CN101111356A - 用于制造聚胺酯块状发泡体的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制造聚胺酯块状发泡体的方法，其中将反应组份－多元醇和异氰酸酯配量地运送至一混合器，在里面进行混和并接着从混合器里输出并涂覆到底纸上，其特征在于，反应混合物在离开混合器之后流过一直接布置在底纸之上的分配装置，其中在分配装置的边缘上基本上横向于运输方向流出的混合物部分的流动速度要高于在分配装置的沿运输方向位于前面的边缘处基本上在运输方向上流出的混合物部分的流动速度，而且其中反应混合物以一种薄膜的形式离开分配装置，该薄膜只是在上表面上形成一与周围大气的界面。

Description

用于制造聚胺酯块状发泡体的方法和装置

本发明涉及用于制造聚胺酯块状发泡体的一种方法和一种装置。

在制造块状发泡体时，例如由聚胺酯(PUR)以一种连续的过程，将反应组份-多元醇和异氰酸酯以及其它添加剂，例如象催化剂、稳定剂、发泡剂、着色剂按精确的混合比例相互配料，接着运输至一混合器并在那里相互混合。常用的是搅拌混合器，但也可以应用静态混合器。在混合之后将反应混合物涂覆在一循环运行的运输带上，或者如图1所示那样，涂覆在绷紧于一涂覆板上的底纸(Bodenpapier)上，并通过运输带继续运送到真正的块状发泡体设备里，在那里进行发泡和固化。接着将这样形成的泡沫材料切成块并运至仓库，在这仓库里在它可以用于进一步加工之前进行通风和冷却。

在这整个过程中，反应混合物如何被涂覆到布置于运输带或者涂覆板之上的底纸上的型式和方法对于接着形成的块状发泡体的质量来说具有决定性的意义。例如，即使是最小的气泡，它们在反应混合物涂覆时涡旋进入或在旋涡区中混入，在紧接着的反应和发泡过程中造成针孔和缩孔，并因此使货物质量降低。

此外以下的关系也具有特别重要的意义：

混合过程通常在大约0.3至1s之内、而且最大直至2s结束，在该混合过程并经过所述的起动时间之后，就开始化学反应，并接着通过所产生的发泡气体而膨胀。在将反应混合物按源流方向涂覆在底纸时产生以下问题：反应混合物在底纸中间相对于侧面部位在运输方向上看为超前了。通过偏流器阻止了反应混合物在相反于运输方向上的流出。

另外，在运输方向上在中间和在侧面处的流动的脉冲力指向侧壁板。这附加地加强了中间流动的超前的作用，并导致了：在每个平面里垂直于运输方向存在有不同生成时间的混合物。这又产生以下负面作用：生成时间较长的混合物移动到以前进行反应并膨胀的底纸边缘部位里，而位于旁边的生成时间较短的混合物则向后移动。这种移动又导致形成条痕、导致不同的密度、导致不同的细部构造并最终导致裂纹并因此导致报废。

为了应付块状发泡过程的这种一般问题，在这种工艺开始时就使混合器横向于运输方向横跨。这一方面使技术方面的花费非常巨大，而另一方面在工艺技术上也不利，因为这里混入非常多的空气。

为了能够克服这些缺点，人们试图为反应混合物开发专门的倒出-或者涂覆系统，以便即使利用“固定的”混合物也可以顺利地生产块状发泡体。

例如在DE-OS-2703680中描述了一种所谓的“横梁”或者也称为“浇铸梁”。然而这种横梁从技术上无法实现，一方面因为它在每个泡沫化过程之后都必需花费很大地来拆开并进行清洗，另一方面首先因为它尤其是在结束时倾向于泡沫结块。这特别是因为块状发泡体发展到更高的反应性。

在DE-OS-3905914中说明了另外一种流出系统。此时在一混合头之后接有一分配喷嘴，它由两个侧壁板构成，这两个侧壁板限制住一狭窄的间隙，该间隙向下和向侧面敞开(DE-OS-3905914的第3栏，29至31行以及还有图1和2)。

在DE-OS-3905914的第一栏、第45-48行还说明了：混合物流垂 直向下的流动阻力较大而向侧面较小，因此形成了一种很均匀的并很宽的扇形。

这种分配系统也不能实施。因为在垂直向下流动的反应混合物中不可控制地混入了很多的气泡，因此接着在发泡的反应混合物里由于所述扩散进入到这大空气-泡核里的发泡气体而产生针孔和缩孔，它们造成产品质量下降或者甚至成为废品。空气泡可以按多种不同方式不可控制地混入到反应混合物里，一方面由于落差以及因此引起的“溅落”，但也由于完全不确定地流出到运输带上或者流出到位于其上面的底纸上，其中在底纸和反应混合物之间使气泡“吸入”到反应混合物里。

