DE1504654A1

DE1504654A1 - Verfahren zur Herstellung verfestigter Kunstharz-Schaeume

Info

Publication number: DE1504654A1
Application number: DE19621504654
Authority: DE
Inventors: Rood Leonard David
Original assignee: Pittsburgh Plate Glass Co
Current assignee: PPG Industries Inc
Priority date: 1961-03-08
Filing date: 1962-03-06
Publication date: 1969-05-14
Also published as: GB986814A

Description

DR. JUR. DIPL.-CHEM. WALTER BEIL
ALFRED HOEPPENER

EECHTSANVVAtTE UND NOTARE

DR. JUR. DIPL.-CHEM. H.-J. WOLFF
DR. JUR. HANS CHR. BEIL

RECHTSANWÄLTE

FRANKFURT AM MAIN-HÖCHST

ADELC.'iSR ASSE 5B FEi-NSPAECHE* 301024, 301025

Unsere Nr. 8778 - 6. SEP. $68

Pittsburgh Plate Glass Company Pittsburgh, Pa., V.St.A.

Verfahren zur Herstellung verfestigter Kunstharz-Schäume .

Die Erfindung bezieht sich auf das Mischen viskoser flüssiger Stoffe, insbesondere auf das Vermengen von mischpolymerisierbaren Polyestergemischen aus Polyolen und et ,ß-äthylenisch-ungesättigten Dicarbonsäuren mit gaserzeugenden Mitteln zur Herstellung von viele blasenförmige Zellen enthaltenden Schaummassen, die für Isolier zwecke oder anderweitig verwendbar sind.

.Es ist bekannt, daß man aus Kunstharzen Schaummassen her stellen kann, die sich zur Wärme- und Schallisolierung, als Polstermittel, als leichte Füllstoffe für Hohlkörper und für viele andere Zwecke eignen, indem man einen gaserzeugenden Stoff in einen flüssigen, jedoch polymerisierbaren Stoff einleitet, der in einen festen Zustand überführt werden kann. Diese Technik ermöglicht die Her stellung von viele porige Zellen enthaltenden Massen aus verharzbaren Stoffen, die durch Polymerisation zu festen, aber schaum förmigen Körpern erhärten, die ihr schaumig-zellenartiges Gefüge dauernd beibehalten.

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Ein derartiges System zur Herstellung fester "beständiger Schäume besteht darin, daß man ein. Polyol, z.B. einen Polyester, der eine größere Anzahl Hydroxylgruppen enthält und durch Ver esterung einer Dicarbonsäure mit einem Überschuß eines Glykole oder eines anderen, zwei oder mehr Hydroxylgruppen enthaltenden Polyols hergestellt wird, unter JTormaldruck mit etwas Wasser und einem Polyisocyanat vermengt. Das Polyisocyanat setzt sich in dem Gemisch zuerst mit dem Wasser unter Entwicklung von Kohlen dioxyd und dann mit den Hydroxylgruppen im Polyesterbestandteil unter Bildung eines Gels und endgültiger Erstarrung des Schaums durch Vernetzung zwischen den Polyestermolekülen um. Es hat sich jedoch gezeigt, daß der Polyisocyanat-Bestandteil in derartigen Gemischen verhältnismäßig kostspielig ist und leicht die Schaummassen erheblich verteuert. Das entwickelte Gas, nämlich Kohlendioxyd, hat zudem eine relativ hohe Wärmeleitfähigkeit und ver leiht der Masse leicht einen verhältnismäßig hohen K-Wert.

Es wurde weiterhin vorgeschlagen, die Polyole, z.B. die erwähnten, Hydroxylgruppen enthaltenden Polyester, mit einem Polyisocyanat praktisch ohne Wassersusatz zu vermischen, so daß sich bei der Vernetzung der Polyestermoleküle Urethan-Brücken bilden, ohne daß dabei größere Mengen Eohlendioxydgas entstehen. Um in einem derartigen System die Schaumbildung zu erreichen, gibt man noch eine flüchtige Flüssigkeit, z.B. flüchtige halogenierte Kohlenwasserstoffe, wie CC1,F, CgClgF-, CClgF, CClF₂, GHClF₂, GF., CCIpF₂, oder Kohlenwasserstoffe, wie Propan, Butan, Pentan usw. und zwar meist unter atmosphärischen Bedingungen, wobei man jedoch das Gemisch vorübergehend ausreichend kühlt, um die Ver flüchtigung des flüssigen gaserzeugenden Mittels zu verzögern. Dies macht es möglich, das gaserzeugende Mittel und die flüssigen harzbildenden Bestandteile zu vermischen, bevor eine wesentliche Schaumbildung beginnt} wenn das Gemisch jedoch angewärmt wird, verdunstet die flüchtige Flüssigkeit und die entstehenden Dämpfe werden in Form feiner Bläschen in dem flüssigen Gemisch eingeschlossen. Gleichzeitig oder sofort nach der Verdampfung der flüchtigen Flüssigkeit setzt durch die Umsetzung des Polyisocyanate mit den Hydroxylgruppen der harzbildenden Bestandteile die Gelbildung und Erstarrung

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der Masse zu einem festen Schaumstoff ein, in dem die Gase für immer eingeschlossen sind. Haoh. diesem Verfahren erhält man Schaumgebilde, deren Zellen von einem gaserzeugenden Mittel mit nie derem K-Wert ausgefüllt sind.

Es wurde weiterhin vorgeschlagen, Kunstharz-Schaumstoffe in der Weise herzustellen, daß man diskontinuierlich erst ein Gemisch aus ι

(a) einem ungesättigten Polyester, der eine verhältnis mäßig niedrige Hydrosylzahl hat, jedoch mischpolymerisierbare äthylenische Gruppen enthält, und

(B) einen, die Gruppe ^- C » CH₂ enthaltenden Monomeren mit Luft oder einem anderen Gas unter Bildung einer schaumigen Masse schlägt, die in "bekannter Weise zu festen Kunstharzkörpern erhärten kann.

Die meisten der auf diese Weise hergestellten Schaum massen waren verhältnismäßig schwer? sie hatten z.B. Saumgewichte von etwa 0,56 imd ihr K-Wert ist hoch. Vielfach schlug man sie diskontinuierlich und die Herstellung dauerte demgemäß recht lange.

Die vorliegende Erfindung betrifft nun ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von zu Schäumen verarbeitbaren Gemischen, z.B. von Gemischen aus ungesättigten Polyestern und solchen Monomeren, die ^> C » CH₂ -Gruppen enthalten, oder von anderen Gemischen, die schnell kontinuierlich verarbeitet werden können. Nach diesem Verfahren und der neuen Vorrichtung mischt man ein flüssiges, aber angemessen viskoses Gemisch, z.B. aus einem Monomeren, das die Gruppe ^- C * CH„ und einem Polyester, der<t ,ß-äthylenisch-ungesättigte Gruppen enthält, mit einem Gas oder solchen gaserzeugenden Mitteln, die in dem flüssigen mischpolymerisierbaren Gemenge entweder löslich oder dispergierbar sind,

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in einer Kammer unter Druck kräftig durch, wobei'das letztge nannte Gemenge nahezu blasenfrei bleibt, und läßt dann das Ge misch aus der Mischkammer durch die Öffnung ab, die so groß ist, daß bei der praktisch auftretenden Ablaßgeschwindigkeit der ge wünschte Gegendruck in der Mischkammer bestehen bleibt, wobei also das Gemisch plötzlich aus einem Bereich von sehr hohem Druck in einen solchen unter Normaldruck gelangt.

Ein weiteres Kennzeichen der Erfindung sind bestimmte neue sich drehende Rührvorrichtungen, die Verteiler enthalten, die den Flüssigkeitsstrom in der Mischkammer so lenken, daß der Mischvorgang sehr gleichmäßig verläuft.

Ein weiteres Kennzeichen der Erfindung ist ein neues Ver Schlußsystem, das es verhindert, daß der Strom des flüssigen mischpolymerisierbaren Stoffes aus der Mischkammer über die Welle des Rührwerks hinwegfließt.

Im folgenden sollen an Hand der Zeichnungen einige typische Ausführungsformen der Erfindung veranschaulicht werden.

Fig. 1 ist hierbei eine vereinfachte Ansicht, teils im Aufriß und teils im Schnitt, einer für das Verfahren geeigneten Mischvorrichtung.

Fig. 2 ist ein Schnitt durch eine verstellbare Auslaßöffnung, die im Zusammenhang mit der Vorrichtung zu gebrauchen ist.

Fig. 5 zeigt einen Teilschnitt durch eine andere Vorriohtungsart, die eine strangpressenartige Auslaßöffnung mit veränderliohenQuerschnitt enthält.

Fig. 4 ist eine Teilansicht, etwa entlang der Linie IV-IV der Fig. 3 gesehen. .

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Fig. 5 ist ein Teilschnitt durch eine andere Art einer verstellbaren Öffnung.

Fig. 6 ist ein Teilschnitt durch einen noch weiter ausgearbeiteten verstellbaren Öffnungsmechanismus.

Fig. 7 stellt eine Teilansicht einer neuen Regulierung für die Öffnung dar.

Fig. 8 ist ein Aufriß eines Platten-Rührers.

Die in den Zeichnungen dargestellte Vorrichtung zur Herstellung von Schäumen umfaßt eine Mischkammer 10 mit einer senkrechten Wandung 11, die zylinder - oder kegelförmig gestaltet sein kann; in der vorliegenden Zeichnung ist die eigentliche Kammer zylindrisch und hat einen kegelförmigen Boden 12. Der Zylindermantel ist doppeltwandig, wie bei 14 gezeigt, und der Zwischenraum hat einen Einlaß 16 und einen Auslaß 17 zum Hindurchleiten eines Kühl mittels, z.B. Wasser, um innerhalb der Kammer 10 die gewünschten Temperaturen genau einhalten zu können.

Die Mischkammer hat oben eine an die Wandung 11 angeschweißte Deckelplatte 18, deren Enden nach außen ragen und einen Verbindungsflansch bilden, auf dem eine Zwischenplatte 21 liegt. Beide Platten 18 und 21 haben verhältnismäßig große, miteinander koaxiale Löcher 22, die zum Einführen der zu verschäumenden Stoffe oder? ihrer Bestandteile in die Mischkammer 10 eine Vorkammer bilden.

Eine untere Abschlußplatte 25, die am unteren Rand der Abdichtungskammer 24 für eine Welle 25 angeschweißt ist oder ein Ganzes mit ihr bildet, ist oberhalb der Platte 21 angebracht j und die drei Platten 18, 21 und 25 sind in üblicher Weise durch Bolzen oder Schrauben 26 fest miteinander verbunden. Zwischen den drei Platten 18, 21 und 25 können noch (hier nicht gezeigt) Abdichtungsringe eingelegt sein.

