DE1504022A1 - Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Kunstharzschaumstoffen - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von KunstharzschaumstoffenInfo
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Description
BADISCHE ANILIN- & SODA-FABiUfc AG
150A022
Unser Zeichen: O.Z. 23 251
T.ndwigghfiiffin am Rhein. 17ι9,964
Ludwigshafen am Rhein, 24.10.1968
Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung
von Kunetharzachaumstoffen
Es ist bekannt, Kunstharzschaumstoffe durch Vermischen einer Lösung eines härtbaren Kunstharzes, z.B. eines Harnetoff-Formaldehyd-Kondensates,
und einer aufgesohäumteh Schaummittellösung
und Härten des entstandenen Kunstharzechaumeβ herzustellen.
Im allgemeinen wird dabei so verfahren, daß zunächst die Schaummittellösung, die gegebenenfalls einen Härter
für das Kunstharz enthalten kann, in einen Schaum übergeführt und diesem Schaum dann die Kunstharzlösung beigemischt
wird.
Vorrichtungen der verschiedensten Art, die eine kontinuierliche Durchführung dieses Verfahrene gestatten, sind ebenfalls
bekannt geworden. Eine gebräuchliche Apparatur besteht z.B. aus einem einseitig geschlossenen Rührbehälter, in den
eine mit einem Härter für das Kunstharz versetzte Sohaummittellösung
mittels eines Druckgases eingedüst und durch kräftiges Eühren in einen Schaum übergeführt werden kann. Dieeem
Schaum wird dann an einer dem Behälterauegang genäherten Stelle die Kunstharzlösung zugeführt (deutsches Patent
813 598). Abwandlungen dieser Vorrichtung sind z.B. mit
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- 2 - ■ . O.Z. 25 251 -
zwei getrennten Rührbehältern ausgestattet, wobei im ersten Behälter der Schaum erzeugt und diesem in einem zweiten Behälter
die Kunstharzlösung zugemischt wird (deutsches Patent
800 704). Ebenso ist es bekannt, den zur Schaumerzeugung vorgesehenen Behälter mit einer Pritte zu versehen, durch die
das Gas in die Schaummittellösung eingepreßt werden kann (deutsche Auslegeschrift 1 170 615).
Die Durchführung des Verfahrens mit Hilfe dieser Vorrichtungen erfordert einen verhältnismäßig großen laumaufwand und
die Vorrichtungen zudem einen ebenfalls aufwendigen mechanisehen Antrieb. Die Schäumstofferzeugung an beliebigen Stellen
ist daher erschwert, so daß diese Geräte meistens nur stationär zur Anwendung gelangen.
Weiterhin wurde vorgeschlagen, Schaummittellöaung und Harzlösung getrennt, mit unter Druck stehenden Gasen zu zerstäuben
und dann diese Zerstäubungsprodukte zusammenzuführen (deutsches Patent 734 094).
Bei einer anderen Ausführungsform des Verfahrens wird zur Bereitung
des Schaumes die Schaummittellösung in einen mit Glaskugeln gefüllten Aufschäumungsraum eingestäubt und in
den so erzeugten Schaum dann in einer nachgesohalteten Mischkammer
die Harzlösung eingedüst (deutsches Patent 1 043 628).
Die für diese Verfahren notwendigen Apparaturen sind zwar handlicher, ihre Leistung und die physikalischen Eigenschaften der erzeugten Schaumstoffe, insbesondere die Dichte, werden
jedoch durch die Abmessungen der Zeretäubungedüsen fest-
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- 3 - O.Z. 23 251
gelegt und sind nur in engen Grenzen variabel. Für Leistungsänderungen
müssen die Düsensätze ausgewechselt werden. Weiterhin sind diese Vorrichtungen wegen der kleinen Düsenbohrungen,
die für eine gute Zerstäubung zwangsläufig erforderlich sind, störungsanfällig. So können z.B. durch nicht ausgetragene,
ausgehärtete Schaumstoffreate oder Verunreinigungen in den Ausgangskomponenten Störungen hervorgerufen werden,
die eine zeitraubende Reinigung der Vorrichtung erfordern.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein besonders vorteilhaftes
Verfahren und eine Vorrichtung zu seiner Durchführung.
