CN114728242A - 用于热固性聚合物的间歇反应性混合和脱气的过程和实施所述过程的装置 - Google Patents

Abstract

一种用于诸如聚氨酯或类似物的热固性聚合物的间歇反应性混合和脱气的装置，该装置包括：至少一个可气密密封的容器（1），其中将放置一批热固性聚合物；旋转板（2），卫星旋转板可旋转地安装于其上，容器（1）放置在所述卫星旋转板上以便引起所述容器（1）自转和公转；用于驱动旋转板（2）的第一器件和用于驱动卫星旋转板的第二器件；以及用于将容器（1）放置在真空下的器件（3）；所述装置值得注意的是，它包括用于控制用于驱动旋转板（2）从而提供容器（1）的公转速度的第一器件以及用于驱动卫星旋转板从而提供所述容器（1）的自转速度的第二器件的器件，所述控制器件能够使容器（1）的公转速度和自转速度彼此独立地连续地改变。一种用于热固性聚合物的间歇反应性混合和脱气的过程。

Description

用于热固性聚合物的间歇反应性混合和脱气的过程和实施所 述过程的装置

技术领域

本发明涉及一种用于诸如聚氨酯或其类似物的配方产品的热固性聚合物的间歇（batch）反应性混合和脱气（degassing）的装置和过程。

背景技术

在多种组分（诸如，聚氨酯或其他热固性聚合物的配方产品的那些组分）的间歇反应性混合的领域中，众所周知的实践是使用被称为行星混合装置的装置，这些装置组合了绕以一斜度放置在旋转板上的容器的公转轴线进行的旋转，该板的公转（revolution）轴线与容器的自转（rotation）轴线不同轴。在相对高的速度下组合这两种旋转运动对组分施加了相当大的混合力。所述组分可以是高粘度的，达到了成为稠的浆糊、固体填料（其也能够被分散）、或液体组分（其也能够被混合，纵然它们通常比粘性组分更难混合）的程度。

具体地，这种装置在文献WO2005/025717、WO2011/155370或WO2009/020167中进行了描述。

文献WO2005/025717描述了一种搅拌/除气装置，其被设计成通过保持旨在被揉混的物体的贮器的同时自转和枢转来对旨在被揉混的物体或高粘度体进行搅拌和除气，链接贮器和外部装置的管路（线路）即使在使贮器转动时也不扭转。搅拌/除气装置通过以下方式来对旨在被揉混的物体进行搅拌和除气：使保持旨在被揉混的物体的贮器绕贮器的自转轴线转动，同时引起所述贮器绕公转轴线转动。搅拌/除气装置具有第一旋转驱动机构（诸如，马达），其被设计成转动转台；第二旋转驱动机构，其旨在引起贮器沿与转台的自转相对的方向并以与转台相同的速度转动；以及一个或多个分配器件（诸如，例如吸管），其一端连接到贮器且另一端连接到外部设备。

文献WO2011/155370描述了一种用于在真空下揉混和除泡的装置，该装置能够使容纳在用于浆糊的圆柱形容器中的呈浆糊形式的材料经受充分且均匀的揉混和除泡。用于在真空下揉混和除泡的装置包括：能够公转的转动元件，其布置在旨在放置在低压状态中的腔室的内部，并且其绕参考驱动自转轴线在水平平面内转动；用于保持容器的器件，该器件布置在能够公转的转动元件的轨道边缘上，以便能够绕平行于参考驱动自转轴线的操作自转轴线转动，并且该器件将用于浆糊的容器可移除地保持在一状态中，使得用于浆糊的容器的中心轴线与操作自转轴线倾斜地相交；驱动机构，其使能够公转的转动元件和用于固定容器的器件转动。形成在用于浆糊的容器中的用于引入浆糊材料的开口，所述开口具有脱气阀，其在由用于浆糊的容器的公转和自旋引起的离心力的作用下使用于浆糊的容器的内部空间通向腔室的内部空间；或者透气膜，其不能渗透浆糊材料。