也就是说如同以前那样，本发明的任务是提出用于制造聚胺酯块状发泡体的一种简单而经济的方法以及一种相应的装置，其中卸料系统并不变成泡沫结块，其中可以得到没有或者只有少量缩孔或针孔的聚胺酯块状发泡体，而且在其中引起混合物的均质分布，这在块的宽度上产生了相同生成时间的混合物。

本发明涉及一种用于制造聚胺酯块状发泡体的方法，在此方法中将反应组份-多元醇和异氰酸酯输送至一混合器，在其中进行混合，并接着从混合器里卸出，并涂覆到底纸上，其特征在于，反应混合物在离开混合器之后流过一紧挨着布置在底纸之上的分配装置，其中在分配装置的边缘处基本上横向于运输方向流出的混合物部分的流动速度要大于在分配装置的沿着运输方向位于前面的边缘处基本上在运输方向上流出的混合物部分的流动速度，而且其中反应混合物以一种薄膜的形状离开分配装置，该薄膜只是在上表面上形成一种与周围大气的界面。

优选一种方法，在此方法中反应混合物在离开混合器之后流过所述直接布置在底纸之上的分配装置，用此装置使反应混合物基本上平行于底纸的上表面进行导向。

底纸在这种情况下通常为纸幅(Papierbahn)或者另外适合的裁切纸幅(Trennbahn)，它置于运输带上方和/或在涂覆板上方，并在其上面进行导向。底纸因此可以在一定条件下也由另外一种不是纸的材料制成。

在按照本发明的方法中，使反应混合物在离开混合区或者一与之相接的混合流出通道之后这样进行引导，从而直接在底纸上方(也就是说，也可以直接在运输带或者涂覆板上方)流出到大气环境中，其中通过一分配装置(分配舌形件)。在这种情况中，反应混合物优选地平行于底纸的上表面(或者运输带或者涂覆板的上表面)流出。分配装置使得在分配装置的边缘上基本上横向于运输方向流出的混合物部分的流动速度高于在分配装置的中央部位里在运输方向上流出的混合物部分的流动速度，就是说优选高出1.5至200倍，尤其优选高出2.0至100倍，特别优选为2.5至50倍。这使得在离开分配装置以后形成了一种在底纸的宽度上具有恒定的层厚的混合物分布，并且反应混合物以在底纸的宽度上恒定的速度成平行流动地运动，其中流动的速度相当于运输带或者底纸的运输速度。这也就是说，在底纸和反应混合物之间不再有相对运动。

分配装置直接布置在底纸的上方，也就是说，间距最好直至50mm，特别优选为小于10mm。

按此方式可以实现，在块的宽度上看在每个平面里在恒定层厚时存在着相同生成时间的混合物，因此在反应-和发泡过程中绝对没有发生相反于运输方向的移动；而且该发生膨胀的混合物仅仅可以向上升起。因此按此方式可以生产块状发泡体，而不产生条痕，没有细部构造的干扰，没有密度差别，也没有裂纹。

利用这种方法还可以也生产出无针孔和无缩孔的块状发泡体，因为反应混合物导向地流出至大气范围里的流出直接在底纸上进行，并无任何“溅起”，因此气泡不可能涡旋进入到反应混合物里。因而反应混合物按照本发明以一种薄膜的形式离开分配装置，这薄膜只是在一侧在上表面上形成一与周围大气的界面。

本发明也涉及一种用于制造聚胺酯块状发泡体的装置，它包括用于反应组份-多元醇和异氰酸酯的存储容器、泵和用于从存储容器至一混合器对反应组份进行定量配料的管路、一运输带和/或一涂覆板，底纸就在该涂覆板之上导向，将反应混合物涂覆到该底纸上，其特征在于，在混合器和底纸之间布置了一分配装置，该分配装置限定一间隙，反应混合物流过此间隙，而且这间隙直接位于底纸之上，其中分配装置与底纸相接触。按照本发明的装置优选使用在所述按照本发明的方法里。

在一种优选的实施方式中，反应混合物在从分配装置里流出之前所流过的间隙基本上平行于底纸。

按照本发明，在混合区或者混合流出通道之后接有一分配装置，该分配装置可以具有大致为舌形的轮廓而且它限定了一间隙，反应混合物在流出至大气环境中之前必须通过该间隙，该间隙直接布置在运输带或者涂覆板之上。反应混合物在流出至大气周围环境里之前必须经过的间隙基本上平行于底纸，也就是说也基本上平行于运输带或者涂覆板。所述间隙的横断面可以这样来设计，使得分配装置的上部部分和下部部分相互平行或者也向前，也就是说在运输方向上看，布置成锥形收缩的。尤其可以在分配装置的上部部分的内侧面中设有带轮廓构造的表面。