Bei diesem Verfahren werden ebenfalls Kunstharzschaumstoffe aus
Lösungen härtbarer Kunstharze durch Vermischen eines Schaumes aus einer mit einem Druckgas aufgeschäumten Schaummittellösung mit
einer Kunstharzlösung und Härten des entstandenen Kunstharzschaumes
hergestellt. Es wird jedoch zur Schaumerzeugung eine Schaummittellösung
axial in eine Zone mit kreisförmigem Querschnitt und tangential ein Druckgas zugeführt und in den so gebildeten grobporigen
Schaum, in einer nachfolgenden Zone mit gegenüber der vorherigen Zone reduziertem Durchmesser, nahe dem Ende dieser zweiten Zone
die Kunstharzlösung zugesetzt.
Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht demgemäss
aus einem rohrförmigen Gefäss (1) (vergleiche beigefügte Slcizze)
zur Bereitung des Schaumes aus der Schaummittellösung, an dessen Eingangsseite eine tangentiale Zuführung (2) für
9091237 TI22
Druckgas und eine axiale Zuführung (3) für Schaummittellösung
angebracht sind und an dessen im Durchmesser reduzierten Ausgangsseite sich ein vorzugsweise spiralig gewickeltes Rohr
(4) befindet, das nahe dem Rohrende mit einer Zuführung (5) für Kunstharzlösung in den Schaum ausgestattet ist. Gegebenenfalls
sind im verjüngten Teil des rohrförmigen Gefäßes (1) Einbauten (6) z.B. Leitbleche, .Lochscheiben oder grobmaschige
Siebe angebracht, die die im Gefäß (1) vorwiegend vorhandene Drehströmung des Schaumes in eine vorwiegend achsparallele
Strömung in dem nachgeschalteten Rohr (4) umwandeln. Des weiteren kann das dem rohrförmigen Gefäß (1) nachgeschaltete
Rohr (4) gegen Rohrstücke anderer Länge bzw. Windungszahl ausgetauscht werden.
Mit diesem Verfahren und der Vorrichtung können Kunstharzschaumstoffe
in - in der Zeiteinheit - wechselnden Mengen und unterschiedlicher Dichte kontinuierlich, auch direkt am
Orte ihrer nachfolgenden Verwendung hergestellt werden.
Nachfolgend ist das Verfahren und die Wirkungsweise der Vorrichtung
gemäß der Erfindung näher erläutert.
Das dem Gefäß (1) bei (2) tangential zugeführte Gas erzeugt in Achsnähe des Gefäßes eine Unterdruckzone. Die in diese
• Zone durch die Zuführung (3) axial eingebrachte, z.B. mit einer Pumpe eindosierte, gegebenenfalls den Härter für die
Kunstharzlösung enthaltende Sohaummittellöaung wird von dem
kreisförmig an der Wandung des Gefäßes entlang strömenden Gas erfaßt und infolge der durch die unterschiedlichen tangentialen
und axialen Strömungsgeschwindigkeiten der Komponenten be-
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- 5 - U.U. C? CJl
dingten Wirte !bildung in einen groben Schaum übergeführt.
Duroh die Verjüngung am Ende des Gefäßes und die gegebenenfalls
dort angebrachten achsparallelen Leitbleche und dergleichen (6) wird die Rotationsbewegung des groben Schaumes unterbunden
und weitgehend in eine axial gerichtete Bewegung umgewandelt. In dem nachgeschalteten, zweckmäßig spiralig gewundenen
Rohr (4) wird der grobe Schaum' in einen feinporigen Schaum übergeführt. Kurz vor Austritt aus dem Rohr, dessen
Länge entsprechend der gewünschten Volumendichte des Schaumstoffes gewählt werden kann, wird dem Schaum die Kunstharzlösung
durch die Leitung (5) zugeführt. Diese kann z.B. ohne oder unter Mitverwendung eines Gases in den Schaum eingestäubt
oder in anderer Weise eindosiert werden. Die Kunstharzlösung vermischt sich schnell mit dem Schaum und dieser wird durch
die sofort einsetzende Härtung des Kunstharzes zunehmend verfestigt. Der so hergestellte, noch nicht ausgehärtete Schaumstoff
kann durch einen am Ende der Rohrstrecke angeschlossenen Schlauch (7) unmittelbar der vorgesehenen Verwendung zugeführt
werden.
