CS202549B2

CS202549B2 - One-stage forming method for surface of foamed polymers from liquid mixtures

Info

Publication number: CS202549B2
Application number: CS357776A
Authority: CS
Inventors: Otto Bekefi; Karoly Kadar; Laszlo Kacsmarik; Lajos Kako; Zoltan Salamon; Sandor Toth
Original assignee: Eszakmagyar Vegyimuevek
Priority date: 1976-05-28
Filing date: 1976-05-28
Publication date: 1981-01-30

Description

Vynález se týká způsobu jednostupňového formování povrchu volná zpěněných polymerů z kapalných směsí ve formovacím zařízení.The invention relates to a process for single-step molding the surface of free foamed polymers from liquid compositions in a molding apparatus.

Výroba,, případně použití různých pěn ze syntetických hmot tvoří v rámci průmyslu syntetických hmot a v technice použití syntetických hmot vlastní, samostatnou oblast. Pěny ze syntetických hmot nacházejí stále širší použití pro své výborné tepelně izolační a zvukotěsné vlastnosti.The production or use of various synthetic foams forms a separate field within the synthetic material industry and in the synthetic material technique. Synthetic foams find an increasingly widespread use for their excellent thermal insulation and soundproofing properties.

Známou a Široce rozšířenou technologií výroby pěny ze syntetické hmoty je jednostupňové volné zpěnění tekutých směsí. Nejtypičtějšími představiteli tzv. blokových pěn, vyrobených touto technologií, jsou měkké polyuretanové pěny, které se připravují z polyolů, obsahujících 2 až 6 hydroxylových skupin nebo aktivní vodík v molekulové hmotnosti 250 až 7 000, a z organických izokyanátů, obsahujících nejméně dvě volné izokyanátové skupiny za přítomnosti povrchově aktivních látek, především silikonů, modifikovaných v alifatickém bočním řetězci, a z katalyzátorů, vhodných terciárních aminů nebo sloučenin cínu za použití kysličníku uhličitého, vznikajícího při reakci izokyanátů a vody, nebo jiných rozpínavých přísad, převážně trichlorfluormetanu. Výrazem volné zpěnění se rozumí, že povrch reakční směsi může během procesu pěnění bez překážek stoupat.A well-known and widely used technology of synthetic foam production is the single-stage free foaming of liquid mixtures. The most typical representatives of the so-called block foams produced by this technology are soft polyurethane foams prepared from polyols containing 2 to 6 hydroxyl groups or active hydrogen in a molecular weight of 250 to 7,000, and from organic isocyanates containing at least two free isocyanate groups. the presence of surfactants, in particular silicones modified in the aliphatic side chain, and from catalysts, suitable tertiary amines or tin compounds using carbon dioxide resulting from the reaction of isocyanates and water, or other expanders, mainly trichlorofluoromethane. By the term free foaming is meant that the surface of the reaction mixture can rise unhindered during the foaming process.

Podle této technologie se může pracovat jak kontinuálně, tak i diskontinuálně. V případě diskontinuální výroby se reakční směs vlévá dó formy, která je nahoře otevřená a která se během pěnění vyplní materiálem.According to this technology, it is possible to work both continuously and discontinuously. In the case of batch production, the reaction mixture is poured into a mold which is open at the top and which is filled with material during foaming.

Při kontinuálně pracujícím zařízení je pod mísící hlavou, která vykonává alternující pohyb, přiřazena transportní dráha, pohybující se v pravém úhlu ke směru alternujícího po202549 hybu a jejíž prvá část se mírně svažuje. Na transportní dráhu je namontována lepenková vana, pohybující se současně s dráhou, a která má přibližně pravoúhlý průřez. V ní teče reakční směs během pěnění v prvé části dráhy též působením gravitace, přičemž se déle pohybuje spolu s vanou vodorovným směrem.In a continuously operating device, a transport path moving at right angles to the alternating direction of the movement is associated under the mixing head that performs the alternating movement and whose first portion slopes slightly. A cardboard tray is mounted on the conveyor track, moving in parallel with the track and having an approximately rectangular cross-section. Therein the reaction mixture flows during the foaming in the first part of the path also under the influence of gravity, moving longer along the tub horizontally.

