DD207101A3

DD207101A3 - METHOD AND DEVICE FOR CONTINUOUS PRODUCTION OF THERMOPLASTIC POLYURETHANE PRODUCTS

Info

Publication number: DD207101A3
Application number: DD23719982A
Authority: DD
Inventors: Hans-Juergen Maass; Helmut Hoennicke; Klaus Wiegleb; Joerg-Peter Eberhardt; Peter-Michael Moers; Klaus Hagemeyer; Reinhard Flade; Klaus Techritz; Angela Boehnke
Original assignee: Dresden Komplette Chemieanlag; Allunionsforschungsinst
Priority date: 1982-02-05
Filing date: 1982-02-05
Publication date: 1984-02-15

Abstract

Ziel der Erfindung ist es, waehrend des gesamten Betriebsprozesses Polyurethanprodukte mit gleichbleibendem Molekuelaufbau herzustellen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, waehrend des Betriebsprozesses die die Qualitaet des Produkts kennzeichnenden Parameter, wie die charakteristische Viskositaet oder die Loesungsviskositaet trotz auftretender Stoerungen auf einem konstanten Wert zu halten. Dies wird erreicht, indem in der Naehe des Austrittes des reaktionsextruders der Druck der Polyrethanschmelze, die Temperatur der Schmelze vor ihrem Eintritt in die Duesenplatte und / oder die Temperatur der Duesenplatte gemessen werden und in Abhaengigkeit dieser Messwerte die Zugabe des Diisocyanates geregelt wird. Dadurch werden die Qualitaetsparameter des Produktes trotz auftretender Veraenderungen, beispielsweise in der Konzentration der reaktiven Gruppen der Ausgangsstoffe oder der Foederleistung der Dosierpumpen, konstant gehalten. Die Erfindung wird insbesondere bei der Herstellung von Polyurethantextilbeschichtungsmassen und Polyurethanklebern angewendet.The aim of the invention is to produce polyurethane products with constant molecular structure during the entire operating process. The object of the invention is to maintain the parameters characterizing the quality of the product during the operating process, such as the characteristic viscosity or solution viscosity, despite the occurrence of disturbances at a constant value. This is achieved by measuring the pressure of the polyyrethane melt, the temperature of the melt before it enters the nozzle plate and / or the temperature of the nozzle plate in the vicinity of the exit of the reaction extruder, and the addition of the diisocyanate is regulated as a function of these measured values. As a result, the quality parameters of the product are kept constant despite changes occurring, for example, in the concentration of the reactive groups of the starting materials or the feed rate of the metering pumps. The invention is used in particular in the production of polyurethane textile coating compositions and polyurethane adhesives.

Description

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Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung thermoplastischer PolyurethanprodukteProcess and apparatus for the continuous production of thermoplastic polyurethane products

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Di-e Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung thermoplastischer Polyurethanprodukte* Sie wird in der chemischen Industrie angewendet.The invention relates to a method and apparatus for the continuous production of thermoplastic polyurethane products. It is used in the chemical industry.

Mit Hilfe der Erfindung kann Polyurethan in Form von Granulat, Folien, Profilen u_#dgl* hergestellt werden* Das hergestellte Produkt wird in der Regel als Textilbeschichtungsraasse, Elastomer oder als Kleber eingesetzt»By means of the invention, polyurethane can * be prepared in the form of pellets, films, profiles and the like _# * The product obtained is usually used as Textilbeschichtungsraasse, elastomer or adhesive "

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Die polyurethanbildende Reaktion ist eine komplizierte chemische Reaktion, welche in der Regel bei Temperaturen oberhalb von 150 ⁰C durchzuführen ist und die mit einem sehr starken Viskositätsanstieg verbunden ist* Beim kontinuierlichen Betrieb führen geringe Veränderungen der Konzentration der reaktiven Gruppen und der Reinheit der Ausgangsstoffe oder eine Veränderung der Leistung der Dosierpumpen sofort zu einer Veränderung des Molekülaufbaus des herzustellenden Polyurethans und damit zu veränderten Qualitätsparametern, Andererseits ist aber auch zur Erhaltung gleichcr»sibender Qualitätsparameter ein vollständiger Füllungsgrad des Reaktionsextruders und eine gleichmäßige Verweilzeit des Reaktionsgemisches in dem Extruder zu gewährleisten« *The polyurethane-forming reaction is a complicated chemical reaction, which is usually carried out at temperatures above 150 ⁰ C and which is associated with a very strong increase in viscosity * In continuous operation, small changes in the concentration of the reactive groups and the purity of the starting materials or lead Changing the performance of the metering pumps immediately to a change in the molecular structure of the polyurethane to be produced and thus to changed quality parameters, on the other hand, but to maintain gleichcr sibender quality parameters a complete degree of filling of the reaction extruder and a uniform residence time of the reaction mixture in the extruder to ensure «

