DE2159726A1

DE2159726A1 - Verfahren und vorrichtung zur kontinuierlichen herstellung von phenolharzschaum in endlosen bahnen

Info

Publication number: DE2159726A1
Application number: DE2159726A
Authority: DE
Inventors: Klaus Bruening; Hans Dipl Chem Dr Juenger; Wolfgang Dipl Chem Dr Pungs; Peter Rheinfeld; Franz Dipl Chem Dr Weissenfels; Michael Dipl Ing Wienand
Original assignee: Dynamit Nobel AG
Current assignee: Huels AG
Priority date: 1971-12-02
Filing date: 1971-12-02
Publication date: 1973-07-12
Also published as: DE2159726B2; IL39745A0; ZA721386B; US3885010A; IL39745A

Description

DYIiMIIT ITOBEL AKTIENGESELLSCHAFT Troisdorf Bez. Köln

Verfahren und Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Phenolharzschaum in endlosen Bahnen.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen von Phenolharzschaum in endlosen Bahnen durch Vermischen von schäumbaren flüssigen Phenolharzen mit einem Treibmittel und einem säurehaltigen Härter, ggf. unter Zusatz von Zuschlagstoffen und Verarbeitung der Mischung in einer temperierbaren Doppelbandpresse .

Es ist bekannt, zur kontinuierlichen Herstellung von Schaumkunststoff-Platten mit einer Doppelbandpresse schäumfähige Gemische aus einer Düse unter Druck zu düsen. Die Düse wird dabei mit hoher Geschwindigkeit, beispielsweise 200 m/min, und mehr, quer zur Vorschubrichtung des Bandes über dieses hin- und herbewegt. Zur Erzielung einer gleichmäßigeren Verteilung ist es auch bekannt, das Schaumgemisch mittels einer quer zur Vorschubrichtung langsam sich bewegenden Changiervorrichtung in grober Vorverteilung auf das untere Band der Doppelbandpresse aufzutragen und anschließend durch den zwischen einer Walze und der Unterlage gebildeten Spalt einstellbarer Dicke hindurchzuführen und dabei über die ganze Bandbreite hinweg auf die gewünschte gleichmäßige Schichtdicke fein zu verteilen. Beim weiteren Durchlaufen der

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Doppelbandpresse erfolgt dann das Aufschäumen und Aushärten des Reaktionsgemisches.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist e3, die bekannten Verfahren zum Herstellen von Schaumstoffbahnen für das Herstellen von Phenharzschaumstoffen so zu verbessern, daß ein kontinuierlicher Prozess von der Vermischung der einzelnen Stoffe zum schäumfähigen Reaktionsgemisch bis hin zur fertigen konfektionierten Schaumstoffbahn in einer wirtschaftlichen Zeit und mit wirtschaftlichen Einrichtungen möglich ist.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird so vorgegangen, daß das schäumbare Phenolharz auf eine Verarbeitungstemperatur von vorzugsweise 8 bis 15° 0 gekühlt wird, anschließend das unter hohem Druck stehende Treibmittel, gegebenenfalls unter erneuter Kühlung zugemischt wird und diese Vormischung mit Zuschlagstoffen und Härter vermischt und kontinuierlich auf eine in die Doppelbandpresse einlaufende untere Deckschicht changiert und gleichmäßig verteilt wird und mit einer weiteren oberen Deckschicht abgedeckt wird, danach in die Wärme der beheizten Doppelbandpresse das Gemisch kontinuierlich senkrecht bis zur gewünschten Bahndicke aufschäumt und bei einem einstellbaren Schäumdruck von vorzugsweise 0,1 bis 0,3 atü bis zum Verlassen der Doppelbandpresse ausreichend aushärtet, und danach die Phenolharzschaumbahn der Y/eiterverarbeitung, wie Konfektionierung zu Platten, zugeführt wird.

