CN1083461C - 以液体二氧化碳为发泡剂制备聚氨基甲酸乙酯泡沫的方法 - Google Patents

以液体二氧化碳为发泡剂制备聚氨基甲酸乙酯泡沫的方法 Download PDF

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Abstract

描述了使用液体二氧化碳作为发泡剂生产聚氨基甲酸乙酯泡沫的方法和装置，该装置允许不必以用于混合液体二氧化碳与多元醇的静态混合器的任何改变为条件来处理不同粘度品级的多元醇和不同量的多元醇混合物，还允许使用在低操作压力下运行的计量泵。

Description

以液体二氧化碳为发泡剂制备聚氨基甲酸乙酯泡沫的方法
使用液体二氧化碳作为发泡剂通过把异氰酸酯、添加剂、和多元醇(其中多元醇料流含有溶解的二氧化碳)料流计量加入到一个混合装置里，当混合物从混合装置排出时，伴随着二氧化碳的释放混合物从高于溶解二氧化碳平衡溶解压力的压力下降压，并随后固化生成的液体泡沫用以生产聚氨基甲酸乙酯泡沫是已知的；参看例如EP-A 645 226、WO 96/00644、WO 96/02377和WO96/16782。在这些方法中，含有溶解的二氧化碳的多元醇料流通常是通过将冷却至例如-30～5℃低温的液体二氧化碳在30～70bar压力下注入多元醇料流里，然后把它送入一个静态混合器来制备，在静态混合器中二氧化碳被均匀溶解。在加入含有二氧化碳的多元醇料流之前，一般将压力再降低到稍微高于平衡溶解压力的一个值上，即，例如1～3bar。
工业泡沫生产设备根据市场要求生产不同品级的泡沫，这些品级，即终制品泡沫的密度和其硬度，随着所使用的多元醇的品级和二氧化碳的含量而变化。在这类的设备中，多元醇贮存由二个或多个多元醇贮存容器构成。贮存容器供应不同的多元醇原料，多元醇因其加工特性，尤其是黏度而不同。根据所要求的聚氨基甲酸乙酯泡沫品级，使用各种多元醇的混合物，其中的一些多元醇还可以含有填料。理想的多元醇混合物是采用昂贵的计量泵在一定的分别限定压力内，通过将所要求混合比的相应的分料流输送到一个公共管道(在其中形成混合物)里产生的。计量泵运行的压力范围一般不足以产生和液体二氧化碳混合所需的压力，除非使用非常昂贵的泵。即使使用这种昂贵的产生和液体二氧化碳相混合的充足压力的泵，静态混合器每次不得不调整以适应所使用的多元醇混合物的粘度或多元醇混合物流量变化，因为在静态混合器上的压力降不仅很大程度上取决于粘度也取决于流量。
本发明的目的是使用相对较低的压力输送的计量泵，随多元醇的不同品级和不同的流量，提供一种具有计量的二氧化碳料流含量的计量加入的多元醇料流，这个较低的压力不足以将多元醇和液体二氧化碳混合，并且其中再没有必要为了不同多元醇的品级(尤其是具有不同粘度和变化流量的多元醇混合物)改变静态混合器。
本发明提供一种在只稍微高于溶解二氧化碳的溶解平衡压力之上的压力下制备具有计量的二氧化碳料流含量的计量加入的多元醇料流的方法，该方法的特征在于，借助于计量泵从一个或多个多元醇贮存容器供给一种或多种计量的多元醇料流，采用一个公用的压送泵，把任选的二种或多种多元醇的取决于泵特性的分料流，调节到与二氧化碳相混合所必须的压力水平上，在一个静态混合器里与计量的二氧化碳料流混合，与剩余的多元醇料流以及任选的其它多元醇料流再混合，并减压。
根据本发明的一个简化的实施例，将二种或多种计量的多元醇料流在一个公共管道里混合，从这个公共管道压送泵输送一股分料流，其中剩余的多元醇料流和已经在静态混合器内与二氧化碳混合的分料流再混合。
含有二氧化碳的多元醇分料流以高于在分料流里的二氧化碳的溶解平衡压的压力下从静态混合器排出。然后再混合的多元醇料流减压至混合装置进口处的压力，即只稍高于二氧化碳在再混合的多元醇料流里的溶解平衡压的压力。减压可以借助于一个减压阀或压力调节阀进行，后者设置在混合装置进口处。减压也可以通过将含有二氧化碳的分料流和剩余多元醇料流再混合的管道汇交处连接到混合装置进口处来产生，采用适当长度的管段，这里在该管段发生足够的压力降。
不过优选使用在混合装置的进口处的压力调节阀。
通过在静态混合器出口与多元醇料流再混合处之间设置另外一个压力调节阀还可以进一步增加这个方法的多用性。采用这种方式，甚至能够允许在静态混合器上的压力降非常小，例如当使用粘度非常低的多元醇料流时，不用比较高的压力，这个比较高的压力在静态混合器出口处仍然占优势地作用于计量泵上。
用于在单股分料流里与二氧化碳混合产生所必须的压力的压送泵，可以不用精确调节装置操作，如计量泵所必须的那样。使用这种泵通过静态混合器输送的分料流不需要计量。分料流可以作为多元醇粘度的函数在一定的范围内变动，多元醇的粘度也取决于溶解的二氧化碳的量，其中另外的分料流能够相应地补偿变动。为了设备安全的缘故，还可以在另外的分料流管道中设置一个单向阀，这样就可靠地防止了含有二氧化碳的多元醇通过这个另外的分料流管道回流。
由贮存容器输送多元醇的计量泵上的负荷，通过在分料流管道里设置用于补偿分料流的附加的压送泵可以进一步减低，这个泵将不通过静态混合器把多元醇分料流的压力升高至接近二氧化碳在第一份料流里溶解平衡压力的水平。这样就允许多元醇计量泵大体上无压力地操作。
本发明还提供生产聚氨基甲酸乙酯泡沫的装置，包括用于异氰酸酯各组分、多元醇、添加剂和液体二氧化碳的贮存容器，用于在多元醇里溶解二氧化碳的混合装置，用于建立和液体二氧化碳混合所需压力的减压阀，用于混合各种组分的混合装置，在混合装置出口处的减压元件，用于输送和计量各组分进入混合装置的装置，其中，这个装置的特征在于，可任选地将二种或多种多元醇计量输入一个公共管道中，这个公共管道有一个旁通管，在这个旁通管的一条支管上设置了一个非流量调节压送泵，一个二氧化碳供料装置和一个静态混合器。下面的图1～4更详细地具体说明本发明。
图1是本发明第一实施例中生产聚氨基甲酸乙酯泡沫装置的示意图。
图2、图3、和图4表示多元醇分料流管道可供选择的实施例。
图5表示本发明的另一个实施例。
图1表示一个混合装置1，异氰酸酯组分2和含有二氧化碳的多元醇组分3的计量的料流被输送进入其内。也提供了其它添加剂的供料管道。减压元件4位于混合装置1的下方，借助于这个减压元件，在混合装置1里的混合的多元醇反应混合物的各组分从高于溶解二氧化碳的平衡溶解压减压至大气压，在大气压下发泡的聚氨基甲酸乙酯反应混合物5被排出。含有二氧化碳的多元醇料流3，该料流的压力稍高于二氧化碳在多元醇里的平衡溶解压力，按下述方式制备：
按配方设定的混合比将经过计量的多元醇料流P1、P2……Pn通过计量泵10、11……1n送入公共管20。管道20分为管道21和22，其中管道22附设一个加压泵23和一个静态混合器24，以及紧接在静态混合器24的上游的计量输入液体二氧化碳料流供料汇交点25。在静态混合器的上游，泵23提供30～70bar的压力，在这个压力下二氧化碳送入溶液内而不蒸发。压送泵23从管道20按照要求的量抽取多元醇以保持静态混合器24上游必须的压力。剩余量的多元醇通过管道21输送。压力调节阀6将管道26的压力保持在处于分料流管26内溶解二氧化碳的平衡溶解压力之上。
图2提供了一个附加压力调节阀7，这个阀能够把管道26内的压力保持在仅稍高于二氧化碳在分料流里溶解的的平衡溶解压力之上，在这样的压力下在静态混合器24的出口处的压力可以保持在较高的水平，从而在二氧化碳料流供入汇交点25处可以保持混合所必需的压力。
图3在分料流管21上提供了一个单向阀8，这个阀阻止含有二氧化碳的多元醇回流到压送泵23。
在根据图4的本发明实施例中，在分料流管21上还提供了一个进一步减低计量泵10、11……1n(图1)的负荷的压送泵9。
图5表示一个能够一方面提供与二氧化碳混合的不同的多元醇组分，另一方面提供旁路多元醇料流的本发明的实施例。按照这种方式，通过选择这些多元醇能够调节用于与二氧化碳混合的多元醇分料流的粘度。为此目的，每一多元醇料流P1、P2、……Pn都设置了通过另外的阀可以关闭的分开的旁路管211、212、……21n。相同的参考号码在不同的情况下代表与在其它图中相同的元件。

