CN1702102B - 制备发泡聚合体的方法 - Google Patents

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Abstract

由模塑组合物制备发泡聚合体的方法使用成形用具(5)进行实施,其中交联反应和形成发泡气泡同时进行。在加工模塑组合物前,模塑组合物以两种单独保持的组分(A,B)的形式存在,所述组分均包括进行交联反应用部分试剂并且由于这些部分试剂而不同。将两种模塑组合物组分混合用以为加工作准备。在制备开始时,将两种组分(A,B)在高压下分别以两股物流进行输送。在所述方法中,两组分或仅一种组分采用物理发泡流体(C)进行浸渍。在浸渍后,在所述方法中将两股物流(32a,32b)仍在高压下组合并混合。最后,在降压的同时将通过混合形成的反应性混合物连续挤出或将其以计量的方式注入成形用具的腔室内。为了促进交联反应可选择性地加热腔室。

Description

制备发泡聚合体的方法
技术领域
本发明涉及一种制备发泡聚合体的方法,并且涉及一种实施该方法的装置。可通过注塑以计量的方式进行或可通过挤出连续进行发泡聚合体的制备。
背景技术
注塑法和相应的设备描述于DE-A-198 53 021中,采用所述注塑法和设备可制备发泡聚合物模制品。将公开一种设备,所述设备包括常规注塑机,并且采用所述设备可将物理发泡剂(如氮气、二氧化碳、水)使用气体计量系统加入到聚合物熔体中。根据所述的通过扩散进行的采用发泡剂浸渍聚合物的实施方式使发泡剂与在环形间隙物流的表面处的熔融物流接触。环形间隙由两个烧结金属制成的中空圆筒形成,并且使发泡剂在大界面上通过其壁部的均匀冲入成为可能。
还可使用模塑组合物代替聚合物熔体,通过将两种组分混合使其达到可加工状态,模塑组合物在所述状态下以计量方式加料至成形用具的腔室中,并且在交联反应的同时进行发泡。对于所需发泡度所要求的未发泡的模塑组合物的量通过计量进行定量。模塑组合物在加工之前以两种单独保持的组分的形式存在,所述组分均包括进行交联反应用部分试剂并且其由于这些部分试剂而不同。将两种模塑组合物组分混合用以为加工做制备。所述两组分模塑组合物的实例为液态硅橡胶LSR和在制备聚氨酯PUR的过程中的反应性混合物。
LSR为可在注塑机上通过特定的泵送和计量技术加工成模制品部件的膏状组合物。LSR为在高温下(在约150-200℃下)交联的硅橡胶,即所谓的“高温硫化硅橡胶”或简称“HTV硅橡胶”。模塑组合物的组分不能单独反应。在其中发生交联反应的模塑组合物通过将各组分混合并升温产生。例如,所述反应如聚硅氧烷与交联剂(含有短的聚合物链)反应的铂催化加成交联反应一样并且在Pt催化剂的影响下进行。交联剂和催化剂为进行交联反应用部分试剂并且形成了交联剂的两组分。
在通过热引发分解产生发泡气体的橡胶加工中,使用化学发泡剂进行发泡。在交联(硫化)之前胶料中由发泡气体形成的气泡仍是可流动的。与在橡胶发泡中使用的发泡剂的分解相比,由于在形成发泡气体所需的温度水平下交联反应进行太快以致于不能同时交联和发泡,因而不能将上述方法用于LSR的发泡。
PUR为反应性塑料,所述塑料通过将两种液体反应物混合产生。这些模塑组合物的组分为多元醇(具有多个醇基的化合物)和多异氰酸酯。氨基甲酸酯基团在反应过程中产生,在反应中通过醇基团与异氰酸酯基团彼此聚加成进行交联。在PUR的情况下,两种反应物为交联反应的部分试剂。还存在将其混入到一种模塑组合物组分中的催化剂。
发明内容
本发明的目的是提供一种制备发泡聚合体的方法,该方法适于使用例如LSR或PUR作为发泡模塑组合物,产生气泡很大程度上与交联反应同时进行。