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Um das harzbildende Gemisch in die Mischkammer einzuführen, ist vom Rande her durch die Platte 21 ein Kanal 27 gebohrt, der in die von den Löchern 22 in den Platten 18 und 21 gebildete Vorkammer über der Mischkammer 10 mündet. Eine Leitung 28 ist mit diesem Kanal verbunden, die von einer Quelle eines flüssigen, harzbildenden Stoffes herkommt, der z.B. aus den weiter unten aus führlicher beschriebenen Polyestern und einem Monomeren, wie Styrol, bestehen kann. Ein Nadelventil 30, das einen Durchlaß 30a in dem Kanal.27 öffnet oder verschließt, kann auch vorgesehen sein. Ein derartiger Durchlaß trägt mit dazu bei, ein etwaiges Zurückfließen des Harzes aus der Kammer 10 zu verhindern. Wie aus den Zeichnungen hervorgeht, ist die Leitung 28 mit einem Entlüftungsventil 28a und mit einem schematisch dargestellten Zweiweghahn 29 versehen, der wahlweise so eingestellt werden kann, daß entweder durch die Leitung 31 die mischpolymerisierbare Harzbeschickung, oder aus einer Nebenleitung 32 zur Reinigung der Anlage eine Spülflüssigkeit, z.B. ein Lösungsmittel, in die Leitung 28 fließt. Eine Abzweigung 33 in der Leitung 28 mit einem Ventil 34 gibt die Möglichkeit, die .Spülflüssigkeit dieser aus dem Bystem zu entfernen. Man kann auch die Leitung 32 mit einem (nicht gezeigten) Durchlaß in der Platte verbinden, um die Spülflüssigkeit unmittelbar in die,Mischkammer zu leiten. Dieser Durchlaß wird vorzugsweise auch durch ein Nadelventil reguliert, das dem Nadelventil 30 entspricht.

Eine Vorrichtung zum Einleiten der gaserzeugenden Mittel und gegebenenfalls eines Katalysators für die Mischpolymerisation in das System besteht - wie die Zeichnung zeigt - aus einem Kanal 36,.der in die. Deckplatte 18 vom Rande her hin eingebohrt ist und.innen in einem Durchlaß 37 endet. Durch diesen Kanal fließt das flüssige Gemisch aus dem Katalysator und dem zur Schaumbildung nötigen Zusatz in die Kammer 10. Der Strom des Katalysators xind des schaumbildenden Mittels kann durch eine entsprechende Nadel in einem Ventil 38 reguliert werden. Das aus dem Katalysator und dem gaserzeugenden Mittel bestehende Gemisch fließt aus einer. Leitung 39, die Zweigleitungen*4-1 und 42 enthält, in den Kanal 36* Die Ver-...... zweigung 4I ist für die Zuführung eines gaserzeugenden Mittels, z.B. einer flüssigen Halogenkohlenstoff-Verbindung, wie CC1,F oder

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pFo j nach der Leitung 39 vorgesehen. Me Verzweigung 42 kann dazu dienen, dem System ein verflüssigtes Gas, z.B. Kohlendioxyd, zuzuführen. Die Ventile 43 und 44 in. den Verzweigungen und 42 dienen dazu, die Mengen der gaserzeugenden Mittel zu regulieren. Vorzugsweise mißt man dem System die Beschickung mit den Flüssigkeiten in die Beschickungsleitungen 28 und 39 für die Mischkammer 10 zwangsläufig zu, z.B. durch eine zwangsläufig betätigte Getriebepumpe 45» deren Dosiergeschwindigkeit in bekannter Weise reguliert werden kann und die eine gleichmäßige Beschickungsgeschwindigkeit beibehält. Es ist auch zu sehen, daß die Verzweigung 42 ein Ventil enthält, z.B. ein Entlüftungsventil oder ein Rückschlagventil 46, um ein Zurückströmen von Flüssigkeiten durch das System zu verhindern, wenn der Druck in der Mischkammer 10 zu hoch werden sollte. Die Leitung 39 ist mit einer Quelle für den Katalysator verbunden, z.B. über eine Abzweigung 47» durch die bekannte Mischpolymerisationskatalysatoren zufließenj der Strom der Flüssigkeiten durch die letztgenannte Leitung wird durch ein Ventil 48 reguliert. In dem System ist ferner noch ein Rückschlagventil 49 vorgesehen, um ein unbeabsichtigtes Zurückströmen der Flüssigkeiten durch das System zu verhindern, wenn der Druck in der Mischkammer zu groß werden sollte.

Aus der Zeichnung geht hervor, daß der Einlaß für das gaserzeugende Mittel und den Katalysator vorzugsweise etwas niedriger als für das Harz liegt. Dies ist deshalb zweckmäßig, weil es dazu beiträgt, das katalysatorhaltige Gemisch von der Ab dichtungskammer 24 und deren Dichtungen fernzuhalten und so die Gefahr von Verschmutzungen der Dichtungen oder der Mündungen der Zuleitungen in die Abdichtungskammer durch vorzeitiges Erstarren des verharzbaren Gemisches zu verringern, das etwa versehentlich aus der Kammer nach oben entweichen könnte.

Die Leitung 47 enthält weiterhin eine Abzweigung 511 zu einem Nadelventil 52 führt, das mit einer Leitung 53 verbunden ist, deren (nicht gezeigte) Mündung in den Unterteil der Kammer führt. Durch entsprechende Regulierung des Ventils 48 und des

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Nadelventile 52 kann man den Zufluß des Katalysators nach dem oberen und dem unteren Teil der Mischkammer beliebig verteilen. Mitunter ist es vorteilhaft, den gesamten Katalysator entweder in den Oberoder in den Unterteil der Kammer 10 zu geben; es kann aber auch von Vorteil sein, jeweils einen Teil in die beiden Teile der Kammer 10 zu leiten. Es können auch noch zusätzliche Verbindungen vorgesehen sein, um den Katalysator etwa auch noch in die mittlere Zone der Mischkammer einführen zu können.

Natürlich kann man die verschiedenen Bestandteile der Schaummasse, nämlich den Polyester, das Monomere, das gaserzeugende Mittel und den Katalysator auch durch getrennte, nicht verzweigte Leitungen, die jeweils durch Ventile reguliert werden, in die Mischkammer 10 einleiten.

Die Leitung 51 kann auch noch eine Abzweigung 55 enthalten, aus der man das gaserzeugende Mittel und/oder den Katalysator durch über das Nadelventil- 52 der Mischkammer 10 zuleiten kann. Je nach Stellung der Ventile 51a und 55s- kann man bestimmen, aus welcher Leitung (51 oder 55) dem Nadelventil 52 Flüssigkeit zufließen soll.

Zum Abdichten der Welle 25 sind verschiedene Arten von Abdichtungen verwendbar? viele von ihnen sind in der Technik bekannt. Sie können einfache Dichtungen sein} in diesem Fall läuft die Dichtung in einem Bad aus Harz aus der Mischkammer und wird dadurch gleichzeitig gekühlt. Der Einlaß für den Katalysator in die Kammer 10 sollte dann ein gutes Stück unterhalb der Dichtungszone liegen, um eine Berührung zwischen der Dichtung und dem Harz zu vermeiden, nachdem dieses mit dem Katalysator in Berührung gekommen ist. Die einfachen Dichtungen können ganz oder halb oder auch gar nicht ausgeglichen sein, wie leicht zu verstehen ist. Zur Erläuterung sind hier ein Paar im Abstand voneinander angebrachter Dichtungen und Vorrichtungen gezeigt, um eine Flüssigkeit unter Druck einzuführen. Hierbei sind Leitungen vorgesehen, um in dem zwischen den Dichtungen befindlichen Raum eine Flüssigkeit unter Druck umlaufen zu lassen. Die Abdichtungskammer 24 hat also einen Einlaß 56 für ein Kühlmittel! dieses Mittel steht vorzugsweise unter einem Druck, der erheblich (z.B. um 0,7 - 14 Kg/cm ) über

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demjenigen liegt, der in der Mischkammer 10 herrscht, um ein Entweichen des sehaumbildenden Gemisches aus dieser Kammer rings um die Antriebswelle herum zu verhindern. Als Kühlmittel kommen Wasser oder andere flüssige Mittel in Frage, etwa Glykole oder selbst halogenierte Kohlenwasserstoffe, z.B. CC1,F oder CCl₂F₂. Die Leitung 56 kann, wie hier gezeigt, mit einem Manometer 57 versehen sein, um den Druck des Kühlmittels beobachten zu können. Die Leitung 56 ist ferner mit einem Überdruckventil verbunden, das hier schematisch mit 58 bezeichnet ist. Es dient dazu, den Flüssigkeitsstrom nach der Kammer im Falle einer etwaigen Verstopfung dieser Kammer abzuleiten. Eine solche Verstopfung kann z.B. durch unvorhergesehenes Eindringen des mischpolymerisierbaren Gemisches aus der Mischkammer nach oben bis rings um die Welle 25 und an schließende Erstarrung entstehen. Das Entlastungs-Ventil ist weiterhin mit einer Leitung 59 verbunden, durch die das Kühlmittel abgeleitet werden kann, wenn der Druck in der Kammer 24 zu sehr ansteigen sollte. Zu den (hier nicht gezeigten) Vorrichtungen zur Versorgung mit Kühlmittel kann auch eine übliche Kolbenpumpe gehören, die mit einem (ebenfalls nicht gezeigten) Zwischenbehälter verbunden ist, der den Strom der Flüssigkeit von der (nicht gezeigten) Kolbenpumpe her nach der Kammer 10 unter praktisch gleichbleibendem Druck halten soll. Das Kühlmittel wird aus der Dichtungskammer 24 durch eine , Leitung 61 abgeleitet und kehrt nach dem ursprünglichen Vorrats behälter dafür zurück, so daß ein ununterbrochener Umlauf vorliegt. Die Rührwerkswelle 25 geht auf der einen Seite abwärts durch die Abdichtungskammer, wobei die innerhalb der Kammer 24 angeordneten üblichen Dichtungen (oben und unten) 64 und 66 einen dichten, flüssigkeitsdichten Verschluß an der Welle ergeben, und zwar sowohl über der Kammer 24 sowie auch an der Eintrittsstelle der Welle in die Mischkammer 10. Da die Dichtungen von üblicher Art sind, brauchen sie hier nicht im einzelnen beschrieben zu werden.

Die in der Kammer 24 unter Druck stehende Flüssigkeit kühlt die Dichtungen während des Betriebes und verhindert, daß sich die um die Dichtungen gelegenen Bereiche stärker erwärmen. Der Druck, der hier höher ist als in der Kammer 10, verhindert auch zwangs läufig ein Zurückströmen der Flüssigkeiten aus der Kammer 10 durch die unterste Dichtung.

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Ea versteht sich, daß viele der im Handel erhältlichen mechanischen Dichtungen für umlaufende Wellen so ausgezeichnet sind, daß bei ihnen kein Gegendruck erforderlich ist, um Verluste durch Hochsteigen des Inhalts der Kammer 10 nach oben zu ver hindern» Bei Verwendung derartiger Dichtungen braucht man das Kühlmittel lediglich durch die Kammer 24 strömen zu lassen, ohne daß dabei ein besonders hoher Druck nötig ist. Steht die Kammer 24 nicht unter Druck, so kann man nach Belieben die obere Dichtung 64 beibehalten oder auch weglassen. Dafür sind sog. ausgeglichene oder auch nicht oder halb ausgeglichene Dichtungen brauchbar.

Der Oberteil der Welle 25 ist in einem Zapfen- oder Lauflager 67 bekannter Art gelagert, das zur besseren Erläuterung hier so gezeigt wird, daß es mit einer Stütze 68 vereinigt oder an ihr befestigt ist. Der Unterteil des Lagers trägt einen Befestigungsflansch 69» der oberhalb eines Deokflanschs 7I der Dichtungskammer 24 liegt. Schrauben 72 verbinden die Planschen 69 und 7I und be festigen so die Mischanlage an dem Lager 67.