Mit dem erfindungsgemnßcn Verfo-hren, boi dem iruibesüondore Wert

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auf die Einhaltung bestimmter Arbeitstemperaturen beim Vermischen, Verteilen und Aufschäumen der Stoffe gelegt wird, gelingt es, in einem kontinuierlich geführten Prozess, endlose Schaumstoffbahnen aus Phenolharz herzustellen. Durch Temperierung und Drucksteuerung in der Doppelbandpresse wird die Schaum- und Aushärtezeit in solchen Grenzen gehalten, daß wirtschaftlich vertretbare Baulängen der Doppelbandpresse möglich sind und gleichzeitig ein Phenolharaschaumstoff gleichmäßiger und feinporiger Struktur erhalten wird.

Weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile des Verfahrens und der zugehörigen Vorrichtung zum kontinuierlichen Her- ; stellen von Phenolharzschaumbahnen werden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein 3?ließbild für die kontinuierliche Herstellung von Phenolharzschaumbahnen und

Pig. 2 eine Vorrichtung mit Doppelbandpresse und

Fig. 3 Ausbildung der Beheizung der Doppelbandpresse. "

In den Vorratstanks sind das schäumbare Phenolharz 1, z.B. das unter der Bezeichnung T 612 S von der DN AG hergestellte Phenolschaumharz, das Treibmittel 2, z.B. n-Pentan, der Säurehärter 3» z.B. ein Gemisch aus 40 Gew.$ p-Toluol-Sulfonsäure, 20 Gew,# konzentrierte Schwefelsäure und 40 Gew.$ Wasser, der Tank für flüssige bis pastenförmige Modifizierungsmittel 4» z.B. Trichloräthylphosphat oder Mineralöle oder Mischungen von Borsäure mit

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solchen Stoffen und der Tank für pulverförmige Zusatzstoffe 5, z.B. Gips, gespeichert. Diese Komponenten werden über den einzelnen Tanks zugeordnete Dosiervorrichtungen, 6, 7> 8, 9, 10, wie z.B. Dosierpumpen, den Mischkammern 12 oder 13 zugeführt. Die Grundkomponente Phenolharz 1 erfährt während des Dosiervorganges, d.h. beim Zulauf von dem Tank 1 über die Dosierpumpe 6 in die Vormischkammer 12 eine intensive Kühlung in dem Schneckenkühler 11. Das verwendete Kühlmittel hat eine Kühltemperatur von +4° C bis -4° C,.womit die Verarbeitungstemperatur des Phenolharzes, die sich zwischen 8° G und 15° G bewegt, ausgehend von einer Einlauftemperatur aus dem Vorratsbehälter von 20 bis 25° C, erzielt wird. Um eine optimale Kühlung des Phenolharzes erreichen zu können, kann die Drehzahl der im Schneckenkühler angeordneten Schnecke über ein Regelgetriebe stufenlos verstellt werden. Zusätzlich wird über diese Drehzahlverstellmöglichkeit ein Druckausgleich im Schneckenkühler zwischen Ein- und Austritt erreicht. Gekühlt wird die Schnecke und der Zylinder. Das gekühlte Phenolharz 1 tritt dann in die sogenannte Vormischkammer 12 ein, wo unter Zugabe von Treibmittel 2, z.B. n-Pentan, eine intensive Feinstverteilung des Treibmittels über die mit einer Doppelbandwendel ausgestattete erste Vormischkammer erfolgt. Das Treibmittel 2 wird über die Dosierpumpe 7 und einem an der Vormischkammer angeordneten federbelasteten Ventil unter Ausbildung eines Druckes von ca. 50 atü eingegeben. Man bewirkt durch diesen hohen Druck ein Verdüsen des Treibmittels und verhindert zugleich, daß das Phenolharz 1 in die Treibmittelleitung fließen kann.