分配装置也可以这样来设计，使分配装置的底侧面、也就是分配装置的向着底纸的那一侧面，在运输方向上并且在必要时也在横向于运输方向上比分配装置的上侧面更多地进行膨胀。反应混合物则由于分配装置的底侧面和上侧面的不同伸长而从分配装置的一向着垂线倾斜的流出孔流出。

分配装置的宽度b与所产生的PUR块状泡沫体的宽度B(也就是运输带的宽度)之比优选为0.001至0.8，特别优选为0.005至0.3，完全特别优选为0.01至0.1。

分配装置(在运输方向上的)长度l与分配装置的宽度b(横向于运输方向)之比优选为0.5至20，特别优选为0.8至10，完全特别优选为1至5。

在装置的一种特殊设计方案中，分配装置由一下部部分和一上部部分组成，其中下部部分包括一薄板，它相对于底纸倾斜并且它在至底纸的过渡处与该底纸构成一直的过渡棱边。所述离开分配间隙的液体薄膜则在它越过这棱边流到底纸上之前首先进一步流到该薄板上。在薄板至底纸的过渡处优选设有一柔性的密封唇或者一搭接的薄膜。

在所述装置的另一种特殊的设计方案中，分配装置由一下部部分和一上部部分组成，其中下部部分由运输带和/或涂覆板本身以及位于其上面的底纸构成。重要的是：在分配装置的背后部位里在分配装置和运输带和/或涂覆板或者位于其上面的底纸之间设有一密封元件(例如一种密封唇的形式)。

所述装置的另一种特殊的设计方案是两种上面所述设计方案的组合。在这种情况下，上部的分配舌正好在底板至底纸的过渡棱边上具有一拐点，因此分配装置的下部部分一部分由薄板、一部分由运输带和/或涂覆板以及位于其上的底纸本身构成。因此一方面阻止了：在纸上会作用太高的压力，而另一方面阻了：薄板变得太宽。

在另外一种设计方案中，在分配装置的上棱边和分配装置的底棱边之间的距离h是可以调整的。

所述间隙在多个位置上的轮廓优选是可以调整设定的，因此即使当泡沫宽度、数量和粘度不同时也可以实现一种尽可能最佳的混合物分配，而不必为此更换分配装置。为此可以使分配装置的上部部分优选地通过间隙的可调整性而适应于不同的情况。

混合器中混合区或者说混合物流出通道的对称轴线与分配装置的间隙的平面优选构成一种5°至175°的角度，该角度特别优选为45°至135°，完全特别优选为80°至100°。

在这种装置的一种特殊的设计方案中这个角度也是可以调整的。

在从混合区或者混合物流出通道至分配装置的过渡部位里可以设有垫片，以消除死区或者使流动进程实现最佳。

按以下附图对本发明进行详细说明。附图所示为：

图1：按照现有技术的一种块状发泡体生产设备的简图；

图2：按照本发明的装置的C÷C剖视图；

图3：如图2所示相同装置的B÷B剖视图；

图4：按照本发明的装置的一种变型，其中分配装置的下部由涂覆板本身构成；

图5至9表示了分配装置的不同变型方案。

图1表示了一种按照现有技术用于制造PUR-块状发泡体的设备。借助于配料泵(未示出)使反应组份-多元醇和异氰酸酯以及附加物以精确的混合比例连续地输送至一混合器1，在里面进行混合，并通过一流出通道2涂覆到底纸3上，该底纸通过运输带4绷紧在涂覆板5上，然后通过运输带4继续输送至真正的块状发泡体生产设备里，在该设备里进行发泡和固化。箭头16表示了运输带的运输方向。接着借助于一锯割装置15将这样形成的泡沫材料切成块并运输到仓库里。

图2表示了一种按照本发明的装置的C÷C剖面图(C÷C剖切的位置见图3)。所述反应组份-多元醇和异氰酸酯以及添加物以精确的混合比例被连续地输送到混合器1里，并在该混合器里进行混合。

在经过时间大约0.3至1s、最大为2s之后，反应混合物通过混合物流出通道2离开混合器1。接着使制成的反应混合物这样导向，以致于它直接在涂覆板5之上平行于涂覆板流出。