Die Lösung des zuletzt genannten Problems ist aus der DO-PS 135 333 bekannt. Dort wird eine Vorrichtung zur Herstellung von Polyurethanprodukten beschrieben, die aus einer selbstreinigenden zweiwelligen Schneckenmaschine besteht, welche mit einem Mischkopf versehen ist, der ebenfalls aus einsr selbstreinigenden zweiwelligen Schneckenmaschine besteht und in der bereits ein Teil der polyurethanbildenden Reaktion stattfindet. Der Mischkopf weist eine hohe axiale Durchlässigkeit auf. An einer in den Mischkopf führenden Flüssigkeitsleitung ist eine Druckraeßeinrichtung angeordnet, die mit der zur Hauptreaktion dienenden Schneckenmaschine in Wirkverbindung steht» Kommt es infolge einer Verringerung der Reaktivität der Einsatzkomponenten in der Einzugszone der zur Hauptreaktion dienenden Schneckenmaschine zu einer Viskositätsabnahme, so wird der Druckanstieg in dieser Zone von der Druckraeßeinrichtung erfaßt und über eine Regeleinrichtung eine Erhöhung der Drehzahl der Schneckenwellen bewirkt, wodurch der Oruck wieder verringert wird« Mit dieser Regelung kann jedoch nur ein Teil der beim Betrieb der Vorrichtung auftretenden Störungen beseitigt werden*The solution of the latter problem is known from the DO-PS 135 333. There is described a device for the production of polyurethane products, which consists of a self-cleaning twin-screw extruder, which is provided with a mixing head, which also consists of a self-cleaning twin-screw extruder and in which already takes part of the polyurethane-forming reaction. The mixing head has a high axial permeability. At a liquid line leading into the mixing head a Druckraeßeinrichtung is arranged, which is in communication with the serving for the main reaction screw machine »If it comes as a result of a reduction in the reactivity of the feed components in the feed zone of the main reaction serving screw machine to a viscosity decrease, the pressure rise in this Detected zone of the Druckraeßeinrichtung and causes an increase in the speed of the screw shafts via a control device, whereby the Oruck is reduced again «With this scheme, however, only a part of the disturbances occurring during operation of the device can be eliminated *

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, kontinuierlich mit geringem apparativen und energetischen Aufwand thermoplastische Polyurethane über die gesamte Betriebszeit mit gleichbleibendem Molekülaufbau und damit mit gleichbleibenden Eigenschaften herzustellen,The aim of the invention is to continuously produce thermoplastic polyurethanes over the entire operating time with constant molecular structure and thus with constant properties, with little equipment and energy expenditure,

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung thermoplastischer Polyurethanprodukte zu entwickeln, bei dem während des Anfahrprozesses die die Qualität des Produktes bestimmenden Parameter, beispielsweise die Lösungsviskosität und/ oder die charakteristische Viskosität, auf den Sollwert gebracht und danach trotz auftretender Störungen, beispielsweise im Hinblick auf Veränderungen der Konzentration der reaktiven Gruppen der Ausgangsstoffe oder der Förderleistung der Dosierpumpen, auf einem konstanten Wert bzw* Wertbereich gehalten werden können» Gleichzeitig soll eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung entwickelt werden«The invention has for its object to develop a process for the continuous production of thermoplastic polyurethane products, during which the quality of the product determining parameters, for example, the solution viscosity and / or the characteristic viscosity, brought to the desired value during the startup process and then despite occurring disturbances, For example, with regard to changes in the concentration of the reactive groups of the starting materials or the delivery rate of the metering pumps, they can be kept at a constant value or value range. At the same time, a device suitable for carrying out the method should be developed.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in dem Reaktionsextruder, in dem die polyurethanbildende Reaktion durchgeführt wird, in der Nähe des Austrittes der Schmelze aus dem Reaktionsextruder der Druck der Schmelze, die Temperatur der Schmelze vor ihrem Eintritt in-die Düsenplatte und/oder die Temperatur der Düsenplatte gemessen werden und in Abhängigkeit dieser Meßwerte die Zugabe des Diisocyanates geregelt wird* Damit werden Betriebsraeßwerte des Reaktionsextruders erfaßt und bei auftretenden Störungen zum Ausgangspunkt für eine Änderung der Rezeptur vorgegebener Reaktionskomponenten gemacht*The object is achieved in that in the reaction extruder in which the polyurethane-forming reaction is carried out, in the vicinity of the outlet of the melt from the reaction extruder, the pressure of the melt, the temperature of the melt before its entry into the nozzle plate and / or The temperature of the nozzle plate can be measured and the addition of the diisocyanate is regulated as a function of these measured values. * This records operating readings of the reaction extruder and, if faults occur, becomes the starting point for a change in the recipe of prescribed reaction components.

Überraschend wurde gefunden, daß Meßwerte aus -der Endphase der polyurethanbildenden Reaktion, in der der Viskositätsanstieg und damit der Molekülaufbau am größten ist, als Ausgangspunkt der Zugaberegelung einer Reaktionskomponente benutzt werden können* Somit wird überraschenderweise gerade jener Abschnitt der polyurethanbildenden Reaktion gewählt, der am schwersten beherrschbar ist» Ändert sich beispielsweise während des Betriebsprozesses das Förderverhalten der Dosierpumpe für die Ausgangskomponente Polyol, indem diese weniger als den vorgegebenen Sollwert fördert, so verringert sich in dem Reaktionsex-Surprisingly, it has been found that measured values from the final phase of the polyurethane-forming reaction in which the viscosity increase and therefore the molecular structure are greatest can be used as starting point for the addition of a reaction component. Thus, surprisingly, that section of the polyurethane-forming reaction which is the most difficult is chosen is controllable »If, for example, during the operating process, the delivery behavior of the dosing pump for the starting component polyol changes, as it promotes less than the specified nominal value, the reaction