Die mit 74 bezeichnete Rühranlage umgibt das untere Ende der Antriebswelle 25 und kann von beliebiger, zum Rühren von flüssigen Gemischen aus ungesättigtem Polyester, Monomeren, einem gaserzeugenden Mittel und Katalysator und zum Bewegen dieser Gemische durch die Kammer 10 naoh unten geeigneter Art sein. Nachstehend sei ein solches Rührwerk näher erläutert« ·

Es besteht aus einem mit Stiften besetzten oberen Abschnitt mit stiftförmigen Flügeln 76, die durch den Unterteil der Welle 25 hindurchgesteckt oder in anderer Weise an ihr befestigt sein können und kräftig wirbelnd arbeiten, so daß sie die verschiedenen Bestandteile des schaumbildenden Gemisches auf ihrem Wege durch die Kammer nach unten innig durchmischen.

Um den Misohvorgang zu verstärken, können eine oder mehrere Verteilerplatten fest auf der Welle 25 angebracht sein. Eine dieser Platten, die sich unmittelbar oberhalb der stiftförmigen Flügel 76 befindet, wird hier mit 77 bezeichnet, während eine andere Platte 78 von derselben Art unmittelbar unterhalb der stiftförmigen Flügel

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sitzt. Man kann beliebig viel derartiger Verteilerplatten vorsehen} sie haben vorzugsweise jeweils eine Anzahl von Schlitzen oder Löchern, z.B. 79» um das Plussigkeitsgemisch abwärts durch die Kammer fließen zu lassen. Während dies geschieht, verteilt sich die Flüssigkeit in der Kammer sehr gründlich, wobei alle Bestandteile von ihr heftig zerschlagen werden.

Unterhalb der Verteilerplatte 79 sitzt ein Rührelement 81, das auf das Flüssxgkeitsgemxsch eine starke Abscherwirkung übt, Zu diesem Zweck enthält dieser Abschnitt in der Mitte einen Kern 82 mit zahlreichen Graten oder Hippen 85, die spiralförmig um ihn herum verlaufen. Biese Rippen können, wie hier gezeigt, auch Kerben 84 enthalten, die sich in Abständen voneinander entlang der Rippen befinden. Derartige Kerben können manchmal eine noch gründlicherer Durcharbeitung des Gemisches ermöglichen. Der Abstand zwischen den Rippen und der Innenwand der. Kammer 10 ist vorzugsweise ziemlich gering, z.B. nur etwa 0,25 mm. Hierdurch erreicht man, daß das in der Kammer nach unten fließende Flüssigkeitsgemisch einer starken Scherwirkung ausgesetzt wird. Für eine sehr gründliche Verteilung der verschiedenen Bestandteile des Gemisches erwies es sich als besonders vorteilhaft, auf dem Kern 82 auch noch ijxne oder mehrere peripherisch verlaufende Grate oder Rippen 86 anzubringen und diese Grate oder Rippen sind ebenfalls so bearbeitet oder in anderer Vieise hergestellt, daß nur ein sehr geringer Spielraum zwischen ihnen und der Kammerwand verbleibt. Diese Grate haben die Aufgabe, den zwischen den Rippen durch die Rillen nach unten fließenden Strom des flüssigen Gemisches zu unterbrechen und auf diese Weise eine gründlichere Wiederverteilung des Gemisches zu erreichen. In Abb. 1 ist nur eine einzige solche peripherie Rippe eingezeichnet. Natürlich kann praktisch jede beliebige Rippenzahl vorhanden sein.

Aus der Zeichnung geht hervor, daß der Kern 82 auf einem plattenförmigen Element 87 ruht, das in einem halbkugelförmigen Vorsprung 88 endet, der bis nahe an die Wände des kegelförmigen Bodimteils 12 nach unten reicht und wie eine Mutter auf das untere Ende der Welle aufgeschraubt sein kann. Gegebenenfalls kann man auch

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noch die Mutter 88 mit Stiften oder Rührflügeln 89 versehen, um den Mischvorgang auch im Unterteil der Kammer 10 fortzusetzen.

Aus der Zeichnung ist ersichtlich, daß der Bodenteil 12 ganz unten ein Loch hat, in dem ein Stopfen 90 sitzt, der einen zylindrischen Hohlraum 91 'mit verhältnismäßig großen Durchmesser enthält. Der große Durchmesser macht es möglich, daß das flüssige Gemisch mit ganz wenig Reibung und demgemäß auch mit sehr geringem Druckver lust, in die Auslaßöffnung oder -bohrung strömt. Das untere Ende des Hohlraumes 91 hat eine verengte Auslaßbohrung 95» die den Hauptgegendruck in der Mischkammer aufrechterhalten soll. Dieser Druck soll praktisch über dem Dampfdruck des den polymerisierbaren Bestandteilen beigemischten gaserzeugenden Mittels liegen; er hängt natürlich von dem jeweils verwendeten gaserzeugenden Mittel selbst, der Viskosität des Gemisches, der Kapazität des Mischers und ähnlichen voneinander unabhängigen Veränderlichen ab, so daß es nicht möglioh ist, bestimmte allgemeingültige Vorschriften zu geben. Man kann nur sagen, daß die Abmessungen derart sein sollen,· daß unter den jeweiligen Betriebsbedingungen immer ein angemessener Gegendruck in der Kammer 10 besteht. Ist der Gegendruck ausreichend, so. wird das Gemisch in Form eines ziemlich einheitlichen Strahles ausgestoßen, der sofort einen Schaum von sehr gleichmäßiger Beschaffenheit mit einheitlich großen Bläschen ergibt. Dieser Schaum gleioht Rasiercreme-Schaum, der etwa durch eine Düse aus einem unter dem Druck eines flüohtigen Halogenkohlenwasserstoffes stehenden Behälters ausgestoßen wird. Ist der Druck zu gering, so schäumt das Gemisch zu früh, nämlich schon in der Mischkammer 10$ dadurch wird das Schaumgefüge zerstört und es treten große Blasen oder andere Fehler auf.

Oft ist es vorteilhaft, eine Reihe von Einsatzstopfen 90 ^fflit Auslaßbohrungen von verschiedenen abgestuften lichten Weiten vorzusehen, so daß man im Betrieb je nach den auftretenden Bedingungen die geeignete Größe auswählen kann. Der Bodenteil 92 sollte Vorzugs weise verhältnismäßig dünn sein, damit der Druckabfall der Flüssigkeit dort niwht zu groß ist, wenn sie sich noch innerhalb der öffnung

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befindet. Das Verhältnis zwischen der Stärke des Bodenteils und dem Durchmesser der Auslaßbohrung sollte vorzugsweise zwischen etwa 1:1 und 5*1 liegen.

Abb. 2 zeigt die Bauart einer Auslaßöffnung, bei der der Innendurchmesser kontinuierlich verändert werden kann. Bei dieser Bauart ist ein hohler Stopfen 95 vorgesehen, dessen oberer, mit einem Gewinde versehener Abschnitt 95 in cL^en konischen Bodenteil 12 an dessen tiefster Stelle eingeschraubt werden kann. Das untere Ende des hohlen Stopfens wird z.B. durch einen Boden 97 verschlossen, der in der Mitte eine Bohrung 98 hat, die genau über einer in der Mitte eines Kissens 101 aus einem zusammendrückbaren Elastomeren, wie Kautschuk, angebrachter Bohrung 99 ^von gleichem oder größerem Durchmesser liegt.

Eine hutförmige Muffe 102 umgibt das Kissen und das untere Ende des Stopfens 95» auch sie hat unten eine Bohrung 103, die sich ebenfalls mit der Bohrung 99 in ct-^em Kissen deckt. Die Muffe hat an ihrem oberen Ende einen Plansch 104 und ein weiterer Flansch 106 sitzt außen auf dem Stopfen 95· Zwischen den beiden Flanschen ist ein verhältnismäßig dicker, aus einem Elastomeren, z.B. Kautschuk, hergestellter Ring eingesetzt, der zwischen den Flanschen zusammengepreßt werden kann. TJm die Flanschen auf dem Ring zusammenzuhalten und den Druck auf diesen ändern zu können, ist eine Muffe 109 vorgesehen, deren oberer Abschnitt ein flacher, über den Stopfen 95 passender Ring 112 und deren zylindrischer Teil 113 außen ein Gewinde trägt. Über diesee Gewinde ist eine Überwurfmutter 114 geschraubt, die mit ihrem ringförmigen Teil gegen die Unterseite des Flansches 104 der Muffe 102 drückt.

Dreht man die Flanschen 113 und 114» z.B. an den daran angebrachten Griffen 117 und 119 gegeneinander oder auseinander, so kann man die Lage der Muffe 102 in achsialer Richtung verändern, so daß der auf das Kissen 101 ausgeübte Druck größer oder kleiner wird. Durch das achsiale Zusammenpressen des Kissens ändert sich der Durchmesser der Bohrung 99 und dementsprechend auch der Gegendruck in der Kammer 10. Durch Erhöhung oder Verringerung des auf

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das Kissen 101 ausgeübten Druckes läßt sich der Durchmesser der Bohrung 99 verändern, so daß man in der Kammer 10 jeden beliebigen Gegendruck einstellen-kann.

Nimmt man für den Mischvorgang Kohlendioxyd oder ein anderes verflüssigtes Gas, so sollte der Druck für eine praktisch vollständige Absorption des Gases in der Flüssigkeit ausreichen, während sich diese in der Kammer befindet. Dient als gaserzeugendes Mittel eine Halogenkohlenstoff-Verbindung, so braucht das gaserzeugende Mittel in den Harzbestandteilen nicht ganz absorbiert.zu sein. Es genügt, wenn dieses Mittel in der flüssigen Phase lediglich in den Harzbestandteilen verteilt ist.

Der zur Erreichung des gewünschten Gegendrucks in der Kammer erforderliche Durchmesser der Auslaßöffnungen hängt natürlich auch von der Viskosität der in der Kammer befindlichen Flüssigkeiten ab. Hat das Gemisch eine Viskosität von etwa 6.000 bis etwa 11.000 Centipoisen (nach Newton), so reicht ein Bohrungsdurchmesser von etwa 1,2 mm für eine Ausstoßgeschwindigkeit von etwa 37 kg verharzbares Gemisch in der Stunde aus. Will man mit einer größeren Auslaßöffnung arbeiten, so kann die Viskosität das Gemisches höhar sein und der Durchsatz kann dabei noch so groß sein, daß der in der Kammer 10 herrsehende Druck über dem Dampfdruck des gaserzeugenden Mittels liegt. Es scheint keine genaue definierte obere Grenze für den in der Mischkammer 10 geeigneten Brück zu geben; aber sehr hohe Drucks sind natürlich wirtschaftlich und günstig» Gewöhnlich wählt man den Druck am testen nicht viel höher als denjenigen, der zur Erreichung eines zufriedenstellenden. Durchsatzes bei einer gegebenen Viskosität der Harzflüssigkeit erforderlich ist. Für dis Viskosität des Harzes besteht keine besondere obere Grenze, gewöhnlich wird sie etwa 100.000 Gentipoisen nicht überschreiten.