这通过使反应混合物流过分配装置8的间隙7来进行。在这种情况下，反应混合物的流出并没有“溅落”，因此也没有气泡的混入。在此，反应混合物则以一种薄膜的形式离开分配装置8，这薄膜只是单面地、也就是在上侧面上形成一与周围大气的界面。为了消除流动死区，在分配舌的入口处设有一垫片9。

图3表示了在图2中所示的装置，但是为B+B剖面图。在此图中主要表示了流出的反应混合物的流动线10。

另外还通过配属于流动线10的速度矢量11指出：在分配装置8边缘基本横向于运输方向流出的混合物部分的流动速度明显大于在分配舌中央部位里在运输方向上流出的混合物部分的流动速度。因此使得在整个块宽度B上在平面A÷A里在层厚不变时到处都是相同生成时间的混合物。宽度比b/B在实施例中约为0.2，而1/b比值约为2。

图4表示了按照本发明的装置的一种变型方案，在此方案中分配装置8由一上部部分和一下部部分组成，共中分配装置8的下部部分由涂覆板5本身和位于其上面的底纸3构成。在这种实施方式中，在分配装置8的后面部位里在分配装置8和涂覆板5之间设有一密封元件12。

混合器1以及混合物流出通道2的对称轴线13和分配装置8的平面14相互形成角度α。该角度也是可以调整的(未详细表示)，以便能够使系统适应于变化的涂覆板倾斜角度。

图5，6，7，8和9表示了各种不同分配装置8的实施例，其中不仅是形式、而且所述比值1/b和b/B都可以是变化的。

所述新方法和新装置可以有变化地使用。也就是说，以下情况并不重要：上面涂覆有反应混合物的底纸在混合头或者卸料机构之下在一规定的运输方向上是否被拉离开；或者在所谓固定的块状发泡体生产设备中混合头或者卸料机构是否越过固定布置的底纸。

Claims (10)

1.用于制造聚胺酯-块状发泡体的方法，其中将反应组份一多元醇和异氰酸酯配量地运送至一混合器(1)，在该混合器中进行混合，并接着从混合器里卸出并涂覆到底纸(3)上，其特征在于，反应混合物在离开混合器之后流过一紧挨着布置在底纸之上的分配装置(8)，其中在分配装置边缘上基本上横向于运输方向流出的混合物部分的流动速度高于在分配装置(8)的沿着运输方向位于前面的边缘处基本上在运输方向上流出的混合物部分的流动速度，而且其中反应混合物以一种薄膜的形式离开分配装置(8)，该薄膜只是在上表面上形成一与周围大气的界面。

2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，在分配装置(8)边缘上基本上横向于运输方向流出的混合物部分的流动速度比在沿着流动方向位于前面的边缘处基本上在运输方向上的混合物部分的流动速度大出1.5至200倍，优选大出2.0至100倍，特别优选地大出2.5至50倍。

3.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，反应混合物在流过分配装置时基本上平行于底纸的上表面引导。

4.用于制造聚胺酯块状发泡体的装置，包括用于反应组份一多元醇和异氰酸酯的存储容器、泵以及用于从存储容器至一混合器(1)对反应组份进行配料的管路、一运输带(4)和/或一涂覆板(5)，一底纸(3)就在该涂覆板上引导，反应混合物涂覆在该底纸上，其特征在于，在混合器(1)和底纸(3)之间设有一分配装置(8)，它规定了一使反应混合物流过的间隙(7)，而且它就直接布置在底纸(3)之上，其中所述分配装置碰触到底纸。

5.按权利要求4所述的装置，其特征在于，分配装置(8)的宽度b与所产生的块状泡沫体的宽度B之比为0.001至0.8，优选为0.005至0.3，特别优选为0.01至0.1。

6.按权利要求4或5中之一所述的装置，其特征在于，分配装置(8)的长度l与分配装置(8)的宽度b之比为0.5至20，优选为0.8至10，特别优选为1.0至5。

7.按权利要求4至6中之一所述的装置，其特征在于，分配装置(8)由一上部部分和一下部部分构成，其中下部部分由运输带(4)和/或涂覆板(5)以及位于其上面的底纸(3)构成。

8.按权利要求7所述的装置，其特征在于，在分配装置(8)的后方部位里在分配装置(8)和底纸(3)之间设有一密封元件(1 2)。

9.按权利要求4至8中之一所述的装置，其特征在于，在分配装置(8)的上棱边和分配装置(8)的底棱边之间的距离h是可调整的。

10.按权利要求4至9中之一所述的装置，其特征在于，在混合区或混合物流出通道(2)的对称轴线(13)和分配装置(8)的平面之间的夹角α为5°至175°，优选为45°至135°，特别优选为80°至100°，而且该角度α是可以调整的。

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