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truder die Viskosität der Polyurethanschmelze, Durch den damit verbundenen höheren Ausstoß sinkt der Druck in dem Reaktionsextruder, Diese Verringerung des Druckes wird von der Druckmeßeinrichtung erfaßt und über ein Steuerorgan eine Verringerung der Diisocyanatzugabe bewirkt, wodurch das vorgegebene NCO/OH-Verhältnis wieder erreicht wird, Ebenso erfolgt eine Korrektur der Diisocyanatzugabe, wenn sich der Druck am Austritt des Extruders infolge einer Veränderung der Konzentration der reaktiven Gruppen einer Ausgangskomponente ändert. Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch insofern variiert werden, als die Temperatur der Düsenplatts des Reaktionsextruders konstant gehalten und die Zugabe des Diisocyanates nur in Abhängigkeit von dem Druck und der Temperatur der Polyurethanschmelze in dem Reaktionsextruder geregelt wird. Die Temperatur der Düsenplatte wird hierbei beispielsweise mit Hilfe eines Wärmekreislaufes konstant gehalten. Erhöht sich plötzlich die Temperatur der Düsenplatte, weil in der nachfolgenden Unterwassergranuliereinrichtung in der Wasserzuführung eine Störung auftritt, dann wird selbsttätig mit Hilfe des Wärmekreislaufes durch eine geringere Wärmezuführung eine Verringerung der Temperatur der Düsenplatte bewirkt und somit ihre Temperatur annähernd konstant gehalten.This reduces the pressure is detected by the pressure measuring and effected via a control device, a reduction in Diisocyanatzugabe, whereby the predetermined NCO / OH ratio is reached again, Likewise, the diisocyanate addition is corrected when the pressure at the outlet of the extruder changes as a result of a change in the concentration of the reactive groups of an initial component. The process according to the invention can also be varied insofar as the temperature of the die plate of the reaction extruder is kept constant and the addition of the diisocyanate is regulated only as a function of the pressure and the temperature of the polyurethane melt in the reaction extruder. The temperature of the nozzle plate is kept constant, for example, by means of a heat cycle. Increases suddenly the temperature of the nozzle plate, because in the subsequent Unterwassergranuliereinrichtung in the water supply occurs, then automatically with the help of the heat cycle by a lower heat supply causes a reduction in the temperature of the nozzle plate and thus kept its temperature approximately constant.

Eine Variation kann auch darin bestehen, daß die Temperatur der Düsenplatte und die Temperatur der Polyurethanschmelze konstant gehalten werden und die Zugabe des Diisocyanates in Abhängigkeit vom Druck der Schmelze geregelt wird» Das Konstanthalten der Schmelzetemperatur kann ebenfalls mit Hilfe eines Wärmekreislaufes über den Heizbzw. Kühlmantel am Reaktionsextruder erfolgen. Es hat sich als zweckmäßig herausgestellt, außer dem Druck und der Temperatur der Polyurethanschmelze und/oder der Temperatur der Düsenplatte auch die Viskosität und/ oder den NCO-Restgehalt der Polyurethanschraelze zu messen und in Abhängigkeit zeitlich zurückliegender Meßwerte für diese Parameter die Zugabe des Diisocyanates zu regeln, Hierbei wird unter der Viskosität die charakteristischeA variation may also consist in that the temperature of the nozzle plate and the temperature of the polyurethane melt are kept constant and the addition of the diisocyanate is controlled in dependence on the pressure of the melt. "The keeping constant the melt temperature can also by means of a heat cycle over the Heizbzw. Cooling jacket on the reaction extruder done. It has proven to be expedient, in addition to the pressure and the temperature of the polyurethane melt and / or the temperature of the nozzle plate, to measure the viscosity and / or the NCO residual content of the polyurethane timbers and the addition of the diisocyanate as a function of time-lagging measured values for these parameters Here, viscosity becomes the characteristic

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Viskosität, die Schmelzviskosität und die Lösungsviskosität des aus dem Reaktionsextruder austretenden Polyurethanproduktes verstanden»Viscosity, the melt viscosity and the solution viscosity of the polyurethane product leaving the reaction extruder »

Weiterhin ist es zweckmäßig, außer dem Druck, der Temperatur, der Viskosität und des NCO-Restgehaltes der Polyurethanschmelze und/oder der Temperatur der Düsenplatte auch die Mengenströme der Reaktionskomponenten zu messen und in Abhängigkeit dieser Meßwerte die Zugabe des Diisocyanates zu regeln« Diese Messung der Mengenströme erfolgt in der Regel nur stichprobenartig.Furthermore, it is expedient, in addition to the pressure, the temperature, the viscosity and the NCO residual content of the polyurethane melt and / or the temperature of the nozzle plate, to measure the mass flows of the reaction components and to regulate the addition of the diisocyanate as a function of these measured values Flow rates are usually random samples.