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Zum Mischen von Phenolharz 1 mit Treibmittel 2 wird die Vormischkammer 12 vorzugsweise als zwei hintereinander geschaltete Vormischkammern ausgebildet. Die zwei eingesetzten Vormischkammern können mit einem Kühlmittel, vorzugsweise mit einer Temperatur von +4° C bis -4° 0, gekühlt werden. Man hat jedoch die Möglichkeit, die beiden Vormischkammern 12 einzeln zu kühlen, so daß bei bereits ausreichender Kühlung des eintretenden Phenolharzes 1 die Kühlung der ersten Yormischkammer 12 entfallen kann. Damit wird ein eventuell eintretender Viskositätsanstieg, verursacht durch zu starke Kühlung, vermieden und ein optimales Mischergebnis erreicht. Die zweite Vormischkammer 12 wird auf jeden Fall gekühlt, um ein Ansteigen der Gemischtemperatur, verursacht durch Friktionswärme, über den für die Verarbeitung noch zulässigen Temperaturwert zu vermeiden.

Die Vermischung aller Komponenten zu einer hart- und schäumfäh.igen Masse erfolgt anschließend in der eigentlichen Mischkammer 13. Beim Anfahren der Anlage sind die Komponenten in folgender Reihenfolge der Mischkammer 13 zuzuführen:

1. Dosierung der Zuschlagstoffe 4,5

2. Dosierung des Phenolharz-Penta-Gemisches 1,2

3. Dosierung des Härters 3.

Bei der Beschickung der eigentlichen Mischkammer 13 mit den benötigten Komponenten muß davon ausgegangen werden, daß der Mischvürgang über eine längere Produktionsdauer von z.B. 120 Std., für die kontinuierliche Herstellung von endlosen Bahnen, störungs-

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frei durchgeführt werden soll. Zu diesem Zweck wird eine speziell entwickelte Mischvorrichtung eingesetzt, die ein kontinuierliches Mischen ermöglicht, ohne daß durch vorzeitiges Aushärten des Gemisches eine Beeinträchtigung des Mischvorganges eintritt. Bei der Mischvorrichtung 13 ist eine Unterteilung des Mischraumes in einen Raum für die Dosierung des Phenolharz-Treibmittel-Gemisches und in einen Mischraum für die Dosierung des Härters und der Zuschlagstoffe vorgenommen. Eine einzige durchgehende Mischerwelle sorgt für die Durchmischung. Durch Ausbildung eines Druckgefälles in dem Verbindungsspalt zwischen den beiden Räumen wird ein Zurückfließen des härtfähigen Gemisches in den die Mischerwellenlager enthaltenden Raum verhindert, so daß ein Festsetzen der Mischerwelle verhindert ist.

Der Austrag des Reaktionsgemische^ aus der Mischkammer 13 erfolgt über den flexiblen Schäumschlauch 23> dessen Öffnung durch eine Hubvorrichtung, z.B. ein Hubgetriebe über der kontinuierlich einlaufenden unteren Deckschicht 42 changiert wird. Man erreicht' damit eine Vorverteilung des Gemisches. Die endgültige Verteilung des Gemisches erfolgt über- die Verteilwalze 22, welche eine genaue Verteilung des Gemisches auf der Deckschicht 42 ermöglicht und zugleich als Umlenkwalze für die kontinuierlich einlaufende obere Deckschicht 43 fungiert.

Nachdem das Gemisch in ungeschäumter oder vorgeschäumter Form zwischen den Deckschichten 42, 43 gefaßt und in die durch das Ober- 26 und Unterband 27 der Doppelbandpresse gebildete Bandform eingetreten ist, beginnt der eigentliche Schaum- und Aus-

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härtevorgang. Der Schäum- und Aushärtevorgang wird durch exotherme Reaktionswärme und durch die Wärme der beheizten Bandpresse in Gang gesetzt. Das Gemisch schäumt unter Ausbildung eines mehr oder weniger flach ansteigenden Schäumwinkels auf. Die Bandgeschwindigkeit ist. dabei so eingestellt, daß ein kontinuierliches und senkrechtes Aufschäumen des Gemisches gewährleistet ist. Das Aufschäumen erfolgt bis auf die durch den Bandabstand eingestellte Dicke und danach beginnt das Gemisch ohne weitere Schäumbewegungen unter Ausbildung eines Schäumdruk-

kes auszuhärten. Der Schäumdruck wird gemessen und ist so eingestellt, daß er 0,3 atü nicht überschreitet, wobei er sich j vorzugsweise im Bereich von 0,1 atü bis 0,3 atü bewegt. Der Aushärteprozeß dauert je nach verarbeitetem Ansatz β bis 9 Minuten.