文献WO2009/020167描述了一种用于揉混机器的除气器，其通过以下方式使得有可能混柔待处理的材料同时对机器除气：使容器保持器绕自转轴线转动，其中该自转轴线大致穿过容器的占用空间的中心并且大致平行于公转轨道上的公转轴线，同时使保持容器（其使得有可能容纳待处理的材料）的容器保持器绕公转轴线转动。当容器在绕公转轴线转动的同时绕自转轴线转动时，在容器的侧面部分处的内壁面延伸以接近自转轴线，因为其沿高度方向大致通过容器的中央部分并且其从大致垂直于自转轴线的虚拟平面向上和向下延伸。

我们还知道文献JP6262087、WO2009/137480和US2007/002682，其描述了用于热固性聚合物的脱气和间歇反应性混合的装置。

文献JP6262087描述了一种用于诸如聚氨酯的热固性聚合物的脱气和反应性间歇混合的装置，该装置包括：可气密密封的容器；旋转台，卫星旋转台可旋转地安装于其上，所述容器定位在所述卫星旋转台上以便使所述容器自转和公转；以及用于抽空所述容器的器件。此外，该装置包括公转马达和自转马达，或者单个马达，以便使容器自转和自旋。

文献WO2009/137480公开了一种双轴线混合装置，其具有可旋转的主支撑件和一个或多个附接的偏移支撑件（诸如，转台）。主支撑件和偏移旋转支撑件能够彼此独立地被控制，以减少或防止在离心机中混合的材料中形成死区。操作员能够依据待混合的材料和操作员在混合过程期间对材料的观察来指定各种旋转程序。

文献US2007/002682描述了一种产生液体和可熔固体的混合物或溶液的装置和方法。该方法包括，在容器中提供液体和可熔固体，以及使容器经受沿第一方向绕第一轴线的旋转运动，同时使容器沿第二方向绕第二轴线自转以实现可熔固体的溶解和混合物或溶液的组分的混合。

然而，现有技术的这些装置具有不允许反应性热固性聚合物且特别是聚氨酯配方产品进行令人满意的间歇混合的缺点。具体地，现有技术的装置和过程不允许彻底混合所有类型的聚氨酯配方产品和/或混合反应性配方产品过慢和/或不能恰当地对必须在真空下预先脱气的组分进行脱气。

发明内容

因此，本发明的目的之一是通过提供一种用于在短时间内且以低成本对反应性热固性配方产品且特别是聚氨酯有效地进行脱气和混合的装置和过程来克服这些缺点。

为此，并且根据本发明，提供了一种用于诸如聚氨酯或类似物的热固性聚合物的间歇反应性混合和脱气的装置，该装置包括：至少一个可气密密封的容器，一批热固性聚合物将被放置于其中；旋转板，卫星旋转板可旋转地安装于其上，容器放置在所述卫星旋转板上以便引起所述容器自转和公转；用于驱动旋转板的第一器件和用于驱动卫星旋转板的第二器件；以及用于将容器放置在真空下的器件；所述装置值得注意的是，它包括用于控制用于驱动旋转板从而提供容器的公转速度的第一器件以及用于驱动卫星旋转板从而提供所述容器的自转速度的第二器件的器件，所述控制器件能够使容器的公转速度和自转速度彼此独立地连续地改变。

优选地，在混合和脱气循环期间，自转速度与公转速度之比是可变的且非零的。

有利地，所述装置包括用于至少根据所述一批热固性聚合物的组分和所述组分的重量来确定容器的自转速度和公转速度的器件。

此外，根据本发明的装置有利地包括用于确定放置在容器中的该批热固性聚合物的组分的至少一个传感器，以及重量传感器，其用于测量该批热固性聚合物的每种组分的重量，所述传感器连接到用于确定所述容器的自转速度和公转速度的器件。

此外，容器包括：至少一个圆柱形主体；可移除盖，其包括能够确保盖和该可移除盖之间的密闭性闭合的密封件；以及刚性地连接到盖的提升式止回阀，所述提升式止回阀能够与用于放置在真空下的器件协作。