Die Reaktionstemperaturen liegen in dem für die Polyurethanherstellung bekannten Rahmen zwischen 90 und 260 ⁰C, Ebenso kommen als Einsatzkomponenten die für die Polyurethanherstellung bekannten Stoffe in Betracht, Als Diisocyanate werden beispielsweise 4,4-Diphenylmethandiisocyanat (MDI), 2,4-Toluylendiisocyanat oder ähnliche Isocyanate eingesetzt. Gleichfalls benutzt man auch die hierfür üblichen Polyole, wie Polyester, Polyäther, Polyesteramide u,dgl. Bevorzugt wird ein Polyesteralkohol aus Adipinsäure, Äthylenglykol und 1,4-Butandiol eingesetzt (Molekulargewicht 2000), Weiterhin werden niedermolekulare Diole als Kettanverlängerer eingesetzt, beispielsweise Diamine, Glykole, Aminoalkohole u.dgl,, wobei 1,4-8utandiol und 1,6-Hexandiol bevorzugt angewendet werden» Darüber hinaus können noch Katalysatoren, Gleitmittel, Füllstoffe, Kettenabbruchsmittel, wie n-Oekanol, usw. mit den Einsatzkomponenten zugegeben werden,The reaction temperatures are in the framework known for the production of polyurethane between 90 and 260 ⁰ C, Also suitable as insert components known for polyurethane production into consideration, as diisocyanates, for example, 4,4-diphenylmethane diisocyanate (MDI), 2,4-tolylene diisocyanate or the like Isocyanates used. Likewise, one also uses the customary polyols, such as polyesters, polyethers, polyester amides u, the like. Preference is given to using a polyester alcohol composed of adipic acid, ethylene glycol and 1,4-butanediol (molecular weight 2000). Further, low molecular weight diols are used as chain extenders, for example diamines, glycols, amino alcohols and the like, 1,4,8-butanediol and 1,6- Hexanediol can be used with preference. In addition, catalysts, lubricants, fillers, chain terminators, such as n-ethanol, etc. can be added with the starting components.

Die zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung besteht aus einem selbstreinigenden zweiwelligen Reaktionsextruder, der mit Druck- und Temperaturmeßeinrichtungen versehen und über Rohrleitungen mit Oosiereinrichtungen für die Einsatzkomponenten verbunden ist. Die Druckmeßeinrichtung dient zum Ermitteln des in dem Reaktionsextruder vorliegenden Schmelzedruckes« Sie ist in der Nähe des Austrittes des Reaktionsextruders angeordnet.The device suitable for carrying out the method consists of a self-cleaning twin-shaft reaction extruder, which is provided with pressure and temperature measuring devices and connected via pipelines with ooserating devices for the insert components. The pressure measuring device serves to determine the melt pressure present in the reaction extruder. It is arranged in the vicinity of the outlet of the reaction extruder.

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Die erste Temperaturmeßeinrichtung dient zum Ermitteln der Temperatur der Schmelze in der Nähe des Austrittes, sie ist daher ebenfalls in der Nähe des Austrittes des Reaktionsextruders angeordnet. Die zweite Temperaturmeßeinrichtung dient zur Ermittlung der Temperatur der Düsenplatte, welche den Austritt des Reaktionsextruders bildet. Ist zwischen dem Reaktionsextruder und der Düsenplatte eine weitere Mischeinrichtung vorgesehen, beispielsweise ein Statikmischer, in dem die polyurethanbildende Reaktion fortgesetzt wird, dann ist die Druckmeßeinrichtung und die erste Temperaturmeßeinrichtung an dieser Mischeinrichtung in der Nähe der Düsenplatte angeordnet.The first temperature measuring device is used to determine the temperature of the melt in the vicinity of the outlet, it is therefore also located in the vicinity of the outlet of the reaction extruder. The second temperature measuring device is used to determine the temperature of the nozzle plate, which forms the outlet of the reaction extruder. If a further mixing device is provided between the reaction extruder and the nozzle plate, for example a static mixer in which the polyurethane-forming reaction is continued, then the pressure measuring device and the first temperature measuring device are arranged on this mixing device in the vicinity of the nozzle plate.

Die Druckmeßeinrichtung und die erste und zweite Temperaturmeßeinrichtung sind mit einem Steuerorgan verbunden, welches seinerseits mit der Dosiereinrichtung für das Diisocyanat in YVirkverbindung steht. Bei auftretenden Störungerf wird die Leistung der Dosiereinrichtung und damit der Diisocyanatmengenstrom verändert und auf diese Weise das NCO/OH-Verhältnis korrigiert.The pressure measuring device and the first and second temperature measuring device are connected to a control member, which in turn is in YVirkverbindung with the metering device for the diisocyanate. When occurring Störerf the performance of the metering device and thus the Diisocyanatmengenstrom is changed and corrected in this way the NCO / OH ratio.

Als Reaktionsextruder kommt eine bekannte Einrichtung zum Einsatz, welche ausführlich in der DD-PS 135 332 und der DO-PS 135 333 beschrieben wurde. Welche der beiden dort beschriebenen Einrichtungen zur Anwendung kommt, hängt in der Regel von der Rezeptur und von dem vorgesehenen Verwendungszweck des herzustellenden Produktes ab.,As a reaction extruder, a known device is used, which has been described in detail in DD-PS 135 332 and DO-PS 135 333. Which of the two devices described therein is used depends as a rule on the formulation and on the intended use of the product to be produced.