Manchmal kann die Verwendung thixotroper Gemische als als Harzbestandteile erwünscht sein. Unter der in der Mischkammer ausgeübten starken Scherwirkung verlieren diese ihre hohe Viskosität. Wenn diese Gemische jedoch durch die Auslaßöffnung geflossen sind, erlangen sie schnell einen großen Teil ihrer ursprünglichen Viskosi-

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tat zurück. Diese Wiederansteifung trägt mit dazu "bei, das Sas in dem schaumbildenden Gemisch zurückzuhalten. Bei Benutzung thixotroper Gemische kann die Harzbeschickung eine sehr hohe Anfangsviskosität haben, vorausgesetzt, daß diese Viskosität beim Rühren soweit zurückgeht, daß die Flüssigkeit durch den Auslaß fließen kann.

Natürlich ist die Stärke des Bodenteils 92» in d-^em sich die Auslaßöffnung befindet, und die Form der öffnung von großem Einfluß auf das Verhalten des Systems. Die Öffnung sollte so gestaltet sein, daß der Druck so schnell wie möglich abfällt und zwar so nahe wie möglich an derjenigen Zone liegt, wo das Gemisch in Berührung mit der Atmosphäre kommt. Bei größeren Wandstärken besteht die große Gefahr, daß der Druck während des Durchgangs der Flüssigkeit durch die Auslaßöffnung zu sehr sinkt, bevor die Flüssigkeit die Atmosphäre tatsächlich erreicht hat. Dies kann schädlich sein, nämlich wenn der Druck bis unter den Dampfdruck des gaserzeugenden Mittels sinken sollte, bevor das Gemisch aus der Auslaßöffnung herausgetreten ist - das Ergebnis ist ein grobes, unregelmäßiges Schaumgefüge. Hat der Boden die richtigen Ab messungen, so ist der Schaum gleichmäßiger feinzelliger Beschaffenheit. Hat die Auslaßöffnung ein kegelförmiges Längsprofil, so kann das Metall, in das sie hineingeschnitten wurde, sehr viel stärker sein, ohne' daß dadurch ein zu früher Druckabfall während des Durchgangs des Gemisches hervorgerufen wird. Die Öffnung muß also derart sein, daß der Ausstoß eines Gemisches von gegebener Viskosität und innerhalb der Kapazität der Anlage liegenden Drücken mit der gewünschten Geschwindigkeit möglich ist.

Das Rührwerk 74 kann gegebenenfalls auch durch Rührwerke anderer Bauart ersetzt werden, z.B. durch das in Abb. θ darge stellte Schaufelrührwerk, das aus einer Platte besteht, deren Breite dem Durchmesser der Kammer 10 entspricht. Oben enthält diese Platte eine V-förmige Kerbe 127 j sie wird auf das untere Ende der Welle ausgesteckt. Unten hat sie einige Löcher, z.B. bei 128, um das Durchmischen des Kammerinhalts zu erleichtern. Die hier gezeigte Vorrichtung zur Befestigung der Platte an der Welle 25 besteht aus

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einer Mutter 129, die ganz unten in der V-förmigen Kerbe 127 an die Platte angeschweißt oder auf andere Weise daran befestigt ist; mit dieser Mutter schraubt man die Platte auf das untere Ende der Welle auf.

Das aus der Auslaßöffnung 93 kommende mischpolymerisierbare Gemisch kann von Formen oder Behältern aufgenommen werden, in denen die schaumigen Gemische ihre endgültige Form und Größe erhalten. Zur Erläuterung ist in Fig. 1 eine Anlage gezeigt, zu der · ein Förderband 130 gehört, das von auf Wellen 132 laufenden Rollen 131 angetrieben wird. Das mischpolymerisierbare Gemisch kann entweder unmittelbar von dem Förderband aufgenommen werden, oder das Band trägt hintereinander aufgestellte Behälter, die beim Torübergang des Bandes gefüllt werden. AuS den Zeichnungen geht hervor , daß das Band seitliche Bandleisten 133 hat,, die das flüssige Gemisch zurückhalten, damit es nicht vom Band herunterfließt, bevor es ausreichend fest geworden ist.

Die Auslaßöffnung 93 ordnet man vorzugsweise dicht über dem Förderband I30 an, so daß der Strahl des flüssigen Gemisches gezwungen wird, sich seitlich auszubreiten, wenn er auf das Band trifft. Man kann die Verteilung auch durch Anbringung von Leitblechen, Schabern oder anderen Vorrichtungen unterstützen. Manchmal aber reicht auch ein aus einer einzigen öffnung austretender Strahl aus dem mischpolymerisierbaren Gemisch nicht aus, um einen genügend breiten Schaumstreifen herzustellen. Um diese Schwierigkeit zu vermeiden, kann man eine Reihe von Austrittsdüsen neben einander oder gestaffelt hintereinander anbringen, so daß die Ränder mehrerer nebeneinander abgelegter Streifen aus der schaumstoff bildenden Masse beim Sichausbreiten ineinanderfließen und ein praktisch einheitliches Schaumband bilden. Das Förderband kann beliebig lang sein, am besten so, daß eine ausreichende Verfestigung der mischpolymerisierbaren Gemische von der Abnahme darauf möglich ist. Das kann bei Zimmertemperatur geschehen oder auch durch Einwirkung von Wärme beschleunigt werden, wenn das bei dem jeweiligen mischpolymerisierbaren Gemisch nötig oder vorteilhaft ist. Zum Schluß zieht man den fertigen Streifen am Abnahmeende des Förderbandes ab -

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diese Stelle ist mit "ü" bezeichnet - und wickelt ihn auf Rollen auf oder schneidet Stücke bestimmter Länge davon ab.

In Abb. 3 ist eine andere Ausführungsform eines veränderlichen Mechanismussas für die Auslaßöffnung schematisch dargestellt, die sich für das Austragen des schaumstoffbildenden Gemisches aus der Kammer 10 eignet. Me hier dargestellte einfache Bauart mit Schieberventil besteht aus einem äußeren Gehäuse 120 mit einer daran befestigten Anschlußmuffe 120a, die auf das untere Ende eines Austrittsstutzens 121 aufgeschraubt werden kann, der sich einerseits am unteren Ende der Mischkammer 10 befindet.

Innerhalb des Gehäuses 120 liegt ein beweglicher Schieber oder ein Gleitelement 122,an dem eine gewöhnliche, mit einem Schraubengewinde versehene drehbare Ventilstange 122 b lose befestigt, die in bekannter Weise aus dem Gehäuse durch eine mit einem entsprechenden Gewinde versehene Bohrung 123 nach außen führt und dort an ihrem äußeren Ende ein Kurbelrad 123a trägt. Mit diesem Rad kann man die Stange drehen und dadurch sie und den Schieber 122 vor- oder rückwärts, quer zu der Anschlußmuffe 120a, bewegen. Durch den Schieber führt ein Durchbruch 124, der wie in der Zeichnung zu sehen, aus einem oberen, mehr oder weniger kegel- oder pyramidenförmigen Abschnitt und einem unteren verengten Abschnitt 124a besteht, so daß ein Auslaß mit bestimmtem Querschnitt entsteht. Seine Form ist derart, daß der Übergang von dem in der Kammer herrschenden Höchst druck zum Außendruck so plötzlich ist, wie es nur irgend möglich ist. Dieser Durchbruch kann jede beliebige Querschnittsform haben} sie kann rund, vier- oder, wie in Abb. 4 gezeigt, dreieckig sein und wirkt mit der entsprechend geformten Auslaßöffnung 125f Im Unterteil des Ventilgehäuses 120 zusammen . Bei dieser Bauart läßt sich, wie man sieht, die wirksame Größe der Öffnung je nach der Zugrichtung des Schiebers verringern oder vergrößern, wenn man den Schieber 122 durch die Ventilstange 122 b vorwärts oder rückwärts bewegt. Hierbei ist die Querschnittsform des Durchbruches in seiner ganzen Höhe gleichartig; d.h. die Winkel an den Ecken des Quer schnittes sind überall dieselben und ermöglichen dadurch einen gleich-

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mäßigen Durehflüö Und schaffen einheitliche Strömungsbedingungen für das schauabildende Gemisch, wenn es die Auslaßöffnung verläßt. Bei einer sehr brauchbaren Querschnittsform sind alle Winkel im Querschnitt mindestens annähernd rechte Winkel, doch sind auch andere Querschnittsformen möglich.

Ein wichtiges Kennzeichen aller in den Abb. 2, 5 und 4 dargestellten Bauarten von Auslässen für die Mischkammer liegt darin, daß man praktisch jeden Gegendruck innerhalb der Mischkammer unverändert halten kann, indem man die wirksame Querschnittsfläche der Auslaßöffnung entsprechend einstellt und daß dieser Druck erst dann wesentlich nachläßt, wenn das flüssige, schaumstoffbildende Gemisch ausgestoßen ist oder sich an einer Stelle befindet, wo es dem atmosphärischen Druck ausgesetzt ist. Eine vorzeitige Schaumbildung des Gemisches, die auf die Verflüchtigung der gaserzeugenden Mittel zurückzuführen ist, bevor das Gemisch aus der Öffnung ausgetreten.ist, läßt sich auf diese Weise verhüten. Jede vorzeitige Schaumbildung ist insofern schädlich, als das Rühren des Gemisches beim Ausstoßen das Schaumgefüge leicht zerstören kann, wenn die Schaumbildung bereits vor diesem Rühren weit fortge schritten ist, und so die Güte des fertigen Schaumes beeinträchtigt.

Beim Betrieb der Anlage kann man die in den Fig. 2, 5 und dargestellten Auslaßöffnungen so einstellen, daß praktisch j.eder beliebige Druck eingehalten werden kann, während die Beschickungsgeschwindigkeit der verschiedenen Bestandteile des schaumbildenden Gemisches in die Mischkammer 10 gleichzeitig auch etwa gleich blssibt, TIm sicher zu sein, daß die Beschickung bei einem beliebigen gegebenen Gegendruck innerhalb dar Mischkammer unverändert bleibt, sollten zwangsgesteuerte Dosierpumpen vorgesehen sein, um die verschiedenen Bestandteile des Harzes in dis Mischkammer zu bringen. Hierdurch erreicht man, daß die Beschickung immer mit oder annähernd derselben Geschwindigkeit in. dia Kammer 10 fließt, ohne Rücksicht auf den dort herrschenden Gegendruck, der von der Einstellung der Öffnungsweite abhängt. Die mit geringer Geschwindigkeit laufende Getriebepumpe 45 ist ein einfaches Mittel, um der Mischkammer zwangsläufig eine gleichmäßige Beschickung zuzumessen.

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Ähnliche zwangsläufig arbeitende Vorrichtungen zum Dosieren der Beschickung können auch für den Katalysator und die gaserzeugenden Mittel vorgesehen sein, die durch die Leitung 59 zufließen. Da diese Vorrichtungen von der gewöhnlichen Art sind, ist es nicht nötig, sie hier nochmals zu erläutern.