所述容器有利地包括能够放置在圆柱形主体中的可移除圆柱形碗状件。

所述可移除碗状件和/或主体包括用于防止可移除碗状件在主体内自转的器件。

为了促进已脱气的成分的去除和/或可移除碗状件的清洁，所述可移除碗状件的至少内壁覆盖有从不粘材料获得的层。

根据一个执行变体，所述可移除碗状件是从聚乙烯（PET）获得的。

此外，有利地，容器由圆柱形主体形成，该圆柱形主体从热成型的被称为ABS的聚（丙烯腈丁二烯苯乙烯）获得。

本发明的另一个主题涉及一种用于诸如聚氨酯或类似物的热固性聚合物的间歇反应性混合和脱气的过程，该过程至少包括以下步骤：将一批热固性聚合物的组分引入至少一个气密闭合的容器中；将所述容器放置在真空下并设置容器自转和公转以便进行混合和脱气循环；所述过程值得注意的是，在所述混合和脱气循环期间，容器的自转速度和公转速度彼此独立地连续地改变。

优选地，自转速度与公转速度之比是可变的且非零的。

有利地，该过程包括测量放置在容器中的一批热固性聚合物的每种组分的重量的在先步骤，以及根据待混合的配方产品和测得的重量来确定容器的自转速度和公转速度的步骤。

另外，该过程有利地包括确定放置在容器中的一批热固性聚合物的每种组分的在先步骤，以及根据一批热固性聚合物的组分来确定容器的自转速度和公转速度的步骤。

附图说明

其他优点和特征将从以下参考附图对根据本发明的用于热固性聚合物的间歇反应性混合和脱气的装置和过程的多个执行变体的描述中变得更加清楚地显而易见，其中这些执行变体是通过非限制性示例给出的，附图中：

[图1]是根据本发明的用于热固性聚合物的间歇反应性混合和脱气的装置的局部透视图，

[图2]是图1中所示的根据本发明的装置的横截面图，

[图3]是根据本发明的装置的容器的横截面图，

[图4]是根据本发明的装置的容器的透视图，其中容器放置在框架上以便将所述容器放置在真空下，

[图5]是装置的容器在放置在真空下时的示意性横截面图，

[图6]是根据本发明的装置的容器的速度和旋转曲线的图形表示。

具体实施方式

贯穿根据本发明的其余描述，相同的附图标记指代相同的元件。此外，各种视图不必然按比例绘制。

参考图1至图5，用于诸如聚氨酯或类似物的热固性聚合物的间歇反应性混合和脱气的装置以通常的方式包括：至少一个可气密密封的容器1，其中将放置一批热固性聚合物；旋转板2，卫星旋转板或臂（附图中未示出）可旋转地安装于其上，容器1放置于所述卫星旋转板上的支撑件14内以便引起所述容器1自转和公转；用于驱动旋转板2的第一器件和用于驱动卫星旋转板（附图中未示出）的第二器件；以及用于将容器1放置在真空下的器件3（图5）。所述支撑件14由圆柱形部分组成，其中圆柱形部分的内直径刚好大于容器1的外直径，以便接收所述容器1。

每个容器1由以下各者组成：圆柱形主体4，其有利地从热成型的被称为ABS的聚（丙烯腈丁二烯苯乙烯）获得；可移除盖5，其包括能够确保主体4和可移除盖5之间的密闭性闭合的密封件6；以及刚性地连接到可移除盖5的提升式止回阀7，所述提升式止回阀能够与用于放置于真空下的器件3协作。为了允许更快且更容易的处理，所述容器1有利地包括能够放置在圆柱形主体4中的可移除圆柱形碗状件8。此外，所述可移除碗状件8和/或主体4包括用于防止可移除碗状件8在主体4内自转的器件，所述器件在该具体示例性实施例中由凸耳9组成，该凸耳9从可移除碗状件的外壁接近其上端处突出并从在容器1的内壁中做出的竖直凹槽10的上端与其协作。

当然应清楚的是，在不脱离本发明的范围的情况下，用于防止可移除碗状件8在主体4内自转的器件能够由本领域技术人员所公知的任何其他器件组成。

为了促进已脱气的成分的去除和/或可移除碗状件8的清洁，所述可移除碗状件8的至少内壁覆盖有从不粘材料（诸如，聚四氟乙烯（PTFE）或类似物）获得的层。应注意的是，在不脱离本发明的范围的情况下，还可能从可回收并在使用之后将被丢弃的不粘材料（诸如，例如聚乙烯（PET））获得可移除碗状件。

为了促进真空下的放置，参考图4和图5，该装置还包括由大致矩形的金属板形成的框架11，其中已做出两个凹部12以接收两个容器1，容器之间的间距对应于用于真空下放置的器件3的杯状件13之间的间距。