Claims (4)

1、在只稍微高于溶解二氧化碳的溶解平衡压力之上的压力下，制备具有计量二氧化碳含量的计量加入的多元醇料流的方法，通过建立与液体二氧化碳相混合的所必须的压力，在静态混合器里将多元醇与二氧化碳相混合，并且减压，其特征在于，借助于计量泵从一个或多个多元醇贮存容器提供一种或多种计量的多元醇料流，采用一个公用的压送泵，把任选的二种或多种多元醇的取决于泵特性的分料流，调节到与二氧化碳相混合所必须的压力水平上，在一个静态混合器里与计量的二氧化碳料流混合，与剩余的多元醇料流以及任选的其它多元醇料流再混合，并减压。
2、根据权利要求1的方法，其特征在于，在与剩余的多元醇料流混合之前，含有二氧化碳的分料流的压力被减压至接近在分料流里二氧化碳平衡溶解压的压力。
3、根据权利要求1或2的方法，其特征在于，计量的多元醇料流是在一个公共管道里混合，并且混合的多元醇料流的取决于泵特性的分料流被调节到必需的压力，在与二氧化碳混合后，与剩余的多元醇料流再混合。
4、使用液体二氧化碳作为发泡剂生产聚氨基甲酸乙酯泡沫的方法，通过将计量的异氰酸酯、添加剂和含有溶解的二氧化碳的多元醇料流输送到混合装置里，并在从混合装置排出时，随着以本身已知的方式释放二氧化碳，这种混合物从高于溶解二氧化碳的平衡溶解压的压力被减压，其特征在于，含有二氧化碳的多元醇料流是根据权利要求1～3之一的方法制备的。
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