Is versteht sieh, daß man beim Betrieb der Anlage die Dosierpumpen so einstellen kann, daß die aus dem Harz oder din anderen schaumbildenden Bestandteilen bestehende Beschickung der Mischkammer mit einer beliebigen, vorher festgelegten Geschwindigkeit zufließt, die der Größe der Anlage oder dem gewünschten Durchsatz entspricht. Darauf stellt man die Auslaßöffnung am unteren Ende der Kammer sorgfältig ein, bis ein ausreichend hoher Gegendruck erreicht ist, um eine Bläschenbildung innerhalb der Mischkammer praktisch zu verhindern. Den aus dem schaumbildenden Gemisch bestehenden Strom S läßt man dann sich durch die Öffnung plötzlich von einem Druck, der hoch genug ist, um eine Bläschenbildung zu verhüten, bis auf etwa Normaldruck entspannen; das gaserzeugende Mittel verflüchtigt sich dabei sofort oder entweicht in das Gemisch und bildet den Schaum, wenn das Gemisch aus der Öffnung heraustritt oder die tragende Oberfläche, z.B. das Förderband 130, berührt. Anschließend polymerisieren sich die Harzbestandteile und bilden einen festen Kunstharzschaum.

Abb. 5 zeigt den Bau einer Auslaßöffnung der Mischkammer, die innerhalb bestimmter Grenzen in der Lage ist, sich von selbst zu erweitern, wenn der Druck in dem System steigt oder sich entsprechend zu verengen, wenn er fällt. Hierbei ist ein Stutzen, z.B. der-Stutzen 140, unten an die Kammer 10 angeschraubt. Ein Stopfen 141 aus einem Elastomeren, z.B. aus Kautschuk, wird nun nahe dem unteren Ende des Stutzens eingesetzt und z.B. durch Vulkanisieren, dauerhaft an den Stutzwänden befestigt. Der Stopfen hat in der Mitte eine sich nach unten verjüngende Bohrung 142, die - wenn sich der Stopfen in entspanntem oder unbelastetem Zustand befindet auf einen Durchmesser verengt ist, der kleiner ist als derjenige, der mindestens nötig ist, wenn der ganze Durchsatz aus dem Mischer entweichen soll. Fließt jedoch das schaumbildende Gemisch mit einer bestimmten Geschwindigkeit in die Kammer 10 ein, so entsteht ein

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Druck, der den liittelabschnitt des Stopfens alsbald zwingt, sich nach unten auszuweiten, so daß ein radikaler Druck auf den Kunst stoff in einer um die Bohrung gelegenen Zone ausgeübt wird, wodurch sich der Durchmesser der Bohrung erweitert und so den Druokanstieg ausgleicht.

Die Zeichnung zeigt auch noch eine Vorrichtung zum Regulieren des Widerstandes des Stopfens gegen eine Änderung der Bohrungsweite. Diese Vorrichtung besteht aus einer Kappe 143 mit einer ringförmigen Aussparung 144» die eine senkrechte Gleitbewegung auf dem unteren Ende des Stutzens 140 zuläßt. Die Innenwand 145 der Kappe ist nach innen gewölbt und enthält am oberen Rande eine abgerundete Lippe 146, die um die Austrittsöffnung I42 herum ein Loch 147 bildet, dessen Durchmesser wesentlich größer ist als der der Austrittsbohrung. Aus der Zeichnung ist zu sehen, daß die Unter seite des Stopfens I4I in einer unmittelbar neben der Austrittsöffnung 142 gelegenen Zone 142a die Oberseite der Lippe I46 nicht berührt, so daß sich dort der Kunststoffstopfen unter dem Druck des schaumbildenden Gemisches nach unten biegen kann und die Bohrung dem Druck entsprechend weiter wird. Verstellt man die Kappe nach oben oder unten, so ändert sich der Widerstand des Stopfens gegen den Druck der in der kammer befindlichen Flüssigkeit und es ent steht der gewünschte Gegendruck. Gegebenenfalls kann man auch den mit A bezeichneten kreisförmigen Bereich des Stopfens an der Lippe befestigen, z.B. durch Anvulkanisieren, so daß die Kappe - falls es die Arbeitsbedingungen erfordern - nach unten verstellt und der Stopfen unter weitere Spannung gesetzt werden kann, zu derjenigen hinzukommt, die der nach unten gerichtete Druck der Flüssigkeit in der Kammer 10 erzeugt. Hierdurch wird die Vorrichtung sehr anpassungsfähig und genügt dadurch den verschiedensten Verfahrensbedingungen.

Auf der Außenseite I48 der Kappe sitzt ein Flansch 149 inner halb eines drehbaren Ringes 151, der oben wie eine Überwurfmutter über einen um den Stutzen 140 herum laufenden Flansch 152 geschraubt ist, so daß er durch Drehen in der Senkrechten verschiebbar ist. Um die entsprechende Bewegung auf die Kappe zu Übertragen, ragt ein ' Flansch 155 von dem Ring 151 ins Innere und erfaßt von oben den Flansch I49f ein zweiter Ring 155 liegt innerhalb des Ringes I5I

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unter dem Plansch 149 imcL wird z.B. durch ein Schraubgewinde oder von Haltesehrauben I56 festgehalten, die in entsprechenden Gewindebohrungen in dem Ring I5I nahe dessen unteren Ring sitzen und so eine feste Verbindung zwischen dem Ring 151 und dem Plansch 149 herstellen. Ein an dem Ring außen angebrachter Griff 157 er möglicht es, ihn zu drehen und dadurch die Höhe der Kappe 143 zur Regelung des Durchmessers der Bohrung 142 so einzustellen, daß in der Kammer 10 der gewünschte Gegendruck entsteht.

Wenn die Bohrung einmal so eingestellt ist, paßt sie sich dann später leicht dem auftretenden Druckschwankungen von selbst an und gleicht geringe nach oben oder unten auftretende Druck Schwankungen aus, die bei einer gegebenen Beschickungsgeschwindigkeit eines bestimmten Gemisches auf Viskositätsänderungen des Gemisches zurückzuführen sind.

Abb. 6 zeigt eine noch etwas weiter ausgearbeitete Ausführungsform einer Ausstoßvorrichtung, die ebenfalls Einrichtungen enthält, um den Durchmesser der Auslaßöffnung selbsttätig so einzu stellen, daß in der Mischkammer 10 ein vorher festgelegter Gegendruck aufrechterhalten wird. Diese Vorrichtung besteht aus einem Anschlußstück I6O, das an der tiefsten Stelle des Bodenteils 12 der Kammer eingeschraubt ist. Unten in dem Anschlußstüok sitzt ein Stopfen Ιοί aus einem Elastomeren, z.B. aus Kautschuk, mit einer Bohrung, die sich sowohl von oben wie auch von unten her konisch verengt und etwa in der Mitte ihren kleinsten Durchmesser hat. Um dem Stopfen eine erhöhte achsiale Dehnbarkeit zu verleihen, hat er außen eine perimetrisch verlaufende Nut 163, <iie - »ie aus der Zeichnung hervorgeht - im Querschnitt V-förmig ist, jedoch gegebenenfalls auch einen anderen Querschnitt haben könnte. Der obere Schenkel I64 des Stopfens ist z.B. durch ein Bindemittel oder durch Vulkanisieren, mit der Innenwand des AnschlußStückes I60 fest verbunden, und in ähnlicher Weise der untere Schenkel I65 an einer waagerechten Platte 166 aus Stahl, Aluminium oder ähnlichem Metall, die in der Mitte ein Loch 167 hat. Dieeee loch ist konzentrisch mit der Bohrung 162 des Stopfens, hat jedoch einen erheblich weiteren Durchmesser, so daß tas flüssige Garnison beim Austritt normalerweise das Metall

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nicht berührt. Aus der Zeichnung geht hervor, daß die Bohrung verhältnismäßig eng ist. Ihr Durchmesser sollte etwas kleiner sein als einer, der einem beliebigen, dem verwendeten flüssigen Gemisch ähnlichen Gemisch den Durchgang aus dem System ohne Entstehung eines Gegendrucks darin gestattet und auch ausreicht, um eine vorzeitige Blasenbildung z.u verhindern. Setzt jedoch der Strom der flüssigen Beschickung in die Kammer ein und steigt der Druck darin an, so breitet sich der Stopfen nach unten aus, der Durch messer seiner Bohrung wird größer und damit begrenzt er die Drucksteigerung in dem System.

Eine Vorrichtung zum Regulieren des StopfenwiderStandes gegen die Ausbauchung, die nötig ist, um unter den wechselnden Betriebsbedingungen die erforderliche Weite der Bohrung zu erreichen, besteht aus einer Einrichtung zum Regulieren der Auf- oder Abwärtsbewegung der unteren Platte 166 mit der diese auf Druckänderungen im System anspricht. Zu diesem Zweck trägt das Anschlußstück l60 außen einen verhältnismäßig starken, massigen Flansch 168,auf den eine Überwurfmutter I69 aufgeschraubt ist, um eine etwa nötig werdende Parallelverschiebung in der Senkrechten zu ermöglichen. Ein innerer ringförmiger Plansch 17I bildet den Boden der Überwurfmutter und trägt ganz innen noch einen nach oben gerichteten Flansch 172, der zusammen mit dem zylindrischen Teil der überwurfmutter eine ring' formige Rinne I75 bildet, in der eine Schicht 174 aus Abrollkugeln liegt, die eine Dichtungsscheibe 176 tragen, deren Drehung beim Drehen der Überwurfmutter leicht verhindert werden kann. Eine Spiralfeder 177 ist zwischen der Dichtungsscheibe und dem Boden der Platte 166 eingeklemmt1 durch entsprechende Einstellung der Überwurfmutter läßt sich ihre Spannung gegen den auf den Stopfen I6I nach unten ausgeübten hydrostatischen Druck einstellen. Ein Griff außen an der Überwurfmutter I69 erleichtert esj sie zu drehen und auf diese Weise höher oder tiefer zu stellen, um den durch die Spiralfeder 177 ausgeübten Druck zu verändern.

Es ist ersichtlich, daß die Einstellung des von der Feder gegen den Boden der Platte I66 ausgeübten Druckes, das einzige Mittel zum Ausgleichen etwaiger wesentlicher Änderungen der Verfahrensbedingungen darstellen kann, z.B. von Viskos!tätsänderungen der

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im System befindlichen Flüssigkeiten. Wie gezeigt wurde, kann man jedoch hierfür auch Vorrichtungen einschalten, die unmittelbar auf den im System herrschenden hydrostatischen Druck an sprechen und so dazu beitragen, den Schub der Feder 177 auszugleichen. Eine derartige Vorrichtung kann z.B. ein dehnbarer Schlauch 179 aus einem elastischen Kunststoff sein, der zwischen den konzentrischen, im Abstand voneinander liegenden, nach oben gerichteten Flanschen 181 und 182 auf der Oberseite der Platte 166 eingelegt ist. Der Flansch 182 reiGht nach oben bis in die Ringnut 183 auf der Unterseite des Flansche 168, und ebenso auch der Flansch 181 bis in eine Ringnut, die durch die Innenwand des zylindrischen Teils der Überwurfmutter I69 und einen vorspringenden Absatz des Flansches I69 gebildet wird.