Die Funktion des Steuerorgans kann im einfachsten Fall vom Anlagenfahrer wahrgenommen werden. Zweckmäßigerweise ist das Steuerorgan jedoch als automatisch arbeitende Regeleinrichtung unter Einschluß eines Prozeßrechners ausgebildet»The function of the control member can be perceived in the simplest case by the plant operator. Conveniently, however, the control element is designed as an automatically operating control device including a process computer »

Eine Weiterentwicklung der Erfindung sieht vor, daß die Düsenplatte des Reaktionsextruders mit einer Heizsinrichtung verbunden ist, die die Temperatur der Düsenplatte konstant hält. In diesem Fall stehen die Druckmeßeinrichtung und die erste Temperaturmeßeinrichtung über das Steuerorgan mit der Dosiereinrichtung für dasA further development of the invention provides that the nozzle plate of the reaction extruder is connected to a heating device which keeps the temperature of the nozzle plate constant. In this case, the pressure measuring device and the first temperature measuring device are connected to the metering device for the control device

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Diisocyanat in Wirkverbindung,Diisocyanate in active compound,

Darüber hinaus kann es zweckmäßig sein, die Düsenplatte und die am Austritt befindliche Zone des Reaktionsextruders jeweils mit einer Heizeinrichtung zu verbinden, die die Temperatur der Düsenplatte bzw. der Schmelze am Extruderaustritt konstant halten» Diese Maßnahmen zum Konstanthalten einer vorgegebenen Temperatur sind in der Technik üblich und erfolgen in einer an sich bekannten Weise* -In diesem Fall steht nur die Druckraeßeinrichtung über ein Steuerorgan mit der Dosiereinrichtung für das Diisocyanat in Wirkverbindung* Somit wird in diesem Fall nur der Druck der Schmelze als Ausgangspunkt für eine Veränderung des NCQ/OH-Verhältnisses genutzt.Moreover, it may be expedient to connect the nozzle plate and the zone of the reaction extruder located at the outlet in each case to a heating device which keeps the temperature of the nozzle plate or of the melt at the extruder outlet constant. These measures for keeping a predetermined temperature constant are customary in the art and take place in a manner known per se * - In this case, only the Druckraeßeinrichtung via a control element with the metering device for the diisocyanate in operative connection * Thus, in this case, only the pressure of the melt as a starting point for a change in the NCQ / OH ratio used.

Mit Hilfe der Erfindung können während des Betriebsprozesses die Qualitätsparameter des Produktes, wie die charakteristische Viskosität oder die Lösungsviskosität, die den Molekülaufbau kennzeichnen, auf einfache Art und Weise konstant bzw.- im zulässigen Wertebereich gehalten werden. Damit sind die Voraussetzungen geschaffen, für einen über den gesamten Betriebsprozeß gleichbleibenden Molekülaufbau und für gleichbleibende Eigenschaften des herzustellenden Produktes.With the aid of the invention, the quality parameters of the product, such as the characteristic viscosity or the solution viscosity, which characterize the molecular structure, can be kept constant or within the permissible value range in a simple manner during the operating process. Thus, the conditions are created for a constant over the entire operating process molecular structure and consistent properties of the product to be produced.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.The invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment.

Der zur Anwendung kommende Reaktionsextruder ist in seiner konstruktiven Gestaltung ausführlich in der DD-PS 135 333 beschrieben. Somit kommt ein selbstreinigender zweiwelliger Reaktionsextruder zum Einsatz, welcher mit einem Mischkopf versehen ist, der über Zuführungsleitungen mit den Dosiereinrichtungen für die Ausgangskomponenten verbunden ist,» Die Dosiereinrichtungen stehen wiederum mit den Vorratsbehältsrn für die Ausgangskompo- The reaction extruder used is described in detail in its structural design in DD-PS 135 333. Thus, a self-cleaning two-shaft reaction extruder is used, which is provided with a mixing head, which is connected via supply lines with the metering devices for the starting components, "The metering devices are in turn connected to the Vorratsbehältsrn for the output components.

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nenten in Verbindung* Die Durchsatzleistung des Reaktions· extruders beträgt 30 kg pro Stunde» In der Stoffflußrichtung gesehen am Ende des Reaktionsextruders, ist dieser mit einer Düsenplatte versehen, Diese dient als formgebendes Werkzeug* Sie weist kreisförmige Düsen auf, durch dis das ausreagierte Produkt in Form eines Stranges ausgestoßen wird. Die Düsenplatte ist über isolierte Rohrleitungen mit einer Heizeinrichtung verbunden, von der aus mit Hilfe eines Wärmeträgers die Düsenplatte beheizt wird*The throughput rate of the reaction extruder is 30 kg per hour. "At the end of the reaction extruder, as seen in the material flow direction, it is equipped with a nozzle plate, which serves as a forming tool. * It has circular nozzles through which the reacted product flows Shape of a strand is ejected. The nozzle plate is connected via insulated pipelines to a heating device, from which the nozzle plate is heated by means of a heat carrier.

Die Temperatur der Düsenplatte ist von erheblicher Bedeutung für die Funktion des Reaktionsextruders* Daher ist das Heizsystem für die Düsenplatte so ausgelegt, daß eine vorgegebene Temperatur konstant gehalten oder in dem gewünschten Maße verändert und danach wieder konstant gehalten werden kann*The temperature of the nozzle plate is of considerable importance for the function of the reaction extruder * Therefore, the heating system for the nozzle plate is designed so that a predetermined temperature can be kept constant or changed to the desired extent and then kept constant again *

Die Heizeinrichtung ist als Heizregister, bestehend aus mehreren in Reihe geschalteten Gliederheizkörpern, ausgebildet.The heater is designed as a heating coil, consisting of several series-connected sectional radiators.