在按照本发明的由模塑组合物制备发泡聚合体的方法中,所述模塑组合物在成形用具内在交联反应的同时发泡,其中,在加工模塑组合物之前,模塑组合物以两种单独保持的组分A,B的形式存在,所述组分均包括进行交联反应用部分试剂并且它们由于这些部分试剂而不同;而将两种模塑组合物组分混合用以为加工作准备,其中两组分的模塑组合物是液态硅橡胶,其特征在于,在制备开始时,将两种组分A,B在高压下分别以两股物流进行输送,并且在所述方法中,在两组分的情况下或在仅一种组分的情况下采用输送通过多孔壁部的发泡剂C进行浸渍;其特征在于,在浸渍之后,将两股物流仍在高压下组合并混合;并且其特征在于,最后,在降压的同时将通过混合形成的反应性混合物连续挤出或将其以计量的方式注入到成形用具的腔室内,加热腔室以促进交联反应。
技术方案1中所限定的方法满足了上述目的。
由模塑组合物制备发泡聚合体的方法使用一种成形用具进行实施,在所述成形用具中交联反应和形成泡沫气泡同时进行。在加工模塑组合物之前,模塑组合物以两种单独保持的组分的形式存在,所述两种组分均包括进行交联反应用部分试剂且其由于这些部分试剂而不同。将两种模塑组合物组分混合用以为加工作准备。在制备开始时,将两种组分在高压下分别以两股物流进行输送。在所述方法中,采用发泡剂,特别是采用物理发泡流体浸渍两组分,或仅一种组分。在所述方法中将两股物流在浸渍之后仍在高压下组合并混合。最后,在降压的同时将通过混合形成的反应性混合物连续挤出或将其以计量的方式注入到成形用具的腔室内。为了促进交联反应选择性地加热腔室。
在室温下加工LSR的过程中,由于在该温度下交联反应缓慢进行,反应性混合物还可浸渍有发泡流体。在所述方法中有利的是工艺过程复杂性低。
相反,由于单独的模塑组合物组分不能反应,根据本发明的方法在另一个方面是有利的。如果在浸渍时产生意外,则交联模塑组合物不会使所用的浸渍设备不能工作。因此操作安全性大于具有简单工艺过程的方法。另外,维修量小;特别是省去了在中断该方法时耗时且耗材的冲洗过程。
从属技术方案2-5涉及根据本发明的方法的有利实施方式。实施根据本发明的方法的装置为技术方案6-10的主题。
附图说明
以下参考附图解释本发明,其中:
图1可实施根据本发明的方法的装置的示意框图;
图2作为纵剖视图或作为侧视图所示的浸渍设备;和
图3图2所示设备的横截面。
具体实施方式
可实施根据本发明的方法的装置1如图1中的示意框图所示。模塑组合物组分A和B用存储槽11和12经泵11a、11b分别与浸渍设备2a和2b相连接。(还可仅设置一个浸渍设备)。参考图2和图3描述对于浸渍设备2a、2b的实施方式2。根据本发明发泡的聚合体或聚合物模制品可通过注塑机、设备2a、2b和混合设备3制备。在成形用具5内发泡与交联反应同时进行。采用挤出用具的方法的变型方案也是可以的。
在加工模塑组合物之前,模塑组合物以两种单独保持的组分A和B的形式存在。它们均包括进行交联反应用部分试剂;它们由于这些部分试剂而不同。将两种模塑组合物组分A和B在混合设备3中混合用以为加工作准备。根据本发明,在制备开始时,采用发泡剂,特别是采用物理发泡流体C浸渍在高压下分别呈两股物流的两组分A和B(或仅组分A、B之一),将所述发泡剂或物理发泡流体通过管线132’和入口短管132使用泵13a(或压缩机)从存储槽13送入浸渍设备2a、2b。如果组分A和B之一较易于浸渍,可有利地仅将其浸渍。在混合设备3中随后的混合过程中,接着将发泡流体C分布在待发泡的整个模塑组合物中。
在浸渍两种组分或浸渍两种组分之一之后,将组分A和B的物流通过管线32a、32b输送到混合设备3中,在混合设备3中将它们组合并进一步在高压下混合。最后,在降压的同时将混合物以计量的方式注入到成形用具5的腔室内。在加工LSR时加热腔室以促进交联反应。随后将包括计量装置和限流喷嘴-未示出-的连接设备4连接到混合设备3上。限流喷嘴通向成形用具5的腔室。可将在连接设备4内所制备的模塑组合物通过输送设备,例如使用增塑单元的螺杆输送到成形用具5中。发泡流体浓度的补偿在所述输送设备内进行(通常,很大程度上由于扩散)并且在足够长的停留时间下导致所述浓度的均化,从而导致均匀发泡。在加工LSR的过程中必须保持低温,在20-40℃之间,以便不过早发生交联。聚合物的热引发交联仅在成形用具5内进行。