In den Schlauch 179 leitet man nun durch eine Bohrung 186 in dem Flansch I68 eine unter Druck stehende , aus einer Leitung 187 kommende Flüssigkeit. Die erwähnte Leitung steht ihrerseits mit einer elastischen Kammer 188 in Verbindung, die eine auf Druck ansprechende Wandung hat. Die elastische Kammer liegt in einem glockenförmigen Gehäuse I89, das in eine Abzweigung I9I des Anschluß-Stücks I60 eingeschraubt ist} ihre Wandung ist auf einer Seite dem im Oberteil des AnschlußStücks I60 befindlichen flüssigen Gemisch zugekehrt. Wegen seiner Elastizität spricht dieser Teil der Wandung auf Druckschwankungen der Flüssigkeit in dem Anschlußstück an und überträgt diese Schwankungen durch ein Druckmittel (vorzugsweise . eine Flüssigkeit) über die Leitung 187 und die Bohrung 186 nach dem Schlauch 179. Sobald der Druck in der Kammer 10 ansteigt, dehnt sich auch der Schlauch 179 stärker und stärker aus. Ist der Druck, der von dem Sehlauch 179 und den gegen die Oberseite des Stopfens drückenden flüssigen Gemisch gemeinsam ausgeübt wird, stark genug, um den Widerstand der Feder 177 ^zu überwinden, so verschiebt sich die Platte 166 nach unten, baucht den Stopfen I6I aus und ver größert so den Durchmesser der Bohrung 162. Durch richtige Einstellung des von der Feder 177 nach oben ausgeübten Druckes (durch Drehen der Überwurfmutter I69) läßt sich die Platte 166 soweit nach unten führen, daß sich die Bohrung 162 bei einem beliebigen, vorher festgelegten Gegendruck erweitert.

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Dieses System hat den Vorteil, daß hier Mittel vorgesehen sind, die zur selbsttätigen Regulierung der Bohrungsweite auf den im System herrschenden hydrostatischen Druck ansprechen, selbst dann, wenn die dem Stopfen innewohnenden Eigenschaften mit den Verfahrenseigenschaften des Systems als Ganzes nicht übereinstimmen und die in der Kammer 10 den richtigen Verfahrensdruck von selbst aufrechterhalten. Ist der Druck in Schlauch 179 nicht erforderlich, um das Ausbauchen des Stopfens 161 zu unterstützen, so kann der gohlauoh 187 z.B. durch ein Ventil I92 abgesperrt werden, so daß er tatsächlich aus dem System ausgeschaltet ist. Besteht der Stopfen 161 aus einem verhältnismäßig starren Elastomeren, 8.0 kann es auch sein, daß die Feder 177 nur wenig oder gar keinen Druck auszuüben braucht. Hat der Stopfen aber nicht genau die erforderliche Elastizität - ein Zufallsergebnis, das oft schwer zu treffen ist - so ist die Hilfe durch den Schlauch 179 nötig, um den Stopfen ausreichend zu erweitern und so im System den günstigsten Gegendruck einzustellen.

Abb. 7 veranschaulicht ein System, bei dem ein Schiebeventil für die Auslaßöffnung, wie es z.B. in Abb. 3 gezeigt wird, selbsttätig reguliert werden kann. Die Gleit- und Auslaßschieber-Bauart, bei der Ausführungsform nach Fig. 7t kann identisch sein mit mit der anhand von Fig. 3 beschriebenen und besteht aus einem Ventilkörper 200 mit einer Stange 201, die zum Regulieren der Lage des Schiebers nach innen oder außen gleiten kann. Die Stange ist an ihrem äußeren Ende mit der (nicht gezeigten) elastischen Membran einer membranartigen Ventilbetätigungs-Vorrichtung 205 befestigt. Diese Vorrichtung wird durch eine Flüssigkeit betätigt, die durch eine Leitung 204 zu- oder abfließt, die ihrerseits mit einer geeigneten Abzweigung der Leitungen 39 oder 5I» durch die die Beschickung mit dem Gas oder den gaserzeugenden Zusätzen der Kammer 10 zufließt, in Verbindung steht. Gegebenenfalls kann ein selbsttätiges Kontroll oder Relaisventil 205 J&i-t einer Druokzuleitung 205a in die Leitung 204 vor die Membranventilvorrichtung 203 eingeschaltet sein. Diese Ventile können von üblicher Bauart sein. Sie setzen geringe Druckänderungen in der Mischkammer 10 in solche um, die zur Betätigung des Membranvehtile geeignet sind. In. der Zeichnung beateht eine . Verbindung nach der Leit.vin§; 42 j es können aber auch solche nach

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anderen der Leitungen 39» 41» 42 oder 51 gehen. Ändert sich also der. Druck in der Kammer, so wird die Bohrungsweite im Ventil von selbst eingestellt, und damit ändert sich auch der Druck in der Mischkammer.

Die hier beschriebenen Anlagen eignen sich zum Mischen verschiedener viskoser Stoffe unter Druck. Die Erfindung ist deshalb in bestimmten Ausführungsformen nicht auf das Zumischen von Katalysatoren, gaserzeugenden Zusätzen und sonstigen Bestandteilen zu schaumbildenden Gemischen, wie ungesättigten Polyestern, Monomeren und gasbildende Mittel, beschränkt. Sie ist jedoch besonders geeignet zur Anwendung in diesem Gebiet. Ein anderes Gebiet, auf dem sie ebenfalls anwendbar ist, umfaßt die Herstellung von Gemischen zur Herstellung schaumiger Polyurethanharze, z.B. zur Herstellung von Gemischen, die aus einem Polyisocyanat und einem Oxygruppen enthaltenden Polyester bestehen.

Es folgt nun ein Beispiel für ein derartiges, aus Polyester, Monomeren,- gaserzeugenden Mitteln und Katalysator bestehendes Gemisch.

Beispiel ι

Der Polyesterbestandteil wurde durch Veresterung der folgenden Bestandteile erhalten:

Mol

Isophthalsäure 4

Triäthylenglykol 9,7

Maleinsäureanhydrid 6

Die zur Herstellung des Polyesters erforderliche Umsetzung setzte man vorzugsweise so lange fort, bis die Hydroxylaithl zwischen 0 und 20 lag und eine Säurezahl von 34 erreicht war *

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Der Polyester enthielt auch eine geringe Menge eines Ge lierungsinhibitors, nämlich 0,015 $ Hydrochinon. Diesen Bestandteil fügt man entweder in der Wärme zu, oder kocht ihn in das Gemisch ein. Seine Menge kann schwanken, z.B. zwischen 0,001 und 0,1 Gew.fo. Er könnte durch andere phenolartige Gelierungsinhibitoren ersetzt werden, z.B. durch 3-Isopropyl-brenzkatechin oder tert. Butylbrenzkatechin. Man könnte auch ein Salz einer quater nären Ammoniumverbindung und eine starke Mineralsäure nehmen, z.B. Trimethylbenzylchlorid oder Misobutyl-phenoxyäthoxyäthyI-dimethylbenzylammoniumchlorid-monohydrat, in einer zwischen 0,01 und 1 fo liegenden Menge. Diese Mittel wirken während der Lagerung des Harzes als Gelierungsinhibitoren, wie in der amerikanischen Patentschrift 2 593 787 näher angegeben ist, oder als Synergetica für den Katalysator während der Verfestigung des Harzes, wie in der amerikanischen Patentschrift 2 740 7^5 gezeigt} dies hängt davon ab, ob sie in Verbindung mit Peroxydkatalysatoren oder ohne diese in der Masse enthalten sind. Auch Kupfernaphthenat kann dem Gemisch während des Kochens zugegeben werden ; es erwies sich als ein geeigneter Stabilisator für das Polyestergemisch vor der Verfestigung.

Wie aus den genannten Patenten hervorgeht, kann man auch noch andere (A,ß-äthylenisch-ungesättigte Dicarbonsäuren und auch nioht-äthylenische Dicarbonsäuren, sowie andere, hier nicht genannte Polyole zur Herstellung der Polyester verwenden. Der oben genannte Polyester ergibt zufriedenstellende Produkte, ist hier jedoch hauptsächlich als Beispiel angegeben.

Der mit einem Gelierungsinhibitor versetzte Polyester wurde nun mit einem Monomeren vermischt, nämlich Styrol , und zwar in einem solchen Verhältnis, daß ein flüssiges mischpolymerisierbares Gemisch entstand, das

Polyester 80

Styrol 20

enthielt. Dies bezieht sich auf das mischpolymeriaierbare harz bildende Gemisch.

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Dieses Verhältnis könnte in einem Bereich von etwa

Polyester 60-90

Styrol 10-40

schwanken. Das erwähnte Gemisch hat bei 25 eine Gelierungsdauer von etwa 1-12 Min. Das Styrol könnte auch durch andere Monomere ersetzt werden, die die endständige äthylenische J^ C-CHo-Gruppe enthalten, z.B. durch Vinyltoluol u.a., wie aus den obengenannten Patentschriften hervorgeht.

. Um dem oben geformten unverfestigten Schaumstoff höhere Festigkeit zu geben, kann man einen damit verträglichen Kunststoff, wie Zelluloseaoetatbutyrat, in einer Menge von etwa 0,5 bis etwa 5 (Jew.<fo, (bezogen auf das Gemisch) zufügen.

Diese mischpolymerisierbaren Gemische kann man auch noch weiterhin modifizieren, z.B. durch Emulgatoren oder oberflächenaktive Mittel zur Unterstützung der Schaumbildung. Viele solche Mittel sind in der Schrift "Detergents and Emulsifiers" von John W. MeOutcheon, herausgegeben i960 von John W.McCutcheon, Inc., Fifth Avenue, New Tork, beschrieben. Beispiele für derartige Emulgatoren sind Polyoxyäthylen-sorbitanmonopalmitat und Diisobutyl-phenoxyäthoxyäthyl-dimethylbenzylammoniumchlorid-monohydrat (das man kalt zugibt). Die Emulgatormenge kann zwischen etwa 0,05 und 3 Gew.^, bezogen auf das Gemisch, liegen.

Man könnte auch noch eine geringe Menge eines "Promotors¹¹ zugeben, z.B. ein lösliches Salz eines sog. Trocknermetalls, etwa von Kobaltnaphtenat oder -oktoat. Die Wirkung dieser "Promotoren" beruht - wie bereits erwähnt - auf einer Stabilisierung der Gemische.

Um den HarzSchaumstoffen entflammungswidrige Eigenschaften mitzuteilen, kann, man feuerhemmende Mittel zugeben, z.B. Ahtimontri-

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oxyd, in einer Menge zwischen etwa 5 und etwa 20 Gew.%, bezogen auf das Gemisch. Auch gechlorte Wachse, z.B. gechlortes Paraffin, erhöhen die Entflammungsbeständigkeit. Ein Beispiel hierfür ist ein gechlortes Wachs mit einem Molekulargewicht von etwa 1060, das unter der Bezeichnung "Chlorowax 70" im Handel ist. Dieser Zusatz fördert auch die Emulgierung, und wenn er zugefügt wird, erübrigen sich andere Emulgatoren. Wird er zugefügt, so liegt seine Menge zwischen etwa 5 und etwa 25 $, bezogen auf das Gemisch. Pur viele Anwendungsgebiete der Schaum-Kunststoffe können die feuerhemmenden Zusätze aber fortfallen.