Gegenüber bekannten Verfahren und Vorrichtungen bietet diese neue Art der Schaumstoffherstellung wesentliche Vorteile. Die
zur Durchführung des Verfahrens besonders geeignete Apparatur ist klein, leicht transportabel und ermöglicht dennoch die
Herstellung sehr großer Schäumstoffmengen. Eine aus Kunststoff,
z.B. Polyvinylchlorid oder Polyäthylen, gebaute derartige Vorrichtung,
mit der bis zu 20 m Schaumstoff in der Stunde erzeugt werden können, besitzt nur ein Gewicht von oa. 9 kg.
Die Vorrichtung ist wartungsfrei, da sie keine dem Verschleiß unterworfenen beweglichen Teile, z.B. Rührer, enthält. Sie
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— υ — \J · u * c j cj \
ist nioht mit feinen Düsen oder sonatigen zum Verstopfen neigenden
Einbauten versehen. Die in der Zeiteinheit nach diesem Verfahren zu erzeugende Schaumstoffmenge ist, ohne daß Teile
des Gerätes ausgewechselt werden müssen, lediglich durch Änderung der zudosierten Rohstoffmengen, in weiten Grenzen variabel.
Ebenso kann nach diesem Verfahren die Dichte des erzeugten Schaumstoffes durch geeignete Wahl der nachgeschalteten
Rohrstrecke sowie durch Variation der zugeführten Mengen Gas und Kunstharzlösung in starkem Maße beeinflußt werden.
Schaummittellösungen im Sinne der Erfindung sind die Lösungen
üblicher zur Schaumerzeugung geeigneter Substanzen,z.B. Lösungen
von Alkoholsulfonaten. Diesen Lösungen kann gegebenenfalls ein üblicher Härter für das Kunstharz zugesetzt werden,z.B.
eine organische oder anorganische Säure. Zum Aufschäumen der Schaummittellösung gelangt in den meisten Fällen Druckluft
zur Anwendung. Jedoch können auch andere Gase als Luft verwendet werden, z.B. Gase, die den erzeugten Schaumstoffen eine
sterilisierende Wirkung verleihen. Geeignete Kunstharzlösungen sind z.B. die wäßrigen Lösungen von Harnstoff-Formaldehyd- .
Kondensaten oder Melamin-Formaldehyd-Kondensaten, jedoch können
auch Lösungen von Mischungen davon zur Anwendung gelangen.
Die erfindungsgemäß hergestellten Kunatharzaohaumstoffe können
für die verschiedenartigsten an sich bekannten Anwendungszwecke herangezogen werden, z.B. zur Herstellung^von Blöcken, Platten
und sonstigen lOrmkörpern für Verpackungen oder als Torfersatz.
Die Erfindung kann an Hand der im folgenden wiedergegebenen Tabellen, welche die Abhängigkeit der Dichte der nach dem
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- 7 - VtZi, cy cji
Verfahren hergestellten Schaumstoffe von der Länge des dem Gefäß zur Schaumerzeugung nachgeschalteten Rohrstückes und
in Abhängigkeit von der 'zugeführten Gasmenge aufzeigen, ohne weiteres nachgearbeitet werden (Tabelle I und II).Tabelle III
gibt zusätzlich einen Überblick der Variationamöglichkeiten
des erfindungsgemäßen Verfahrens. Zur Anwendung gelangten eine
handelsübliche Harnstoff-Formaldehydlösung, die 380 g Peststoff
im Liter enthält und der gegebenenfalls noch 50 bis 250 g Harnstoff sowie ein üblicher Härter für das Kunstharz
zugesetzt worden waren. Als Schaummittellösung wurde eine handelsübliche
Schaummittellösung verwendet.