真空器件3可被构造成在将至少一个容器1设置在支撑件14处之前抽空所述至少一个容器1。

不言而喻，替代地（图中未示出），在不脱离本发明的范围的情况下，容器1能够直接在它们已在装置的卫星旋转板上被置于恰当位置之后被放置在真空下。

根据根据本发明的装置的基本特征，该装置包括用于控制用于驱动旋转板2从而提供容器1的公转速度的第一器件，以及用于驱动卫星旋转板从而提供所述容器1的自转速度的第二器件的器件，所述控制器件能够使容器1的公转速度和自转速度彼此独立地连续地改变。以这种方式使容器1的自转速度和公转速度连续地改变提供了该批热固性聚合物的组分的快速且完全的脱气和特别均匀的混合。

优选地，在混合和脱气循环期间，自转速度与公转速度之比是可变的且非零的。

关于这一点，图6中示出了改变容器的公转速度和自转速度的示例，其中上曲线表示在混合和脱气循环期间容器1的公转速度的变化且下曲线表示在混合和脱气循环期间容器1的自转速度的变化。

此外，有利地，所述装置包括用于至少根据一批热固性聚合物的组分和所述组分的重量来确定容器1的自转速度和公转速度的器件。这些确定器件由设置有处理器和存储器的计算机组成或者由包括至少处理器和存储器的任何电子设备（诸如，平板电脑、智能手机或类似物）组成。

此外，根据本发明的装置有利地包括用于确定放置在容器1中的该批热固性聚合物的组分的至少一个传感器；以及重量传感器，其用于测量该批热固性聚合物的每种组分的重量，所述传感器连接到用于确定所述容器1的自转速度和公转速度的器件。

因此，根据本发明的用于诸如聚氨酯或类似物的热固性聚合物的间歇反应性混合和脱气的过程至少包括以下步骤：

i）将一批热固性聚合物的组分引入至少一个气密闭合的容器1中；

ii）将所述容器1放置在真空下并设置容器1自转和公转以便进行混合和脱气循环；

iii) 在所述混合和脱气循环期间连续地改变容器1的自转速度和公转速度，自转速度和公转速度彼此独立地改变。

将注意的是，容器在真空下的放置是在5和20 mbars PABS之间，这允许溶解在组分中的气体也被去除。

优选地，自转速度与公转速度之比是可变的且非零的。

有利地，该过程包括测量放置在容器中的一批热固性聚合物的每种组分的重量的在先步骤以及根据测得的重量来确定容器的自转速度和公转速度的步骤，和/或确定放置在容器中的一批热固性聚合物的每种组分的在先步骤以及根据该批热固性聚合物的组分来确定容器的自转速度和公转速度的步骤。

以示例的方式图示根据本发明的过程和装置的有效性，400克批量使用以下过程被完美地脱气和混合，其中该批量是基于100重量份的TDI（甲苯二异氰酸酯）聚酯预聚物（具有低游离单体含量）（3.6％包含异氰酸酯（NCO）官能团）和8.7份胺扩链剂（诸如，DMTDA（二甲硫基甲苯二胺））。将组合物放置在容器中，且然后将其放置在真空下30秒，容器内部的真空度达到15 mbars PABS，之后开始混合，所述真空在容器中被维持混合和脱气过程的整个持续时间，通过设置所述容器1自转和公转以便进行混合和脱气循环。所述混合和脱气循环包括：历时大约50秒的第一步骤，其具有740转每分钟（rpm）的公转速度以及530转每分钟（rpm）的自转速度，即，自转速度与公转速度之比为0.71；以及然后历时大约60秒的第二步骤，其具有740转每分钟（rpm）的公转速度以及74转每分钟（rpm）的自转速度，即，自转速度与公转速度之比为0.10。