Es zeigte sich, daß sich die Beständigkeit der Schaumgemische in der Herstellungsstufe, die vor der bereite fortgeschrittenen Mischpolymerisation des Polyesters und des Monomeren liegt, durch Zugabe einer kleinen Menge einer organischen Säure, wie Fumar- oder Maleinsäure (oder deren Anhydrid) wesentlich erhöhen läßt. Die Menge der gegebenenfalls verwendeten stabilisierend wirkenden Säure kann zwischen etwa 0,05 und 3 Gew.% liegen, bezogen auf das Ue misch.

Ein ungesättigtes Polyester-Monomer-Gemisch, das gegebenenfalls mit einem Synergetikum für die Katalysatoren, feuerhemmenden Mitteln u.dgl. versetzt wird, stellt den harzbildenden Bestand teil A eines sohaumstoffbildenden Gemisches dar. Seine Hauptbestandteile sind ungesättigter Polyester, Monomeres, Gelierungsinhibitor und Emulgator) enthält die Harzbeschickung als Bestandteil A diese Stoffe, so kann man daraus gute Schaumkörper herstellen. TJm möglichst hochwertige Schaumkörper zu erhalten, sollten dazu noch andere Bestandteile kommen, wie Synergetika, Emulgatoren, den Schaum ansteifende Mittel und feuerhemmende Zusätze. Das aus dem Bestandteil A bestehende Gemisch sollte flüssig sein, jedoch eine Mindest viskosität von etwa 6QQ0 oder 8000 Centipoisen haben. Me Viskosität kann noch sehr viel höher innerhalb der Kapazität des Misohgerätes sein, um brauchbare Gemische herzustellen.

Das erwähnte flüssige Gemisoh ist bis zur Zugabe des Katalysators verhältnismäßig beständig und kann, durch die Einlaßlei- :

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■tong 28 in den Oberteil der Mischkammer eingeführt werden, um dort mit dem gaserzengenden Mittel und dem Katalysator vermengt zu werden.

Ein typisches Beispiel für einen ziemlich verwickelt zu sammengesetzten Bestandteil A enthält*

Polyester-Styrol-Gemisch⁴"' 13.6OO g

Celluloseacetafbutyrat 2 %

Styrol 4,5 $> Kobaltoktoatlösung mit 12 <fo Kobaltgehalt 0,3 $>

Kupfernaphtenat mit 8 % Kupfergehalt 0,05 f°

Gechlortes Wachs, Mol.-Gew., 1060 15 $

Fumarsäure 0,3 $

⁺' Dieses Gemisch enthielt auch 0,015 i° Hydrochinon und 0,2 $ Diisobutyl-phenoxyäthoxyäthyldimethylbenzylammoniumchloridmonohydrat.

Das so zusammengesetzte Gemisch führte man durch die Leitung 28 etwa 25° warm in die Mischkammer 10 ein.

Der Bestandteil B bestand aus einem flüssigen, jedoch flüchtigen gaserzeugenden Mittel und einem Peroxydkatalysator zur Härtung des Gemisches A. Das gaserzeugende Mittel bestand dabei aus

J₂ 95

CCl₅F 5

Der Katalysator war Methyläthylketon-peroxyd, das in Dimethylphthalat zu einer 60 jS-igen Lösung gelöst war. Diese Lösung floß durch die Leitung 47 und das flüssige gaserzeugende Mittel durch die Leitung 4I z^u? fceide wurden in der Leitung 39 vermengt und ergaben dann den Bestandteil B; der Anteil des Katalysators beträgt

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dabei 1 Gew.$, bezogen auf die mischpolymerisierbaren Stoffe des Bestandteils A. Das Gemisch B leitet man mit einer Geschwindigkeit von 17 kg auf je 100 kg des Bestandteils A in die Kammer 10. Das Verhältnis von Kohlendioxyd zu gasförmigen Halogenkohlenetoffen kann beliebig, zwischen 0-100 $ eines jeden Bestandteils schwanken, bezogen auf die Gesamtmenge der gaserzeugenden Mittel. Ein geeignetes Verhältnis liegt bei etwa 5 bis etwa 95 Vol.$ verflüchtigtem Halogenkohlenstoff, der Rest Kohlendioxyd. Ein gutes Gemisch der gaserzeugenden Zusätze, auf den gasförmigen Zustand berechnet, enthält etwa 50 Vol.$ jedes Bestandteils. In dem hier beschriebenen Beispiel kann man also die 7»72 kg Gemisch aus

CCl₂F₂ 95 Gew.-Teile

CCl₃F 5 Gew.-Teile

auch durch ein Gemisch ersetzen, das aus 8 kg des erwähnten Gemisches aus CClgFo und OCl,F und 2,7 kg Kohlendioxyd auf 100 kg Harzbe Schickung besteht. Dies ergibt ein Gemisch, in dem die Halogenkohlenstoffe im Gaszustand ein gleiches Volumen wie das Kohlendioxyd haben. Die Katalysator-Beschickung (Methyläthylketonperoxyd) ist dabei die oben angegebene; doch kann man auch andere peroxydische Katalysatoren als Methyläthylketonperoxyd benutzen, z.B. Benzoylperoxyd, Cumolhydroperoxyd und andere, die z.B. in den obengenannten Patentschriften aufgezählt werden.

Die Bestandteile A und B läßt man mit einer solchen Geschwindigkeit zufließen, daß in der Kammer der Gegendruck höher als der Dampfdruck der in ihr befindlichen gaserzeugenden Mittel ist. Dieser Gegendruck öollte bei Zimmertemperatur (25°) über dem Dampfdruck des

ο
CCI0F5 (etwa 2,1 kg/cm ) liegen und kann gegebenenfalls zwischen etwa 14 und 28 kg/cm oder noch viel höher liegen. Das aus dem Katalysator und den gaserzeugenden Mitteln bestehende Gemisoh führt man an einer ' Stelle in die Mischkammer 10 ein, die tiefer als die Eintrittsstelle des Bestandteils A liegt. Dies hilft mit, ein Einsickern des katalysatorhaltigtn gelierfähigen Gemisches durch die Dichtung rund um die Welle 25 zu verhindern, wodurch die Abdichtungskammer 24 oder

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die ihr gehörenden Teile verstopft und auch die Bindung zwischen der Abdichtung und der Welle werden könnten.

Den gesamten Katalysator oder einen Teil davon kann man auch durch die Leitung 51 in die Mischkammer 10 einleiten.

Gegebenenfalls ist wenigstens ein Teil des gaserzeugenden Mittels Kohlendioxyd, das durch die Leitung 42 dem System zugeführt wird. Der Druck in dem System und die Beschickungsgeschwindigkeit sollten so abgestimmt sein, daß sich das Gas in dem in der Kammer 10 befindlichen Gemisch löst. !Flüchtige flüssige gaserzeugende Mittel brauchen nicht erst gelöst zu werden} es genügt, wenn das gaserzeugende Mittel durch die Schlag- und Rührwirkung in der Kammer zu einer Emulsion dispergiert wird, bevor das Gemisch durch die Auslaßöffnung ausgestoßen wird.

Das schaumstoffbildende Gemisch, in dem alle Bestandteile durch die scherende und rührende Bewegung des Rührwerks gründlich dispergiert oder gelöst sind, fließt durch die öffnung 93 heraus. Durch den in dem System herrschenden Druck und die Gestalt und Größe der Bohrung 93, setzt die Schaumbildung erst dann ein, wenn sich das Gemisch in oder hinter dieser öffnung befindet. Dies verhindert eine vorzeitige Schaumbildung, die zu einem Zerfall des Schaums führen würde. Fast unmittelbar, nachdem das Gemisch ausgestoßen und der Druck abgesunken ist, beginnt sich das gaserzeugende Mittel zu verflüchtigen und eraeugt dadurch eine sehr feinzellige, gleichmäßige Schaumbeschaffenheit. Innerhalb kurzer Zeit beginnt die Gelbildung aus dem ungesättigten Polyester und dem Monomeren und das Festwerden des Schaumes. Dieser Torgang kann ganz ohne Zufuhr von äußerer Wärme vor sich gehen, aber man kann die Verfestigungsgeschwindigkeit natürlich noch dadurch erhöhen, daß man den Schaum etwa 10 Min. bis zu 2 Stunden lang oder noch länger auf etwa 35 120° erwärmt.

In den fertigen Erzeugnissen war das Harz steif und durch die Wärme gehärtet und von guter Festigkeit und Stabilität. Das Raumgewicht lag zwischen etwa 0,032 und O,O64| dieser Wert kann

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sich jedoch ändern, wenn man dem Gemisch eine größere oder kleinere Menge der gaserzeugenden Mittel zugibt.

Bei dem bisher Gesagten handelt es sich nur um ein Beispiel für ein Gemisch aus einem ungesättigten Polyester und einem Monomeren} es ist jedoch ein sehr gutes Beispiel. Man kann jedoch auch von anderen ungesättigten Polyestern und anderen Monomeren aus gehen und ebenso auch andere Inhibitoren, Katalysatoren, Synergetika, Emulgatoren, feuerhemmende und gaserzeugende Mittel benutzen. Die Menge der verschiedenen Reaktionsteilnehmer kann innerhalb eines weiten Bereiches schwanken.

Ein andersartiges Schaumprodukt _r das nach dem vorliegenden Verfahren und in der beschriebenen Anlage hergestellt werden kann, erhält man durch Vernetzung eines Polyols und eines Polyisocyanate in Gegenwart eines geeigneten Katalysators.

Hierbei arbeitet man ein gaserzeugendes Mittel, z.B. einen flüchtigen Kohlenwasserstoff oder einen Halogenkohlenstoffverbindung, wie sie bereits angegeben wurden, in der Mischkammer 10 in das schaumbildende Gemisch ein. Sie organischen Polyisocyanate können in etwa äquivalenten Mengen mit dem Polyol-Bestandteil in einem Einstufen-Verfahren zu einem Polyurethan-Harz umgesetzt werden, oder man setzt einen Teil des Polyols mit dem organischen PoIyisocyanat zu einem sog. Vorpolymeren um, das darauf mit dem Rest des erforderlichen Polyols in einer.gesonderten Stufe zu dem Endprodukt umgesetzt wird. Geeignete organische Polyisocyanate sindi

Toluoldiisocyanatι

Diphenyldiisocyanat}

Triphenyldiisocyanatj

Chlorphenyl-2,4-diisocyanatj

A'thylendiisocyanatj

1,4-Tetramethylendiisocyanatj -

p-Phenylendiisocyanat}

Hexamethylendiisocyanatι

3»3'-Dimethyl-4»4'-biphenylendiisocyanat}

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-. 33 -

3,3 ^l-Dimethoxy-4»4^l-biphenylendiisocyanat; Polymethylenpolyphenylisocyanatj
Diphenylmethan-4»4'"Cliisocyanat .

Auch Gemische aus zwei oder mehreren dieser Isocyanate kommen in Betracht und ebenso die sog. Vorpolymeren, die man durch Vermischen und Umsetzen eines oder mehrerer dieser Diisocyanate im Überschuß mit einem Polyol erhält, hei denen es sich um Polyester oder andere, eine Vielzahl Hydroxylreste im Molekül enthaltende Stoffe handeln kann, sind einbegriffen. Die Vorpolymeren erhält man durch Vermischen der Polyole mit den organischen Diisocyanaten, gegebenenfalls in der Wärme, um die Umsetzung zu beschleunigen.