Die Qualität der erzeugten Schaumstoffbahn kann während dieses Aushärtungsprozesses über die Bandtemperatur, die Reaktionsfähigkeit des Phenolharzes bzw. dessen exotherme Reaktionswärme bei der Schaum- und Härtereaktion, den Treibmittelanteil und den Härteanteil und die Zuschlagstoffe beeinflußt werden. Die nach Verlassen der Bandpresse ausreichend gehärtete endlose Phenolharz schaumbahn 31 ist mit den Deckschichten 42, 43 versehen. Diese Deckschichten können als haftende oder nicht haftende Deckschichten ausgebildet sein, so daß sie gegebenenfalls abgezogen werden können.

Pur die Produktion von Bahnenware ohne Deckschichten wird ein nicht haftendes Trennpapier wie eine normale haftende Deck-

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schicht eingezogen und nach Austritt der Schaumbahnen aus der Bandpresse kontinuierlich mit der Vorrichtung 29» 30 abgezogen. Die ohne haftende Deckschichten gefertigten Phenolharzschaumbahnen zeichnen sich im Gegensatz zu den aus einem geschäumten Block geschnittenen Platten durch eine besonders glatte, staubfreie und somit eine Klebewirkung nicht behindernde Oberfläche aus.

mk Die erfindungsgemäß hergestellten Bahnen mit oder ohne haftende Deckschichten weisen einen das Trittverhalten verbessernden Dichtegradient en auf. Die Dichte des Phenolharzschaumes steigt von Bahnenmitte bis zu den äußeren Zonen um ca. 20 $ an.

Unmittelbar hinter der Doppelbandpresse schließt die Vorrichtung zum Konfektionieren 33,34 und Nuten 32, 36, 37 der Bahnen an. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, zur Vermeidung von Verzugserscheinungen, insbesondere bei Einsatz von Phenolharzschaumplatten im Bauwesen, die Phenolharzschaumplatten mit Längs- und Quernuten zu versehen. Diese Nuten werden zweckmäßig parallel und beidseitig zueinander versetzt angeordnet. Die Nuttiefe richtet sich nach der Plattendicke, und der Nutgrund ist zweckmäßig halbkreisförmig ausgebildet. Die Nutung quer zur Fertigungsrichtung erfolgt in einer separat zur Sägevorrichtung 34 angeordneten und mit einer Transpοrteinrichtung 36 versehenen Quer-Nutvorrichtung 37, wie insbesondere aus Fig. 2 zu ersehen ist. ·

Auch der Aufbau der Doppelbandpresse iut aus Fig. 2 näher zu.

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entnehmen. Die Bandanlage besteht aus dem Unterband 27 und dem höhenverstellbaren Oberband 26. Die Bänder 26, 27 sind aus einzelnen Bandplatten zusammengesetzt und laufen über Rollenketten um. Seitlich wird die durch Ober- und Unterband gebildete Bandform durch mit dem Unterband 27 umlaufende Begrenzungsgummi 25 abgeschlossen. Um bei einsetzendem Schäumdruck die Seitenabdichtung in dem gebildeten Band gewährleisten zu können, werden die Randbegrenzungsgummi 25 durch auf den oberen und unteren Bandplatten angeordnete Leisten geführt. Die Verstellung des Oberbandes 26 auf die gewünschte Bandformhöhe erfolgt z.B. mittels Hydraulikzylinder 28 und die Fixierung des Oberbandes 26 wird durch entsprechende Distanzstücke erreicht.