U uvedených zařízení, která jsou považována za klasická, mohou být tvary a rozměry vyráběných bloků předem jen částečně nastavené. Rozměry bloků ve vodorovné rovině mohou být při diskontinuální výrobě nastaveny rozměry formy, při kontinuální výrobě v příčné vzdálenosti bočních stěn vany, v podélném směru rychlostí pohybu transportní dráhy, případně vzájemnou vzdáleností řezacích prvků nebo pracovním cyklem.In these devices, which are considered to be classical, the shapes and dimensions of the blocks to be manufactured can only be partially adjusted beforehand. The dimensions of the blocks in the horizontal plane can be adjusted in the discontinuous production by the dimensions of the mold, in the continuous production at a transverse distance of the side walls of the tub, in the longitudinal direction.

Výška bloků může být při diskontinuálním způsobu práče nastavena více méně přesně množstvím reakění směsi, vlité do formy. Při kontinuálním způsobu práce může být nastavena časově určeným specifickým množstvím reakčni směsi, dodávané .do pohybující se reakčni vany, nebo modifikací reakčně kinetických parametrů pěnícího systému. U kontinuálně pracujících zařízení může být výška bloku, při zachováni konstantního množství reakčni směsi za časovou jednotku, modifikována změnou šířky vany, případně rychlostí transportní dráhy.The height of the blocks can be adjusted more or less precisely by the amount of reaction of the mixture poured into the mold in a batch washing process. In a continuous mode of operation, it can be adjusted by a specific time-set amount of the reaction mixture supplied to the moving reaction vessel, or by modifying the reaction-kinetic parameters of the foaming system. In continuously operating devices, the height of the block can be modified by varying the width of the bath or the speed of the transport path, while maintaining a constant amount of reaction mixture per time unit.

Ztráty, vznikající rozptylem hmoty v blocích z hlediska výšky, se zvyšují ještě tou skutečností, že v klasických zařízeních se mohou zhotovovat pouze bloky s vypouklým, konvexním povrchem. Vyrobené bloky se proto dodatečnou úpravou - štípáním nebo loupáním zpracovávají na desky, případně fólie požadované tloušlky. Vlivem rozdílu rozměrů, případně při vypouklém povrchu vzniká při štípání 16 až 18 % odpadu, při loupání 32 až 40 % odpadu, což podstatně zhoršuje hospodárnost výroby.The losses due to the scattering of the mass in the blocks in terms of height are further increased by the fact that only conventional convex-surface blocks can be produced in conventional equipment. The produced blocks are therefore processed into plates or foils of the desired thickness by post-treatment - peeling or peeling. Due to the size difference or the convex surface, 16 to 18% of the waste is split up, 32 to 40% of the waste is peeled off, which significantly worsens the production efficiency.

, ),)

Metody, vypracované k odstranění těchto ztrát, se opírají o poznatek, že vypouklé povrchy, tvořící se u volně se zpěňujících látek, se vysvětlují jako z reológie známý jev viskozoelastiokého toku materiálu. Povrch pěnícího bloku v lepenkové vaně možno pokládat za přibližně laminérni, zpevněný obraz proudění nahoru proudící kapaliny. Toto proudění je způsobeno tlakovým rozdílem, který vzniká mezi, tlakem plynu, uvolňujícího se z. pěnící reakčni směsi a okolním vnějším tlakem.The methods elaborated to eliminate these losses are based on the recognition that the convex surfaces formed by the free-blowing substances are explained as a phenomenon known from rheology by the viscosoelastic flow of the material. The surface of the foaming block in the cardboard tray may be considered to be an approximately laminar, solidified image of the flow of upwardly flowing liquid. This flow is caused by the pressure difference that arises between the pressure of the gas released from the foaming reaction mixture and the ambient external pressure.

Při zkoumání sil, působícíph na částice pěnící směsi, bylo zjištěno, že momentální výslednice vztlakové síly, způsobené na jedné straně rozdílem tlaku a na druhé straně opačným směrem působící gravitační a třecí síly, jakož i síly vyskytující se v atmosférickém tlaku, určuje stav rovnováhy částic.Examining the forces acting on the foam mixture particles, it was found that the instantaneous resultant of the buoyancy force caused by the pressure difference on the one hand and by the gravitational and frictional forces acting in the opposite direction, as well as the forces occurring at atmospheric pressure .

Během pěnění je vztlak působící na částice větší než součet tří dolů směřujících sil.During foaming, the buoyancy acting on the particles is greater than the sum of the three downward forces.