Als Wärmeträger benutzt man das unter der Bezeichnung XW 15 handelsübliche Wärmeträgeröl«The heat transfer medium used is the commercially available thermal oil "XW 15"

Der Reaktionsextruder weist eine Reihe von Meßeinrichtungen zum Ermitteln von Betriebswerten, wie Druck und Temperatur, auf. Zum Messen des Druckes der Polyurethanschmelze innerhalb des Reaktionsextruders ist an diesem in der Nähe der Düsenplatte eine Druckmeßeinrichtung angeordnet» Diese besteht aus einem Manometer mit Fernanzeige, welches gegebenenfalls über elektrische Leitungen mit dem Steuerorgan in Verbindung steht. An dem Reaktionsextruder ist ebenfalls in der Nähe der Düsenplatte die erste Temperaturtneßeinrichtung angeordnet, die zur Ermittlung der Temperatur der Schmelze am Extruderaustritt dient» Diese Temperaturmeßeinrichtung besteht aus einem Thermometer mit Fernanzeige, welches gegebenenfalls über elektrische Leitungen mit dem Steuerorgan in Verbindung steht»The reaction extruder has a number of measuring devices for determining operating values, such as pressure and temperature. For measuring the pressure of the polyurethane melt inside the reaction extruder, a pressure measuring device is arranged on this in the vicinity of the nozzle plate »This consists of a pressure gauge with remote display, which optionally communicates with the control member via electrical lines. At the reaction extruder, the first Temperaturtneßeinrichtung is also arranged in the vicinity of the nozzle plate, which serves to determine the temperature of the melt at the extruder outlet »This temperature measuring consists of a thermometer with remote display, which is optionally via electrical lines to the control element in connection»

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Die Oüsenplatte ist schließlich mit der zweiten Teraperaturmeßeinrichtung versehen, welche ebenfalls aus einem Thermometer mit Fernanzeige besteht, das gegebenenfalls über elektrische Leitungen mit dem Steuerorgan in Verbindung steht*Finally, the oozing plate is provided with the second teraturature measuring device, which likewise consists of a thermometer with remote display, which optionally communicates with the control element via electrical lines *

Die Funktion des Steuerorgans wird von einem Anlagenfahrer wahrgenommen· Diesem steht ein erstes Voraussagemodell zur Verfügung* Dieses Voraussageraodell beschreibt derr Zusammenhang zwischen der charakteristischen Viskosität des ungelagerten Produktes und dem Schmelzedruck vor der Düsenplatte, der Schraelzetemperatur vor der Düsenplatte und der Temperatur der Düsenplatte selbst. Es wurde durch Auswertung von Meßwerten der genannten Größen aufgestellt* Dieses Voraussagemodell wird vom Anlagenfahrer zur Voraussage der charakteristischen Viskosität des ungelagerten Produktes verwendet. Es liegt sowohl in Diagrammform als auch als mathematische Gleichung vor.The function of the control element is perceived by a plant operator. This first prediction model is available. This prediction model describes the relationship between the characteristic viscosity of the product stored underneath and the melt pressure in front of the nozzle plate, the Schimmelzetemperatur in front of the nozzle plate and the temperature of the nozzle plate itself was prepared by evaluating measured values of the stated quantities * This predictive model is used by the plant operator to predict the characteristic viscosity of the unequipped product. It is available both in diagram form and as a mathematical equation.

Dieses erste Voraussageraodell wird gegebenenfalls durch den Anlagenfahrer durch einen Vergleich der Voraussagewerte für die charakteristische Viskosität des ungelagerten Produktes mit den zeitlich zugehörigen Meßwerten der charakteristischen Viskosität des ungelagerten Produktes angepaßt.This first prediction model is optionally adjusted by the plant operator by comparing the predicted values for the characteristic viscosity of the un-stored product with the time-related measured values of the characteristic viscosity of the unequipped product.

Dem Anlagenfahrer steht ein zweites Voraussagemodell zur Voraussage der charakteristischen Viskosität des gelagerten Produktes anhand des Voraussagewertes der charakteristischen Viskosität des ungelagerten Produktes sowie des Absolutbetrages des eingestellten NCO/OH-Verhältnisses und von Meßwerten für den NCO-Restgehalt des ungelagerten Produktes zur Verfügung* Es wurde durch die Auswertung von Meßwerten der genannten Größen aufgestellt und liegt sowohl in Diagrammform als auch als mathematische Gleichung vor. Dieses zweite Voraussagemodell wird in zeitlich größeren Abständen durch einen Vergleich der Voraussagewerte für die charakteristischeThe plant operator has at his disposal a second predictive model for predicting the characteristic viscosity of the stored product on the basis of the predicted value of the characteristic viscosity of the unencumbered product and of the absolute value of the NCO / OH ratio set and NCO residual content measurements of the unaerated product the evaluation of measured values of the stated sizes and is present both in diagram form and as a mathematical equation. This second predictive model is calculated at greater intervals by comparing the predictive values for the characteristic

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Viskosität des gelagerten Produktes mit zeitlich zugehörigen Meßwerten für die charakteristische Viskosität des gelagerten Produktes präzisierteSpecified viscosity of the stored product with temporally associated measurements for the characteristic viscosity of the stored product