应注意的是，在上文所描述的示例中引用的自转速度和公转速度取决于装置的大小，具体地旋转板2和卫星旋转板的大小，且因此可在不脱离本发明的情况下改变。

根据本公开的方面的装置包括用于诸如聚氨酯或类似物的热固性聚合物的间歇反应性混合和脱气的装置，该装置包括：

至少一个可气密密封的容器，其中将放置一批热固性聚合物，

旋转构件，卫星旋转构件可旋转地安装于其上，容器放置在所述卫星旋转构件上以便引起所述容器自转和公转，

用于驱动旋转构件的第一器件和用于驱动卫星旋转构件的第二器件，以及

用于将容器放置于真空下的器件。

该装置可进一步包括控制器件，该控制器件用于控制第一器件和第二器件以使容器的公转速度和自转速度彼此独立地连续地改变。

容器可包括至少一个圆柱形主体，以及能够放置在圆柱形主体中的可移除圆柱形碗状件。

最后，当然应清楚的是，上文给出的示例仅仅是具体说明，其不以任何方式关于本发明的应用的领域进行限制。

Claims (14)

1.一种用于诸如聚氨酯或类似物的热固性聚合物的间歇反应性混合和脱气的装置，所述装置包括：至少一个可气密密封的容器（1），其中将放置一批热固性聚合物；旋转板（2），卫星旋转板可旋转地安装于其上，所述容器（1）放置在所述卫星旋转板上以便引起所述容器（1）自转和公转；用于驱动所述旋转板（2）的第一器件和用于驱动所述卫星旋转板的第二器件；以及用于将所述容器（1）放置于真空下的器件（3），其特征在于，其包括用于控制用于驱动所述旋转板（2）从而提供所述容器（1）的公转速度的第一器件以及用于驱动所述卫星旋转板从而提供所述容器（1）的自转速度的第二器件的器件，所述控制器件能够使所述容器（1）的公转速度和自转速度彼此独立地连续地改变。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在混合和脱气循环期间，所述自转速度与所述公转速度之比是可变的且非零的。

3.根据权利要求1和2中任一项所述的装置，其特征在于，其包括用于至少根据所述一批热固性聚合物的组分和所述组分的重量来确定所述容器（1）的自转速度和公转速度的器件。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，其包括用于确定放置在所述容器（1）中的所述一批热固性聚合物的组分的至少一个传感器；以及重量传感器，其用于测量所述一批热固性聚合物的每种组分的重量，所述传感器连接到用于确定所述容器的自转速度和公转速度的器件。

5.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述容器（1）包括：至少一个圆柱形主体（4）；可移除盖（5），其包括能够确保所述主体（4）和所述可移除盖（5）之间的密闭性闭合的密封件（6）；以及刚性地连接到所述盖（5）的提升式止回阀（7），所述提升式止回阀（7）能够与用于放置于真空下的器件（3）协作。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述容器（1）包括能够放置在所述圆柱形主体（4）中的可移除圆柱形碗状件（8）。

7.根据权利要求5和/或6中任一项所述的装置，其特征在于，所述可移除碗状件（8）和/或所述主体（4）包括用于防止所述可移除碗状件（8）在所述主体（4）内的自转的器件（9、10）。

8.根据权利要求5至7中任一项所述的装置，其特征在于，所述可移除碗状件（8）的至少内壁覆盖有从不粘材料获得的层。

9.根据权利要求5至7中任一项所述的装置，其特征在于，所述可移除碗状件（8）是从聚乙烯（PET）获得的。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的装置，其特征在于，所述容器（1）由圆柱形主体（4）形成，所述圆柱形主体（4）从热成型的被称为ABS的聚（丙烯腈丁二烯苯乙烯）获得。

11.一种用于诸如聚氨酯或类似物的热固性聚合物的间歇反应性混合和脱气的过程，所述过程至少包括以下步骤：将一批热固性聚合物的组分引入至少一个气密闭合的容器（1）中；将所述容器（1）放置在真空下并设置所述容器（1）自转和公转以便进行混合和脱气循环，其特征在于，在所述混合和脱气循环期间，所述容器（1）的自转速度和公转速度彼此独立地连续地改变。

12.根据权利要求11所述的过程，其特征在于，所述自转速度与所述公转速度之比是可变的且非零的。

13.根据权利要求11和12中任一项所述的过程，其特征在于，其包括测量放置在所述容器（1）中的一批热固性聚合物的每种组分的重量的步骤，以及根据所测得的重量来确定所述容器（1）的自转速度和公转速度的步骤。

14.根据权利要求11至13中任一项所述的过程，其特征在于，其包括确定放置在所述容器（1）中的所述一批热固性聚合物的每种组分的步骤，以及根据所述一批热固性聚合物的组分来确定所述容器（1）的自转速度和公转速度的步骤。

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