Když vztlak a sily, působící proti němu, se vyrovnají, přestává povrch pěny stoupat. Pro vytvoření vypouklého povrchu je rozhodující, že sila třeni mezi jednotlivými částicemi je.menší než třecí síla mezi stěnou vany, případně formy a částicemi, které s ní hraničí. Částice uvnitř bloku mohou proto během zpěňovacího procesu stoupat směrem nahoru rychleji než částice sousedící se stěnou. Následkem tohoto tak zvaného stěnového působení stoupá jednak pěna ve středu povrohu rychleji než podél stěny a na druhé straně se stoupání povrchu u stěny ukonči rychleji.When the buoyancy and the forces acting against it equalize, the surface of the foam stops rising. For the formation of a convex surface, it is critical that the friction force between the individual particles is less than the frictional force between the wall of the bath or mold and the particles bordering on it. The particles inside the block can therefore rise upwards more rapidly during the foaming process than the particles adjacent to the wall. As a result of this so-called wall action, on the one hand, the foam rises faster in the center of the surface than along the wall and, on the other hand, the surface rises near the wall quicker.

Protože z uvedených sil je výsledná sila gravitace a tlaku vzduchu konstantní, byly prováděny zkoušky s cílem zrušit mechanickým zásahem polohovou závislost třecí síly, popřípadě mechanickou cestpu snížit působeni stěny. Tak například podle US patentů 3 553 300 a 3 556 448 je nad pěnící částí transportní dráhy namontován pás, pohybující se souose s dráhou a působící pravidelným tlakem na povrch pěny.Because of the above forces, the resulting force of gravity and air pressure are constant, tests were carried out to eliminate the positional dependence of the frictional force by mechanical intervention, or to reduce the action of the wall by a mechanical way. For example, according to U.S. Pat. Nos. 3,553,300 and 3,556,448, a belt is mounted above the foaming portion of the conveying path, coaxial with the path and exerting regular pressure on the foam surface.

U zařízení podle španělského patentu 423 434 je. nad pěnícím úsekem stupňovitě umístěna teleskopická řada válečků.In the device according to Spanish patent 423 434 is. a telescopic row of rollers is provided stepwise above the foaming section.

202549 '202549 '

U dalšího známého zařízení, jako je australský patent 428 451, jsou obě dvě boční stěny lepenkové vany trapezovitě navzájem sklopené, čímž se zvyšuje rychlost stoupání povrchu pěny podél boční stěny.In another known device, such as Australian Patent 428,451, the two side walls of the cardboard tray are trapezoidly folded relative to one another, thereby increasing the rate of rise of the foam surface along the side wall.

Dále jsou známy postupy, při nichž se boční stěny v pěnicí části vzhledem ke dnu vany pozdvihnou nebo se vzhledem k bočním stěnám sníží (Urethan Industrial Digest 1974 (Π7Ι8), str. 135). ‘Further, methods are known in which the side walls in the foaming section are raised or lowered relative to the bottom of the tub (Urethan Industrial Digest 1974 (Π7-8), p. 135). ‘

Společnou nevýhodou všech dosud známých způsobů, zabývajících se úpravou povrchu pěny, je to, že se mohou provádět jen pomocí zařízení, zkonstruovaných výlučně pro tento účel, to znamená, že se nedají realizovat na. již existujících zařízeních. Další nevýhodou je pak to, že uvedenými’známými způsoby mohou být vyráběny pouze rovné povrchy, to jest bloky s pravoúhlým příčným průřezem. Naproti tomu s ohledem na použití se projevuje stále větší poptávka po jiných průřezech, především pak po blocích s průřezem kulatým.A common disadvantage of all known methods for treating the surface of the foam is that they can be carried out only by means of devices designed exclusively for this purpose, that is, they cannot be realized. existing facilities. Another disadvantage is that only flat surfaces, i.e., blocks with a rectangular cross-section, can be produced by the known methods. On the other hand, with regard to the application, there is an increasing demand for other cross-sections, especially blocks with round cross-sections.

Úkolem vynálezu je vypracováni vyhovujícího způsobu výroby bloků libovolného průřezu a realizovatelného při použiti stávajících zařízení.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a convenient method of manufacturing blocks of any cross-section and feasible using existing equipment.