Der Dicken-Verstellbereich der Bandanlage liegt zwischen 20 mm und 100 mm. Für die unterschiedlichen zu fertigenden Bahnendikken sind jeweils ein entsprechendes Paar Randbegrenzungsgummi 25 erforderlich. Die der Schaumbahnendicke entsprechende Bandformhöhe des Oberbandes 26 ist bis zu einem max. zulässigen Schäumdruck konstant. Bei Überschreiten dieses max. zulässigen Schäumdruckes, der gemessen wird, wird durch automatisches Anheben des Oberbandes 26 eine dem maximal zulässigen Schäumdruck entsprechende größere Schaumbahnendicke gefahren.

."0.Le für den Schäum- und Härteprozeß erforderliche Wärme wird u.a. durch eine intensive und möglichst gleichmäßige Temperierung der Bandanlage erreicht, Dio Bandtemporaturen betragen 50° C biij 8Ü° 0 ,je nach zu fertigender .Phenolharisschauraqualität, abh^n&ig von dor Rezeptur der votr.vi;mieten Mischung. Die Beheizung

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der Bandanlage erfolgt z.B. mit Warmluft. Die Führung der Warmluft ist in Fig. 3 zu erkennen, wobei der Heißluftventilator 39 die Luft durch das Heizregister 40 blast, und dann die Warmluft um die Bänder 26,27 herumgeführt wird. Innerhalb der Bandpresse ist noch die Zusatzheizung 41 angeordnet.

Die Deckschichten 42,43 werden in Rollenware auf die Abwickelvorrichtungen 14,17 angeordnet und über Umlenkwalzen in die Bandpresse eingezogen. Um ein genaues Einziehen der Deckschichten 42,43 in die Bandpresse zu gewährleisten, ist eine pneumatisch-hydraulisch betätigte Kantensteuerung 15,18 für beide Deckschichten vorgesehen.

Zur Vermeidung von Verschmutzung mit Reaktionsgemisch werden die Ränder der unteren Deckschicht 42 über die Vorrichtung 20 um 90° nach oben gekantet. Die Kantenhöhe ist so zu wählen, daß eine Überdeckung der Schaumbahnendicke um etwa 10 mm erreicht wird. In diese kastenförmig ausgebildete Deckschicht 42 \vird das Reaktionsgemisch eingebracht. Die über die Verteilwalze 22 einlaufende obere Deckschicht 43 bildet die Abdeckung der oben offenen iiastenform. Die hochstehenden Kanten der unteren Deckschicht werden dann über die weitere Vorrichtung 24 nach innen gekantet und umhüllen die Ränder der oberen Deckschicht. Das in der Bandpresse aufschäumende Gemisch treibt die obere Dsckschicht 43 dann bis zur oberen Begrenzung der unteren Deckschichtenkanten_a Durch den sich ausbildenden Sohäumdruck wird die obere Deckschicht an die gekanteten Streifen der unteren Deckschicht gepreßt. Die Abdichtung gegen austretendes Geraisch ist damit gewährleistet.

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Zur Verbesserung der Haft- oder Trennwirkung der Deckschichten 42,43 auf dem Phenolharzschaum sind Vorrichtungen 16,19 zum Beschichten oder Imprägnieren der Deckschichten mit bestimmten Stoffen unmittelbar vor der Auftragsstelle des Reaktionsgemisches angeordnet.

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Claims

Patentansprüche :

