструзии композиции на основе крахмала, которую осуществляют с помощью одношнекового или двухшнекового экструдера, работая при температуре от 150 до 200°С На этой первой стадии не сушеный крахмал экструдируют в присутствии добавленной воды, количество которой составляет от 5 до 20мас % Экструзия заставляет крахмал становиться пластифицированным и/или образовывать комплекс, благодаря эффекту соединения с водой, температуре, присутствию специфических термопластичных полимеров типа (А) и/или (В) Общее содержание воды в насадке находится в интервале от 5 до 20мас %, и характеристическая вязкость крахмала в ДМСО составляет от 1,5 до 8дл/г в тех случаях, когда крахмал состоит менее, чем на 50%, из амилозы Общее содержание воды в гранулах составляет от 5 до 20мас % Вторая стадия состоит во вспенивании способных вспениться гранул, содержащих крахмал с характеристической вязкостью в ДМСО в пределах от 2 до 8мл/г, на которой используется одношнековый экструдер с любым соотношением (длина шнека)/(диаметр шнека), способным выделять удельную энергию, превышающую 0,1 кВт-час/кг Г ~ 2 0 0 (1) х о 01 5 при времени присутствия расплавленного ма140-LID териала, превышающем секунд, где L/D 30 представляет собой отношение длина/диаметр шнека, и при температуре (Т) в головке экструдера, которая находится в интервале от комнатной температуры до 240°С Если такие условия выполняются, тогда материал с низкой плотностью — с плотностью менее 32кг/м3 — и с характеристической вязкостью менее 1,3дл/г также получают при времени пребывания внутри камеры экструдера в интервале от 20 до 60 секунд Оборудование для вспенивания, способное давать энергию, определяемую по уравнению (1), позволяет получать пенопласты с плотностью менее 32кг/м3 даже при загрузке гранул, полученных в условиях пастирования, т е , в условиях температуры на первой стадии менее 150°С и при использовании большего количества воды (от 12 до ЗОмас % добавляемой воды) При работе в упомянутых условиях пастирования получают набухание крахмальных гранул (желатинирование), однако без разрушения (distramg) структуры крахмала Поддерживают концентрацию воды, опти 12 11 43840 мальную для вспенивания с конечной стадией нилового спирта с молекулярной массой 70000, сушки 15масч водыи0,1масч моноолеата глицерина Гранулы также могут быть приготовлены пуШнек, который состоит из 8-диаметровой тем агрегирования крахмала и других компонендлинной зоны смешивающих элементов, имеет тов только под действием давления, без применезону выпуска между диаметрами 29 и 32 ния тепла Головка, которая содержит 24 отверстия диаметром Змм, термостатируется при 120°С ТемпеСпособ определения растворимости в спирте ратурный профиль, применяемый для девяти зон Пенопласт в количестве 1г диспергируют в нагрева, является следующим 90-110-175-17530мл водного раствора, содержащего 80% этано175-175-130-120-120°С ла После перемешивания механической мешалкой в течение 15 минут суспензию центрифугируСкорость вращения шнека составляет ют при 180об/мин в течение 10 минут 120об/мин и производительность составляет поСупернатант декантируют, и снова проводят эксрядка 40кг/час тракцию Содержание Сахаров в супернатанте Получают материал с характеристической определяют по способу с антроном вязкостью в ДМСО 3,1дл/г и с содержанием воды 15,7% Способ определения характеристической вязкости в ДМСО Примеры 2 - 5 В емкость вискозиметра BISHOP загружают Гранулы, полученные при работе в соответст10мл диметилсульфоксида (ДМСО), и подготоввии с примером 1, загружают в одношнековый ленный таким образом прибор затем переносят в экструдер Джиолди диаметром 40мм, с L/D = 30, термостатируемую ванну с предварительно устапринудительная подача в 4-ую зону термостатиновленной температурой — 30°С, и приблизирования (охлаждение вентиляторами), снабжентельно через 30 минут начинают регистрировать ный насадкой длиной 20мм и диаметром 2мм, то время истечения чистого растворителя Затем эквивалентно соотношению L/D =10 взвешивают приблизительно 50мг образца и доВ некоторых примерах используют два типа бавляют в колпачок вискозиметра, добавляют шнеков 10мг