Úkol byl splněn a nevýhody dosavadních technologií byly odstraněny u způsobu jednostupnového formování povrchu volně zpěněných polymerů z kapalných směsí ve formovacím zařízeni podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že nad povrchem pěnícího polymeru, kolmo k ohraničujícím sténáni, je plyn, s výhodou vzduch, udržován v nuceném prouděni a na povrchu pěnícího polymeru je vyvolán místní rozdíl tlaku nejvýše 19,6 kPa, vztaženo na okolní tlak vzduchu. Podél ohraničujících stěn je případně vyvolán místní pokles tlaku nebo/a nad středem povrchu místní vzestup tlaku nebo podél ohraničujících stěn místní vzestup tlaku. Nad středem povrchu může být též vyvolán místní pokles tlaku.The task has been accomplished and the disadvantages of the prior art have been eliminated in the process of single-step molding of free-foamed polymers from liquid compositions in a molding apparatus according to the invention, which consists in having a gas, preferably air, above the foaming polymer surface. maintained in a forced flow and a local pressure difference of not more than 19.6 kPa relative to the ambient air pressure is induced on the surface of the foaming polymer. Optionally, a local pressure drop is produced along the boundary walls and / or a local pressure rise above the center of the surface or a local pressure rise above the boundary walls. A local pressure drop may also be induced above the center of the surface.

Řešení vynálezu spočívá na poznatku, že síla tvořená vzduchem a dosud pbvažovaná v daném případě za nezměnitelnou, může být plynem, udržovaným v nuceném proudění nad povrchem pěny, měněna v různé míře podle potřeby nad. povrchem pěny. Lokálním rozdílem tlaku, vyvolaným tímto způsobem, se může měnit rychlost částic v reakční směsi.a tím formovat povrch pěny v širokém rozmezí.The solution of the invention is based on the realization that the air force, which has so far been considered immutable in the present case, can be varied to a varying extent above the surface of the foam by the gas maintained in the forced flow over the foam surface. foam surface. The local pressure difference induced by this method can vary the velocity of the particles in the reaction mixture and thereby form the foam surface over a wide range.

Vynález je dále podrobně vysvětlen za pomoci přiloženého výkresu, kde obr. 1 a 2 znázorňují schematicky výrobu bloku s rovnými plochami a obr. 3 a 4 výrobu bloku s kruhovým průřezem. Při volném zpěnění by povrch bloku při stěně 1 formy nebo lepenkové vany získal tvar, znázorněný na obrázcích přerušovanou čarou. Při provedení způsobu podle vynálezu, znázorněném na obr. 1 , je podél povrchu 2 pěny a stěny J. umístěn usměrňovači profil J, okolo', něhož je způsobem na obrázku neznázorněným vyvoláno pomocí větracího přístroje proudění vzduchu směrem, označeným šipkami. To znamená, že nad povrchem 2 pěny vzniká při stěně J. ve vztahu k atmosféře negativní tlak, to znamená, že vzniká tlakový rozdíl.The invention is explained in detail with reference to the accompanying drawing, in which Figures 1 and 2 show schematically the manufacture of a block with flat surfaces and Figures 3 and 4 show the manufacture of a block with a circular cross-section. In free foaming, the surface of the block at the mold wall 1 or the cardboard tray would have the shape shown in dotted lines in the figures. In the embodiment of the method shown in FIG. 1, a deflection profile J is disposed along the foam surface 2 and the wall J. The airflow direction J is caused by a method not shown in the figure, by means of a ventilation device in the direction indicated by arrows. This means that a negative pressure is generated above the foam surface 2 at the wall J in relation to the atmosphere, i.e. a pressure difference is generated.

Při provedení způsobu podle vynálezu, znázorněném na obr. 2, je nad celým povrchem 2 pěny s výjimkou stěn J. uspořádán vodicí profil 4. Vlivem vyvolaného proudění vzduchu, vyznačeného' šipkami , nastává nád středem povrchu 2 pěny místní stoupání tipku a naproti tomu na stěně J. je vyvolán lokální pokles tlaku,In the embodiment according to the invention shown in FIG. 2, a guide profile 4 is provided above the entire foam surface 2, except for the walls J. Due to the induced air flow indicated by arrows, a central pitch of the tip occurs at the center of the foam surface 2. wall J. a local pressure drop is induced,

Při provedení způsobu podle vynálezu, znázorněném na obr. 3, za pomoci vzduchu proudícího ve směru šipek se vytváří pod vodicím profilem £, který ovlivňuje celý povrch 2 pěny, při stěně J_ přetlak, naproti tomu nad středem povrohu 2 pěny vzniká tlakový pokles.In the embodiment according to the invention shown in FIG. 3, by means of the air flowing in the direction of the arrows, a pressure drop is generated below the guide profile 6, which affects the entire foam surface 2, on the wall 1.