Dem Anlagenfahrer steht darüber hinaus ein drittes Modell zur Verfügung« Dieses Modell beschreibt den Zusammenhang zwischen der charakteristischen Viskosität und dem NCO/OH-Verhältnis*. Es liegt sowohl in Form eines Diagrammes als auch als mathematische Gleichung vor* In Abhängigkeit von der Differenz zwischen dem Voraussagewert und dem Sollwert der charakteristischen Viskosität des gelagerten Produktes liefert dieses Modell die erforderliche Veränderung des NCO/QH-Verhältnisses und somit die erforderliche Veränderung der zuzudosierenden Diisocyanatmenge»The plant operator also has a third model available «This model describes the relationship between the characteristic viscosity and the NCO / OH ratio *. It is both in the form of a diagram and as a mathematical equation. Depending on the difference between the predicted value and the setpoint of the characteristic viscosity of the stored product, this model provides the required change in the NCO / QH ratio and thus the required change in the dosage to be metered diisocyanate "

Der Reaktionsextruder ist mit einem Heizmantel versehen, der in einzelne Zonen unterteilt ist» Diese Zonen sind entweder getrennt voneinander oder gemeinsam über Rohrleitungen mit Heizeinrichtungen verbunden. Dabei ist die in der Nähe der Düsenplatte befindliche Zone in jedem Fall getrennt von den anderen Zonen mit einer Heizeinrichtung verbunden» Ebenso wie bei der Düsenplatte ist das Heizsystem für diese Zone so ausgelegt, daß eine vorgegebene Temperatur genau konstant gehalten oder in dem gewünschten Maße verändert und danach wieder konstant gehalten werden kann»The reaction extruder is provided with a heating mantle which is divided into individual zones »These zones are connected either separately or together via pipes with heating devices. In each case, the zone located in the vicinity of the nozzle plate is connected to a heating device separately from the other zones. "As with the nozzle plate, the heating system for this zone is designed so that a given temperature is kept exactly constant or changed to the desired degree and then be kept constant again »

Der Düsenplatte ist schließlich eine Unterwassergranuliereinrichtung nachgeordnet, in der das auf dem Reaktionsextruder ausgestoßene Produkt sofort granuliert wird»Finally, the nozzle plate is followed by an underwater granulator in which the product ejected on the reaction extruder is immediately granulated »

Beim Betrieb einer Vorrichtung mit 30 kg Durchsatz pro Stunde werden die Reaktionskomponenten 4,4-Oiphenylmethandiisocyanat, ein Polyester aus Adipinsäure,.1,4-Butandiol und Äthylenglykol der OH-Zahl 56,1 mit einer mittleren Molraasse von 2000 (Wassergehalt 0,027 %) und 1,4-Butandiol (Wassergehalt 0,027 %) einschließlich der Zusatzkomponenten, wie Katalysator, Gleitmittel u.dgl.When operating a device with 30 kg throughput per hour, the reaction components are 4,4-Oiphenylmethandiisocyanat, a polyester of adipic acid, .1,4-butanediol and ethylene glycol of OH number 56.1 with a mean molecular weight of 2000 (water content 0.027 %) and 1,4-butanediol (water content 0.027 %) including the additional components such as catalyst, lubricant and the like.

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bei einem NCO/OH-Verhältnis von 0,96 mit Hilfe der Dosierpumpen im vorgewärmten Zustand kontinuierlich in den Mischkopf gefördert» Dort werden die Ausgangsstoffe intensiv durchmischt und danach in- den Reaktionsextruder gefördert. Dort findet bei Temperaturen von 160 bis 240 ⁰C die polyurethanbildende Reaktion statt.at an NCO / OH ratio of 0.96 with the aid of the metering pumps in the preheated state, continuously fed into the mixing head. »There, the starting materials are intensively mixed and then fed into the reaction extruder. There takes place at temperatures of 160 to 240 ⁰ C, the polyurethane-forming reaction.

Während des Betriebes des Reaktionsextruders und der Granuliereinrichtung werden ständig die Meßwerte für den Schraelzedruck, und die Schmelzetemperatur vor der Düsenplatte sowie die Temperatur der Düsenplatte erfaßt* Davon ausgehend wird vom Anlagenfahrer mit dem ersten Voraussagemodell des Steuerorgans ein Voraussagewert für die charakteristische Viskosität des ungelagerten Produktes bestimmt. Anschließend bestimmt der Anlagenfahrer mit dem zweiten Voraussagemodell des Steuerorgans ausgehend vom Voraussagewert der charakteristischen Viskosität des ungelagerten Produktes und des Absolutbetrages des eingestellten NCO/OH-Verhältnisses sowie des NCQ-Restgehaltes des ungelagerten Produktes einen Voraussagewert für die Viskosität des gelagerten Produktes. Der NCO-Restgehalt wird mit Hilfe von Laboranalysen laufend bestimmt. Da mit den z_#Z* üblichen Labormethoden zur Ermittlung des NCQ-Restgehaltes ein Zeitraum von 3 bis 4 Stunden erforderlich ist, benutzt man hierfür Proben, welche 3 bis 4 Stunden vorher genommen worden sind.During the operation of the reaction extruder and the granulator, the measured values for the Schraelzedruck, and the melt temperature in front of the nozzle plate and the temperature of the nozzle plate are constantly detected * Based on the system operator with the first predictive model of the control member is determined a prediction value for the characteristic viscosity of the product stored undelayed , Then, with the second predictive model of the controller, the plant operator determines a predicted value for the viscosity of the stored product, based on the predictive value of the characteristic viscosity of the unclogged product and the absolute value of the adjusted NCO / OH ratio and the NCQ residual content of the product. The NCO residual content is determined continuously with the aid of laboratory analyzes. Since the Z _# Z * usual laboratory methods for determining the NCQ residual content a period of 3 to 4 hours is required, this one uses samples, which were taken 3 to 4 hours before.