ДМСО, емкость закрывают подходящей прикоэффициент сжатия 1 3 с постоянным протертой пробкой, и препарат перемешивают в тефилем чение 1 часа при 70-80°С Когда растворение закоэффициент сжатия 1 3 с зоной гомогенивершится, колпачок присоединяют к вискозиметру, заци и прибор переносят в ванну, термостатируемую Перед вспениванием в способные вспенипри 30°С регистрируют время истечения раствоваться гранулы добавляют 0,5% талька (средний ра, снимая ряд показаний и вычисляя среднее размер частиц = 1,3мкм) время истечения Результаты приводятся в таблице 1 Затем осуществляют дальнейшее разбавлеИз полученных данных явствует, очевидно, ние еще 10мл ДМСО, и весь процесс повторяют что в случае шнека с постоянным отношением сжатия (примеры 2С - 5С), способного принести Чтобы вычислить характеристическую вязудельную энергию не более 0,1кВт-час/кг, при кость, величину концентрации (с) откладывают на времени пребывания расплавленного материала графике против отношения удельная вязкость в камере 140 секунд, что не согласуется с услоконцентрация (т|Sp/c), и получающуюся в результавиями формулы (1), плотность пенопласта при те линию экстраполируют до (с = 0), и получают времени пребывания в камере экструдера в инвеличину [г\] (характеристическая вязкость) тервале от 40 до 66 секунд возрастает с возрасTJrel танием скорости вращения, и всегда превышает 77 sp і с — 32кг/м3 Удивительно, но в случае шнека с зоной гомогенизации (примеры 2 - 5), который уже при lp - pa . времени пребывания в камере экструзии 140 сеГДЄ, TJrel = 1 кунд вводит удельную энергию более 0,1 кВтIp - ля час/кг, получают очень низкие значения плотнос — концентрация, выраженная в г полимера сти, которая имеет тенденцию оставаться постона 100мл раствора, янной при изменении скорости продвижения маt p Ра — среднее время истечения раствора, в териала секундах, Продукты, полученные со шнеком с зоной гоtpля — среднее время истечения чистого расмогенизации, являются очень эластичными сразу творителя, в секундах после вспенивания Определения В примере 3 часть, растворимая в водном Плотность (кг/м3) — плотность по пикнометру 80% растворе этанола, составляет 5% отдельных вспененных тел, Примеры 6 - 8 Объемная плотность (кг/м3) — величина плотИспользуют условия вспенивания, подобные ности, вычисленная из массы количества вспеусловиям в примере ЗС, причем температуру изненных элементов, которое необходимо для заменяют в соответствии со сведениями в таблице полнения объема 16 литров 2 Наблюдают, что возрастание температуры выПример 1 зывает постепенное увеличение объемной плотВ двухшнековый экструдер диаметром 60мм, ности, пока величины менее 32кг/м3 не будут досL/D = 36, загружают 75мас ч картофельного крахтигаться при исходной температуре мала, 9мас ч гидролизованного на 87% поливирасплавленного материала 215°С Величина 14 13 43840 удельной энергии при времени пребывания в калом с высоким содержанием амилозы, Ойрилон мере экструдера 140 секунд, начиная с темпера(Eurylon) VII, перерабатывают в тех же условиях, туры 215°С, в результате является более высокой, какие приняты в примере 1, затем вспенивают ее чем предлагаемая по уравнению (1), или равной в соответствии с условиями в примере 5, за исей ключением формы насадки, которая, будучи скорее круглой, является «»-образной с площадью Примеры 9 - 1 1 2 поверхности 6,2мм Соблюдают те же условия, что в примере 5, но с другим температурным профилем, который Определяют, что характеристическая вязкость приводится в таблице 2 крахмала, плотность пенопласта и объемная 3 3 плотность составляет 0,67дл/г, 18,8кг/м и 5кг/м , Со всей очевидностью просматривается посоответственно степенное снижение плотности, при этом плот3 ность всегда ниже 32кг/м Пример 20 Удельная энергия при 140 секундах в резульИмеют дело с композицией, которая отличатате всегда является более высокой, чем величиется от композиции примера 1 только тем, что в ны, определяемые формулой (1) ней поливиниловый спирт заменяется поликапролактонуренатом Эстан (Estane) 54351, содержаПримеры 1 2 - 13 щим поликапролатоновые звенья с молекулярной Воспроизводят те же условия, что