还可提供例如可连续制备发泡聚合物管的挤出用具代替注塑用限流喷嘴和成形用具5用于注塑。
可使用CO2、N2、戊烷或其它适合的烃,即更有利定价且正式许可的烃作为发泡流体C。还可使用其它气体如惰性气体和,自然地,所有所述气体的两种或多种的混合物。
在混合设备3中可采用发泡流体C连续浸渍。由虚线所示的管线133’表示出了这种可能性。还可以在设备2和/或2b中浸渍的同时将至少一种其它添加剂,例如染料或作为催化剂的有效物质混入到模塑组合物组分A或B中。
在加工PUR时,伴随着模塑组合物组分A和B的混合开始聚合物的交联。因此,连接设备4必须以使反应混合物的停留时间尽可能短的方式制造。基本上必须将连接设备4限于计量装置并且限于限流喷嘴。因此将已采用发泡流体C单独浸渍的组分A和组分B的反应性混合物在其制备之后立即注入到成形用具内。
用于两种模塑组合物组分A、B的物流的两浸渍设备2a、2b可具有相同结构,上述两设备在混合设备3的上游并且并联连接在装置1内。部分已由DE-C-101 50 329公知的上述浸渍设备2(但是,采用所述设备不提供反应性混合物的单独组分A或B的浸渍,而是聚合物熔体的浸渍)如图2所示:左侧区域中为纵剖视图且在右侧区域中为侧视图。相同类型-有利的是尺寸稍大的设备2还可用作混合设备3。沿图2中的线III-III穿过设备2的截面图示于图3中。
浸渍设备2包括以下部件:在其内部布置有静态混合器元件22的圆柱形混合室21的外壳20和待浸渍的组合物用连接短管20a、20b;还有在外壳20与混合室21之间的由多孔材料(例如由烧结金属颗粒)制备的管状壁部23(或套管23)。可在压力下送入的发泡流体C通过壁部23均匀分布在混合室21的夹套表面上。通过短管132送入的发泡流体C在管状壁部23的外表面上成切向且成轴向流动通过环隙24。间隔元件(未示出)布置在环隙24中。代替一个入口短管132,还可设置多个短管132,条件是发泡流体C在环隙24中不充分的分布使得这是必须的。除了连接短管20a、20b,可设置其它短管(未示出),通过所述其它短管可将其它添加剂送入混合室21中。
传热介质用通道系统6整合在外壳20中(由箭头7,7’所示),特别是冷却剂用通道系统,在浸渍过程中采用所述通道系统可将热量从通过混合器元件22加工的模塑组合物组分A或B中带走。在由于内部摩擦产生高剪切力和相应的局部温度升高的剧烈混合时,必须冷却以使在混合设备3中交联未早已开始。通道系统6包括轴向通道61,所述轴向通道并联连接并且其在浸渍设备2的两个端部处通过环形通道60彼此连接。通过入口短管60a将冷却剂送入环形通道60中。位于图3的截面图中未示出的一面上的出口短管60b由该图中的点划线所示。代替8个通道61,四个也是足够的,例如,所述通道可串连连接。与所示相反,外壳20必须由多个部件构成以便可构成通道系统6。
混合器元件22有利的是具有交叉网片(技术人员所熟悉的“SMX结构”)的已公知结构。邻近的混合器元件22以倾斜的方式相互彼此均偏移90°。采用这种结构,待浸渍的组合物从外围(混合室21的夹套表面)运送,在该处发泡流体被壁部23吸收,进入混合室21的内部,并且-反之-将仍必须另外装有发泡流体C的组合物输送出混合室21的内部直至外围。
在参考图2和3所述的根据本发明的方法的实施方式中,在圆柱形混合室21内进行浸渍。所述方法步骤还可在如由初始所述的DE-A-19853 021中公知的环形混合室内进行。在所述方法中,使发泡流体与待浸渍的组合物经混合室的内部和外部夹套表面接触。如果环隙紧密,则发泡流体C的混合可在无静态混合元件的情况下进行。