Při variantě znázorněné na obr. 4 vzniká při stěně J_ za pomoci plynu, který proudí okolo vodicího profilu 6, uspořádaného podél stěny místní vzestup tlaku.In the variant shown in FIG. 4, a local pressure build-up occurs at the wall 7 by means of a gas flowing around a guide profile 6 arranged along the wall.

Příklad .,.Example.,.

Bylá připravena směs skládající se z 38 dílů hmotnostních toluylendiizokyanátu, 100 dí lů hmotnostních polyolů označení Glendiol P 3501, 3 dílů hmotnostních vody, 0,75 dílů hmotnostních ěmulgátoru označení Silicone L/540, 0,25 dílů hmotnostních oktoátu cínového a 0,30 dílů hmotnostních dimetyletanolaminu.A blend consisting of 38 parts by weight of toluylene diisocyanate, 100 parts by weight of Glendiol P 3501 polyols, 3 parts by weight of water, 0.75 parts by weight of Silicone L / 540 emulsifier, 0.25 parts by weight of tin octoate and 0.30 parts by weight was prepared. % dimethylethanolamine.

Směs těchto látek se mísící hlavou tradičního pěnicího zařízení dávkovala do lepenkové vany daného průřezu, která se rovnoměrně pohybovala, přičemž nad pěnícím úsekem vany, podél stěny, ve vzdálenosti 50 mm od ní na obou stranách byl umístěn 2 000 mm dlouhý usměrňovači profil, znázorněný na obr. 1. Ze Štěrbin mezi stěnou a usměrňovačím profilem se pomocí ventilátoru o výkonu 3 000 m^/h nasával vzduch. Vzniklým podtlakem se vytvaroval rovný povrch pěny. j .The mixture was mixed with the mixing head of a traditional frothing machine into a cardboard tray of a given cross-section that moved evenly, with a 2,000 mm long baffle profile depicted on both sides above the foaming section of the tub along the wall at 50 mm from both sides. Fig. 1. Air was drawn in from the slots between the wall and the rectifier profile using a fan of 3000 m ^ / h. The resulting vacuum formed a flat foam surface. j.

Pokusý prokázaly, že je výhodné nastavit místní tlakový rozdíl na hodnotu nejvýše 19,6 kPa. Nad povrchem pěny může být udržován v nuceném proudění jakýkoliv vhodný plyn, s výhodou se však používá vzduchu.Experiments have shown that it is advantageous to set the local pressure difference to a value of not more than 19.6 kPa. Any suitable gas may be maintained in the forced flow above the foam surface, but preferably air is used.

Výhody způsobu podle vynálezu spočívají v tom, že se tento způsob dá jednoduchými prostředky použít pro libovolné formovací nářadí a pro libovolná již existující klasická zařízení. Tento způsob je též vhodný pro výrobu bloků s kruhovým průřezem a umožňuje rovněž regulaci hustoty vyrobených bloků.The advantages of the method according to the invention are that it can be used by simple means for any molding tool and for any existing conventional equipment. This method is also suitable for the production of blocks of circular cross-section and also allows the density control of the blocks produced.

Při dalším zpracování bloků vyrobených podle vynálezu připadá na odpad o 6 až-β % méně než u bloků, vyrobených dosud známými způsoby.In the further processing of the blocks produced according to the invention, the waste is 6 to β% less than the blocks produced by the known methods.

Claims

A method for single-step molding of free foamed polymer surfaces from liquid compositions in a molding machine, characterized in that above the surface of the foaming polymer, perpendicular to the boundary walls, the gas, preferably air, is maintained in a forced flow and on the foaming polymer surface a local pressure difference of not more than 19.6 kPa relative to the ambient air pressure was induced.

2. The method of item 1 characterized local decline i pressure. 3 · Pressure rise method. as referred to in point 1 1 characterized 4. Method according to point 1 characterized local ascension pressure.

by the fact that along the boundary walls it is caused by the fact that above the center of the surface it is caused locally by the fact that along the boundary walls a drop is caused

Method according to pressure point.

characterized in that above the center of the surface a local is induced