в примерах массой 530 и уретановые звенья, образованные ЗС - 4С, причем увеличивают объем камеры Реиз метилендфенилдиизоуианата зультаты приводятся в таблице 3 В частности, можно наблюдать небольшое При тех же условиях, что в примере 5, полуснижение плотности, которое во всяком случае чают пенопласт, который содержит крахмал, недостаточное, чтобы достичь плотности ниже имеющий характеристическую вязкость в ДМСО 32кг/м3 в пределах проверенного интервала вре1дл/г, и имеет плотность 25кг/м3 и объемную мени пребывания плотность 7кг/м3 Примеры 1 4 - 18 Пример 21 Условия для этих примеров приводятся в табСмешивают в медленном смесителе лице 3 и касаются изменения объема камеры экс84,5мас ч пшеничного крахмала, 14мас ч политрудера, причем все другие условия, относительвинилового спирта, 0,4мас ч моностеарата глицено примеров 3 - 5 , являются теми же самыми рина, 1,6масч воды и 0,5мас ч талька, и загруНаблюдают, что в этом случае возрастание врежают в гранулятор, модифицированный мени пребывания оказывает очень заметное дейзубчатыми роторами, выдавливая смесь через ствие на плотность, которая, в некоторых случаях, кольцо с отверстием Размер гранул регулируют приближается к величине 21 кг/м3 ножом, вращающимся вокруг отверстия Соответствующая объемная плотность достиВозрастание температуры во время экструзии гает значения 6,5кг/м3 Все данные по плотности в вследствие трения составляет 60 - 80°С приведенных выше примерах согласуются, в этой Полученные гранулы вспенивают в соответстсистеме, с величинами характеристической вязковии с примером 5 сти, которые показывают те же материалы, при Удельная плотность материала оставляет измерении ее в ДМСО 25,9кг/м3, и характеристическая вязкость составляет 1,29дл/г Пример 19 Такую же композицию, как в примере 1, в которой картофельный крахмал заменяют крахмаТаблица 1 Примеры 2 - 5 Шнек 2С+ CTCR 13 ЗС+ 4С+ 5С+ 3 4 5 Характеристика пенопласта С зоной гомогенизации CR1 3 Скорость вращения шнека, об/мин Скорость прохождения сырья, кг/час Темп расплав , °С Время пребывания в камере экструдера, с 0,085 90 46,9 195 0,085 0,085 0,085 № примера 2 Удельная энергия при времени пребывания в камере экструдра 140 секунд, кВт-ч ас/кг 110 130 450 57,5 69,7 79,4 195 199 200 0,12 90 34,1 0,12 0,12 0,12 110 10 150 41,1 48,9 56,8 Плотность, кг/м3 Характ вязкость (в ДМСО) (дл/г) 66 33,6 1,4 53 44 39 37,3 38,4 40 1,56 200 77 25,6 1,1 197 197 202 64 53 46 25,7 25,1 24,9 1,28 1,31 16 43840 15 С* = Пример для сравнения CR = Коеффициент сжатия Таблица 2 Примері 6 - 1 1 № примера Шнек Удельная энергия при времени пребывания в камере экструдра 140 секунд, кВт-ч ас/кг ЗС+ CTCR 1 3 0,085 110 57,5 195 53 37,3 0,068 0,057 110 110 110 110 58,5 58,7 58,6 58,6 210 215 220 225 53 52 52 52 34 32 29,8 26 9 0,12 150 56,8 198 46 24,9 0,1 0,09 150 150 150 58 60 60,5 210 215 225 45 44 43 25 25 24 6С+ 6 7 8 5 С зоной гомогенизации CR1 3 9 10 11 Характеристика пенопласта Скорость вращения шнека, об/мин Скорость прохождения сырья, кг/час Темп расплав , °С Время пребывания в камере экструдера, с Плотность, кг/м3 Характ вязкость (в ДМС О) (дл/г) 1,31 С* = Пример для сравнения CR = Коеффициент сжатия Таблица 3 Примері 1 2 - 18 № примера ЗС+ 4С+ 12 13 3 С зоной гомогенизации CR 1 3 С зоной гомогенизации CR 1 3 18 С зоной гомогенизации CR 1 3 Скорость вращения шнека, об/мин Скорость прохождения сырья, кг/час Темп расплав , °С Время пребывания в камере экструдера, с 110 130 110 130 57,5 69,7 57,1 67,9 195 199 208 209 53 44 71 59 37,3 38,4 35,4 34,3 1,45 518,6 110 41,1 197 64 25,7 1,28 130 150 48,9 56,8 197 202 53 46 25,1 24,9 1,31 722,5 110 42 199 87 21,6 0,91 722,5 722,5 CTCR 1 3 15 16 17 Характеристика пенопласта 518,6 518,6 Шнек 4 5 14 Удельная энергия при времени пребывания в камере экструдра 140 секунд, кВт-ч ас/кг 610,8 610,8 802,5 802,5 130 150 50 57,5 196 198 73 63 21,5 22,3 0,94 790,5 110 43,5 210 91 21,6 790,5 150 59,5 211 67 21,2 С* = Пример для сравнения CR = Коеффициент сжатия Плотность, кг/м3 Характ вязкость (в ДМСО) (Дл/г) 0,85 17 43840 18 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044) 456 - 20 - 90