Mir die Umsetzung mit dem organischen Polyisoeyanat kommen verschiedene Polyole in Frage, z.B. Esterpolyole, die man durch Veresterung einer Dicarbonsäure mit einem Überschuß an Polyol erhält, z.B. mit einem Glykol allein oder ein Semisch mit einem anderen Polyol, der drei oder mehr Hydroxylreste enthält, z.B. mit Pentaerythrit, Trimethyloläthan u.a., wobei die erhaltenen Polyester Hydroxylzahlen zwischen etwa 40 und etwa 6OO haben. Die Polyisocyanate vernetzen die Polyester durch Polyurethan-Bindungen. In Bezug auf die Hydroxylgruppen sind die Polyisocyanate den Polyestern annähernd äquivalent.

Eine andere gut brauchbare Polyolart erhält man durch Umsetzung von Kohlehydraten, z.B. Sorbit, mit einem Oxyd eines niederen aliphatischen Kohlenwasserstoffs, z.B. mit Äthylenoxyd, Propylenoxyd, 1,2-Butylenoxyd usw., vorzugsweise unter Druck, z.B. in einem Autoklaven und in Gegenwart eines Oxyalkylierungskatalysators, wie Natrium- oder Kaliumhydroxyd und einer geringen Wassermenge, z.B. etwa 10-17 Gew.$ Wasser, oder einer solchen Wassermenge, wie zum Auflösen des Kohlehydrats nötig ist. Den Oxyalkylierungskatalysator, wie Natrium-, Kalium- oder Calziumhydroxyd oder eine andere Base, gibt man zuerst zu und setzt dann das Alkylenoxyd in dem Maße zu, wie es sich umsetzt. Ist das Kohlehydrat Sorbit, so sind

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die angewandten Alkylenoxydmole vorzugsweise der Zahl der ■verfügbaren Hydroxylgruppen wenigstens äquivalent;.sie können z.B. zwischen etwa 6 und etwa JO Mol und vorzugsweise bei 10 Mol und mehr liegen. Als Ergebnis der Umsetzung sind wenigstens einige Ä'ther ketten, einschließlich zwei oder mehr Alkylgruppen des Alkylenoxyds, untereinander durch Ätherbindungen verbunden und die entstandenen Ätherketten enden jeweils mit einer Hydroxylgruppe.

Um aus diesem Vorpolymeren einen Schaum herzustellen, gibt man eine Halogenkohlenstoff verbindung, z.B. CCl,]? oder CCl₀-Fo, *-■-·-- als gaserzeugendes Mittel und in einer Menge zu, daß sich die gewünschte Schaumdichte ergibt. Man fügt auch ein Polyol zu, z.B. Sorbit, das sich mit den im Vorpolymeren enthaltenen verfügbaren Isocyanatgruppen umsetzen kann. Gewöhnlich mengt man auch'"ein' Öbe^r"-' flächenaktives Mittel zur Erhöhung der Schaumbildung oder "zur Stabilisierung bei. .

. Beispiele für oberflächenaktive Mittel, die für die der* Herstellung der Schaummassen sowohl aus Polyester-Monomer-Systemen wie auch aus Polyurethan-Systemen geeignet sind, sind Kondensate aus Äthylenoxyd mit hydrophoben Basen, die man durch Kondensation von Propylenoxyd mit Propylenglykol erhält. Die Molekulargewichte dieser Produkte liegen zwischen etwa 2000 und 8000} sie entsprechen der Formel HO(C₂H₄O)^(C₅H₆O)₁₅(C₂H₄O)₀H. Verbindungen dieser Art werden unter dem Handelsnamen "Pluronic" -Verbindungen von- der Wyandotte Chemical Company mit den Einzelbezeichnungen

L-61

- L-44
L-62

L-64 . ,:.

P-75

F-68 -

P-84
vertrieben.

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Eine weitere Gruppe von oberflächenaktiven Mitteln um faßt Verbindungen, die durch Anlagerung von Propylenoxyd an Äthylendiamin und anschließende Anlagerung von Äthylenoxyd entstehen.

DiesenVerbindungen kann die Formelt

HCH₂GH₂N

zugeschrieben werden, sie sind z.B. unter der Bezeichnung "Tetronic"-Verbindungen im Handel erhältlich.

Eine weitere wertvolle Gruppe von oberflächenaktiven Mitteln umfaßt Monoester von höheren Fettsäuren, z.B. der Laurinsäure, Stearinsäure und Oleinsäure, mit Polyoxyäthylensorbitan. Verbindungen dieser Art sind unter dem Handelsnamenj

Tween 20 Tween 21 Tween 40 Tween 60

Tween 61

Tween 65 Tween 80 Tween 81 Tween 85

erhältlich.

Andere, ebenfalls sehr brauchbare oberflächenaktive Mittel, die sich als besonders wirksam aur Erhaltung des Zellengefüges im Schaum und für die Verfestigung von schwer entflammbaren Polyurethan-Harzen erwiesen haben, sind Silikonderivate. Ein derartiges

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Produkt entspricht etwa der Formell

HO-G-O

Si-O

G-OH

in der G den Alkylrest eines niederen Glykols, wie Äthylen, Propylen oder Butylen, R durch Alkyl- oder Hydroxylgruppen substituierte Alkylreste mit 1 bis etwa 4 C-Atomen und η eine ganze, zwischen 1 und etwa 20 liegende Zahl bedeuten. Ein solches Produkt ist flüssig und hat eine Viskosität von 550 Centipoisen, einen Brechungsindex von 1,4435 und ein spezifisches Gewicht von 1,02 bei -3>9 · Es ist unter der Bezeichnung "Dow Corning-199 " i^ffl Handel erhältlich. Ein weiteres, sehr geeignetes oberflächenaktives Mittel auf der Grundlage von Silikonen ist das sog. "X-521" der Union Carbide Corporation} doch kann man auch noch andere oberflächenaktive Mittel nehmen, insbesondere die flüssigen oder löslichen nicht-ionischen Verbindungen dieser Gruppe, Die oberflächenaktiven Mittel gibt man in einer Menge zu, die zwischen etwa 0,1 und 3 Gew.fo liegt, bezogen auf das aus dem Polyolbestandteil und dem organischen Isocyanat-Bestandteil bestehende Gemisch. Für die Herstellung verhältnismäßig ^ dichter Schäume, z.B. solchen mit Raumgewichten von etwa 0,08 oder 0,09 und mehr, kann man auf die oberflächenaktiven Mittel auch ganz verzichten.

Zur Beschleunigung der Verfestigung kann man auch Katalysatoren für die Polyurethanbildung zugeben. Katalysatoren dieser Art sind u.a.t

Te trame thylguani din,
Tetramethyl-l,3-butandiamin (IMBDA),
Triäthylendiamin (DABCO) -

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CH,

CHj

CH, ι <

CH,

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Dimethyläthanolamin ( DMEA), oder
organische Zinnverbindungen, wie

Zinnoleat,
Zinnoktoat oder
Dibutylzinndilaurat

lind andere Katalysatoren, z.B. solche, die zur Herstellung von Polyurethan-Schäumen dienen, doch werden diese hier nur als Bei spiele genannt. Die gewöhnlich zur Herstellung von Polyurethanharzen verwendeten Katalysatoren eignen sich zur Herstellung der feuerhemmendeji Polyurethan-Schäumen nach der Erfindung.

Die Katalysatormenge kann zwischen etwa 0,1 und 5 Gew.fo liegen, bezogen auf die reagierenden Bestandteile in den schaumbildenden Gemischen.

Es ist natürlich nicht immer notwendig, aus dem Polyisocyanat-Bestandteil und dem Polyol erst Vorpolymere herzustellen. Man kann diese beiden Bestandteile auch gleichzeitig, wenn auch getrennt, in die Kammer 10 geben. Ebenso kann man die gaserzeugenden Mittel gesondert zufügen, z.B. durch die Leitungen 51 oder 39· Darauf mischt man das Polyätherpolyol, das Polyisocyanat und das gas erzeugende Mittel unter Druck in der Kammer 10 innig miteinander durch und stößt das entstandene Gemisch aus, um daraus in der oben beschriebenen Weise Schaumkörper zu formen.

In den Bereich der vorliegenden Erfindung fällt auch die Anwendung von Verfahren und Anlagen zur Herstellung schaumbildender Gemische aus einem Glycidyl-polyäther. Glycidyl-polyäther erhält man durch Umsetzung von 2,2-Bis-(4-oxyphenyl)-propan, das als Bisphenol A bekannt ist, mit Epichlorhydrin zu Glycidylpolyäthern, deren Epoxy-Äq.uivalentgewichte etwa 100 bis etwa 300 und deren Viskositäten etwa 10.000 Centipoisen betragen. Das im Handel unter der Bezeichnung "Epon 834" erhältliche Harz ist für diesen Zweck gut geeignet. Dieses Harz gibt man als Flüssigkeitsstrom durch die Einlaßöffnung 28 in die Kammer 10 und gleichzeitig während das

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gaserzeugende Mittel, z.B. CGI,!¹ oder GCInF₂ und den Katalysator von der anderen Seite her durch die Leitungen. 39 oder 51. Der Katalysator oder die Härtungsmittel können solche Verbindungen sein, die sich zum Härten von Epoayharzen bewährt haben, z.B. primäre und sekundäre Amine, ebenso auch Dicarbonsäuren und deren Anhydride. Man kann die gaserzeugenden Mittel und Katalysatoren auch zusammen einleiten, z.B. durch Leitungen 39 oder 51» oder das gaserzeugende Mittel durch die Leitung 39 zugeben, während der Katalysator (oder eine Lösung davon) durch die Leitung 51 zufließt. Man kann auch einen Emulgator, z.B. "Triton X-IOO", mit verwenden und zwar in Mengen zwischen 0,1 und 3 Gew.J^, bezogen auf das Gesamtgemisch.

Die Druckbedingungen sind hier dieselben wie bereits oben in Verbindung mit den Polyestern beschrieben. Das plötzlich aus der Auslaßöffnung der Kammer 10 ausgestoßene Gemisch kann auch hier unter Normaldruck den Schaum bilden. Der exotherme Temperaturanstieg des Gemisches reicht aus, um die Verfestigung zu Ende zu führen? wenn man eine schnellere Erhärtung der Schaummassen wünscht, so erwärmt man sie.

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Claims

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Patentanspruch t

Verfahren zur Herstellung von Kunststoff in Schäumform, bei welchem in eine Rührzone die flüssigen polymerisierbaren Stoffe zusammen mit einem Härtungsmittel und einem Mittel, das Gasflaschen bildet und in den anderen Mitteln löslich ist, eingeführt werden und wobei das Gasbläschen bildende Mittel so beschaffen ist, daß es bei verhältnismäßig hohen Drucken und verhältnismäßig niedrigen Temperaturen von der Mischung absorbiert wird, bei niedrigen Drucken und höheren Temperaturen aber Schaum bildet, dadurch gekennzeichnet, daß man das Gasbläschen bildende Mittel bei einem Druck und einer Temperatur in die Rührzone einführt, bei denen es ohne wesentliche Bläschenbildung in Lösung bleibt, dann das Gemisch mittels einer Düse in eine Zone solchen Drucks bringt, daß es schäumt, und dabei eine Düse mit einem Verhältnis von Tiefe zu Durchmesser von etwa 1:1 bis 5*1 verwendet.

Für Pittsburgh Plate Glass Company

Rechtsanwalt

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