Die für diese Versuche benutzte Ausführungsform des Gerätes
hatte folgende Abmessungen:
(Zahlenangaben in mm )
(Zahlenangaben in mm )
Länge des rohrförmigen Gefäßes zur Schaumerzeugung-(1) 330
Lichte Weite des Gefäßes 70
Lichte Weite der Zuführung für die Schaummittellösung(3) 4
Lichte Weite der Zuführung für das Druckgas (2) 10 Lichte Weite des nachgeschalteten Rohres (4) 40
Äußerer Durchmesser einer Rohrwindung 246
Lichte Weite der Zuführung für die Kunstharzlösung (5) 6
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O.Z. 23 251
150AÖ22
Dichte des Schaumstoffes in Abhängigkeit von der Länge des
dem Gefäß zur Schaumerzeugung nachgeschalteten Rohrstückes,
Beiast. 6,6 ltr./m Schaummittellösung
9,4 ltr./m Kunstharzlösung
28 m5/h Preßluft
9,4 ltr./m Kunstharzlösung
28 m5/h Preßluft
| Länge des | Windungs | 3 | Gewicht des | Dichte des Schaum |
| Rohres in m | zahl | Schaumstoffes | stoffes In g/cm | |
| 6 | in kg/m | |||
| ■ 1 | 25 | 0,025 | ||
| 2 | 9 | 21 | 0,021 | |
| 3 | 18 | 0,018 | ||
| 4 | 16 | 0,016 | ||
| 5 | 14 | 0,014 | ||
| 6 | 13 | 0,013 |
-■9 -
- 9 - O.Z. 25
Dichte des Schaumstoffes In Abhängigkeit von der zugeführten
Gasmenge. Nachgeschaltete Rohrlänge 6 m.
Belastung 6,6 ltT./m\n. Schaummittellösung
9,4 Itr./min. Kunstharzlösung
| Preßluft in | VJl | Gewicht | des | S chaum- | Dicht« des Schaum |
| Nm3A | 16 | stoffes | in | kg/m3 | stoffes in g/cm5 |
| 18 | 16 | 0,016 | |||
| 20 | 15 | 0,015 | |||
| 22 | 13 | ,5 | 0,0135 | ||
| 26 | 12 | ,5 | 0,0125 | ||
| 30 | 12 | 0,012 | |||
| 11 | 0,011 | ||||
| 10 | ,5 | 0,0105 |
,909823/1022 - 10 -
- 10 - . U.Z. 22 251 -
Wechselnde Belastung der Apparatur Naehgeschaltete Rohrlänge 6 m.
| Zugeführte | Zugeführte | Zugeführte | Erzeugte | Gewicht des |
| Schaummit | Kunstharz- | Preßluft | S chaum- | Schaumstoffes |
| tellösung | lösung in | in Nm5A | stoffmenge | in kg/m■ |
| in l/min. | l/min. | in m*/ki | ||
| 6,5 | 9,5 | 28 | 32 | 11 |
| 7,5 | 14 | 17 | 22 | 15 |
| 6,5 | H | 15 | 16,6 | 21 |
909823/1022
- 11 -
Claims (4)
1. Verfahren zur Erzeugung von Kunstharze, ohaumstof fen aus Lösungen
härtbarer Kunststoffe durch Mischen eines Schaumes aus einer mit einem Druckgas aufgeschäumten Schaummittellösung
mit einer Kunstharzlösung und Härten des entstandenen Kunstharzschäumes, dadurch gekennzeichnet, dass man eine
wässrige Schaummittellösung axial in eine Zone mit kreisförmigem Querschnitt einbringt und tangential ein Druckgas zuführt,
wodurch eine Unterdruckzone entsteht und dass man dem gebildeten grobporigen Schaum in einer nachfolgenden Zone
mit gegenüber der vorherigen Zone reduziertem Durchmesser nahe dem Ende dieser zweiten Zone die Kunstharzlösung zusetzt.
2. Vorrichtung1 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch ein rohrförmiges Gefäss (1) zur Bereitung
des Schaumes aus der Schaummittellcsung, an dessen Eingangsseite
eine tangentiale Zuführung (2) für Druckgas und eine axiale Zuführung (3) für Schaummittellösung angebracht
sind und an dessen im Durchmesser reduzierter Ausgangsseite sich ein vorzugsweise spiralig gewickeltes Rohr (4) befindet,
das nahe dem Rohrende mit einer Zuführung (5) für die Kunstharzlösung in den Schaum ausgestattet ist.
- 12 -
0 9823/1022
- 12 - . ·. O.Z. 23 251
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch im verjüngten
Teil des rohrförmigen Gefässes (l) angebrachte, zur Umwandlung
einer Drehströmung in eine vorwiegend achsparallele Strömung geeignete, Einbauten (6).
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3* gekennzeichnet durch
auswechselbare, dem Gefäss zur Bereitung des Schaumes (l) hachschaltbare, vorzugsweise spiralig gewickelte Rohrstücke (4)
ZeI chn.
Badische Anilin- & Soda-Fabrik AG
909823/1022
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|---|---|---|---|
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Publications (1)
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