π.)] Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen von Phenolharzschaum in endlosen .Bahnen durch Vermischen von schäumbarem flüssigem Phenolharz mit einem Treibmittel und einem säurehaltigen Härter, ggf. unter Zusatz von Zuschlagstoffen und Verarbeiten der Mischung in einer temperierbaren Doppelbandpresse, dadurch gekennzeichnet, daß das Phenolharz auf eine Verarbeitungstemperatur von vorzugsweise 8 bis 15 0 gebracht wird, anschließend das unter hohem Druck stehende Treibmittel, gegebenenfalls unter erneuter Kühlung zugemischt wird und diese Vormischung mit Zuschlagstoffen und Härter vermischt und kontinuierlich auf eine in die Doppelbandpresse einlaufende untere Deckschicht changiert und gleichmäßig verteilt wird und mit einer weiteren oberen Deckschicht abgedeckt wird, danach in der Wärme der beheizten Doppelbandpresse das Gemisch kontinuierlich senkrecht bis zur gewünschten Bahndicke aufschäumt und bei einem einstellbaren Schäumdruck von vorzugsweise 0,1 bis 0,3 atü bis zum Verlassen der Doppelbandpresse ausreichend aushärtet, und danach die Phenolharzschaumbahn der Weiterverarbeitung, wie Konfektionierung zu Platten, zugeführt wird.
2.) Verfahren nach Anspruoh 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Phenolharz mit dem Treibmittel in einer ersten Vormischkaininer vermischt' und danach in einer zweiten Vorraischkaminer bei gleichzeitiger Kühlung derselben v/eitervermisclit wird.

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3.) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Qualität der herzustellenden Phenolharzschaumbahn durch die den Aushärteprozess beeinflussende Paktoren wie Temperatur der Doppelbandpresse, Reaktionsfähigkeit des Phenolharzes, Treibmittelanteil und Härteranteil und Zuschlagstoffe beeinflußbar ist.
4.) Verfahren nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschichten auf den dem Phenolharzschaum zugewandten Seiten unmittelbar vor der Berührung mit dem schäumfähigen Reaktionsgemisch mit Stoffen zum Haften oder Trennen auf · * ' dem Phenolharzschaum beschichtet oder imprägniert werden.
5.) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahndicke des aufschäumenden Reaktionsgemisches in Abhängigkeit von dem maximal zulässigen Schäumdruck geregelt wird.
6.) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschichten die geschäumte Bahn allseitig umhüllen, v/obei die obere Deckschicht innerhalb eines von der unteren Deckschicht gebildeten u-fb'rmigen Kastens mit nach innen umgebogenen kurzen Schenkeln angeordnet i3t.
7.) Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 biü 6, mit Tanks für die) einzelnen Stoffe, mit gegebenenfalls temperierbaren Mischvorriohtungen und einer

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temperierbaren Doppelbandpresse mit Verteilvorrichtung

für das schäumfähige Reaktionsgemisch, dadurch gekenn- * zeichnet, daß sie eine regelbare Kühleinrichtung für das Phenolharz aufweist, der vorzugsweise zwei hintereinander geschaltete Vormischkammern für das Phenolharz und das Treibmittel nachgeordnet sind, wobei die erste Vormischkammer sowohl Eintrittsöffnungen für das Phenolharz wie für das Treibmittel, die zweite Vormischkammer nur eine Eintrittsöffnung für das Gemisch der ersten Vormischkammer und eine Kühleinrichtung aufweisen, den Vormischkammern die Mischkammer für das Vorgemisch aus Phenolharz und Treibmittel mit Zuschlagstoffen und Härter nachgeschaltet ist, der die Verteileinrichtung, bestehend vorzugsweise aus einem automatisch bewegbaren flexiblen Schlauch zum Changieren des Reaktionsgemisches auf das mit einer Deckschicht versehene Unterband der Doppelbandpresse und einer Verteilwalze für das Gemisch, die gleichzeitig als Umlenkwalze für die obere Deckschicht dient, nachgeordnet ist und ferner dadurch gekennzeichnet, daß das Oberband der Doppelbandpresse in Abhängigkeit von dem mit einer Meßeinrichtung gemessenen Sohäumdruck des Gemisches zwischen den Bändern höhenverstellbar ausgebildet ist»

8«) Vorrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß je eine Abzugsvorrichtung für die obere und untere

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Deckschicht ausgangsseitig der Doppelbandpresse angeordnet ist.

Troisdorf, den 30. Nov. 1971 MG/Ro OZ 71123

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