Claims (10)

1.一种由模塑组合物制备发泡聚合体的方法,所述模塑组合物在成形用具(5)内在交联反应的同时发泡,其中,在加工模塑组合物之前,模塑组合物以两种单独保持的组分A,B的形式存在,所述组分均包括进行交联反应用部分试剂并且它们由于这些部分试剂而不同;而将两种模塑组合物组分混合用以为加工作准备,其中两组分的模塑组合物是液态硅橡胶,
其特征在于,在制备开始时,将两种组分A,B在高压下分别以两股物流进行输送,并且在所述方法中,在两组分的情况下或在仅一种组分的情况下采用输送通过多孔壁部的发泡剂C进行浸渍;其特征在于,在浸渍之后,将两股物流(32a,32b)仍在高压下组合并混合;并且其特征在于,最后,在降压的同时将通过混合形成的反应性混合物连续挤出或将其以计量的方式注入到成形用具的腔室内,加热腔室以促进交联反应。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,将物理发泡流体用作发泡剂C,该物理发泡流体包括CO2、N2、戊烷、惰性气体或所述气体的两种或多种的混合物,且两股物流的浸渍和混合使用静态混合器(21,22)进行。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,进行交联反应用部分试剂为一种交联剂的两种组分;或其特征在于,通过交联反应的两种反应物提供部分试剂。
4.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,在浸渍的同时将至少染料或作为催化剂的有效物质混入到模塑组合物组分A,B中。
5.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,
在将浸渍的模塑组合物组分A,B混合时输送发泡流体C;并且在混合之后,将制备的模塑组合物通过输送设备输送到成形用具(5)中并将其以计量方式注入到其中。
6.一种实施根据权利要求1-5任一项所述的方法的装置,其特征在于,用于两种模塑组合物组分A,B的物流之一的至少一个浸渍设备(2a、2b)连接至混合设备(3)的上游,其中两组分的模塑组合物是液态硅橡胶,将两个浸渍设备并联连接;和
-其特征在于,混合设备通过连接设备(4)与计量装置和通向成形用具(5)的腔室的限流喷嘴邻接;或
-其特征在于,混合设备被挤出用具邻接。
7.根据权利要求6所述的装置,其特征在于,
-螺杆输送机布置在输送反应性混合物,即浸渍的模塑组合物用连接设备(4)内,以便在其中反应性混合物的停留时间在低温为20-40℃下相对较长,其中聚合物的热引发交联仅在成形用具(5)内进行;或
-连接设备(4)包括计量装置和限流喷嘴,该连接设备连接到混合设备(3)上,限流喷嘴通向成形用具(5)的腔室。
8.根据权利要求6或7所述的装置,其特征在于,每个浸渍设备(2,2a,2b)包括以下部件:
圆柱形或环隙状混合室(21)的外壳(20)和由多孔材料制备的管状壁部(23)或两个所述壁部;通过所述壁部可将可在压力下送入的发泡流体C均匀分布到混合室的夹套表面或分布到内部或外部夹套表面上。
9.根据权利要求8所述的装置,其特征在于,静态混合器元件(22)布置在混合室内。
10.根据权利要求9所述的装置,其特征在于,传热介质(7,7’)用通道系统(6)被整合在外壳(20)内,并且采用传热介质可将热量从模塑组合物组分A,B中带走;所述模塑组合物组分受在混合器元件(22)内的剪切力的影响。
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