Danach wird vom Anlagenfahrer mit dem" dritten Modell des Steuerorgans die zur Stabilisierung des Qualitätsparameters "charakteristische Viskosität" erforderliche Verstellung des Diisocyanatmengenstromes auf der Basis eines Vergleiches zwischen dem geforderten Sollwert und dem Voraussagewert der charakteristischen Viskosität des gelagerten Produktes bestimmt und eingestellt. Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens konnte die Zeitspanne zwischen dem Auftreten von Störungen und deren Ausgleich durch Nachstellung des Diisocyanatmengenstromes wesentlich verkürzt werden. So werden die Qualitätsparameter nach dem Auftreten einer Störung, beispielsweise in Form einer Veränderung der Konzentration der reaktiven Gruppen eines Rohstoffes, nach Zeiten unter 20 Mi-Thereafter, the plant operator uses the "third model of the control element to determine the viscosity characteristic of the stabilization of the quality parameter" based on a comparison between the required set value and the predicted value of the characteristic viscosity of the stored product Method, the period of time between the occurrence of disturbances and their compensation by means of adjustment of the diisocyanate flow rate could be substantially shortened, so that the quality parameters after the occurrence of a disturbance, for example in the form of a change in the concentration of the reactive groups of a raw material, after times less than 20 minutes.

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nuten wieder normgerecht eingestellt. Bei dem Einsatz einer automatisch - arbeitenden Regeleinrichtung unter Einschluß eines Prozeßrechners als Steuerorgan kann diese Zeit weiter verringert werden.set to standard again. In the use of an automatic - working control device including a process computer as a control this time can be further reduced.

Ohne Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Kontrolle der Qualitätsparameter nur nach der Ausführung entsprechender Laboranalysen erfolgen, wofür ein Zeitraum von etwa 3 bis 4 Stunden benötigt wird. Im Fall auftretender Störungen wird während dieser Zeit qualitätsgemindertes Produkt hergestellt. Darüber hinaus sind die nach 3 bis 4 Stunden erhaltenen Laboranalysen des ungelagerten Produktes für die.Qualitätskontrolle häufig nicht ausreichend, da sich die Qualitätsparameter durch die anschließende Lagerung noch beträchtlich verändern können*Without the use of the method according to the invention, the control of the quality parameters can only take place after the execution of appropriate laboratory analyzes, for which a period of about 3 to 4 hours is required. In case of disturbances, a quality-reduced product will be produced during this time. In addition, the laboratory analyzes of the unsupported product for quality control obtained after 3 to 4 hours are frequently inadequate, since the quality parameters can still change considerably as a result of the subsequent storage *

Claims

Invention claim:

1, a process for the continuous production of thermoplastic polyurethane products by reacting diisocyanates with organic hydroxyl groups in a reaction extruder, characterized in that in the vicinity of the outlet of the reaction extruder, the pressure of the polyurethane melt, the temperature of the melt before it enters the nozzle plate and / or Temperature of the nozzle plate are measured and the addition of the diisocyanate is controlled in dependence of these measured values,

2, method according to item 1, characterized in that the temperature of the nozzle plate is kept constant and the addition of the diisocyanate is regulated as a function of the pressure and the temperature of the polyurethane melt,

3, method according to item 1, characterized in that the temperature of the nozzle plate and the temperature of the polyurethane melt are kept constant and the addition of the diisocyanate is regulated in dependence on the pressure of the melt,

4, Method according to one of the items 1 to 3, characterized in that in addition to the pressure of the polyurethane melt, the temperature of the melt and / or the temperature of the nozzle plate and the viscosity and / or the NCO residual content of the polyurethane melt measured and in dependence on time lag Values for these parameters the addition of the diisocyanate is regulated,

5, Method according to one of the items 1 to 4, characterized in that except the pressure; the temperature, the viscosity and the NCO residual content of the polyurethane melt and the temperature of the nozzle plate and the flow rates of the reaction components are measured and the addition 'of the diisocyanate is controlled in dependence of these measured values.

6. Apparatus for carrying out the method according to item 1 to 5, consisting of a reaction extruder, which is provided with pressure and temperature measuring devices and connected to metering devices for the insert components, characterized in that the pressure measuring device in the vicinity of the outlet of the reaction extruder, the first Temperature measuring device also in the vicinity of the outlet of the reaction extruder and / or the second temperature measuring are arranged on the nozzle plate of the reaction extruder and these measuring devices via a control element with the metering device for the diisocyanate in operative connection »

7. Device according to item 6, characterized in that the nozzle plate is connected to a heating device which keeps the temperature of the nozzle plate constant, and the pressure measuring device and the first temperature measuring means are operatively connected via a control member with the metering device for the diisocyanate.

8. The device according to item 5, characterized in that the nozzle plate and located at the exit zone of the reaction extruder are each connected to a heater which keep the temperature of the nozzle plate and the temperature of the polyurethane melt before entering the nozzle plate constant, and the Druckraeßeinrich Tion via a control element with the metering device for the diisocyanate in operative connection.