DE2515475B1

DE2515475B1 - Process for adding aggregates to the foaming components in the production of molded parts from polyurethane foam in the high-pressure processing system

Info

Publication number: DE2515475B1
Application number: DE2515475A
Authority: DE
Inventors: Klaus Becker
Original assignee: Rehau Plastiks GmbH
Current assignee: Rehau Plastiks GmbH
Priority date: 1975-04-09
Filing date: 1975-04-09
Publication date: 1976-05-06

Description

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zunächst darin gesehen, daß das Hochdruck-Verschäumungsprinzip für die beiden Hauptkomponenten -Polyol und Isocyanat - so belassen wird, wie es in der Praxis erprobt ist. Damit bleibt die optimale Durchmischung durch Entspannung der unter Hochdruck stehenden Hauptkomponenten in der Mischkammer erhalten. Da die Zuschlagstoffe den Kreisläufen der Hauptkomponenten nach dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht mehr zugeführt werden, besteht bei den im Hochdruckbereich arbeitenden empfindlichen Kolbendosierpumpen nicht mehr die Gefahr des vorzeitigen Verschleißes. The advantage of the method according to the invention is first therein seen that the high pressure foaming principle for the two main components -Polyol and isocyanate - is left as it has been tried and tested in practice. In order to the optimal mixing remains through the relaxation of those under high pressure Main components preserved in the mixing chamber. As the aggregates enter the cycles the main components are no longer supplied according to the process according to the invention, exists with the sensitive ones working in the high pressure area Piston metering pumps no longer the risk of premature wear.

Die Zuführung der Zuschlagstoffe erfolgt erfindungsgemäß in niederen Druckbereichen, wobei mit Pumpen gearbeitet werden kann, welche verschleißarm ausgebildet sind. According to the invention, the additives are fed in in lower Pressure ranges, it is possible to work with pumps which are designed to be low-wear are.

In Frage kommen hier insbesondere Zahnradpumpen oder Einschraubenpumpen. Diese Pumpenaggregate können in den vorgegebenen niederen Druckbereichen auch stark abrasive Zuschlagstoffe fördern, ohne daß ein vorzeitiger Verschleiß zu befürchten wäre. Gear pumps or single-screw pumps are particularly suitable here. These pump units can also be strong in the specified low pressure ranges convey abrasive aggregates without fear of premature wear were.

Die Zuschlagstoffe können während des schlagartigen Druckabfalls der Hauptkomponenten, welcher beim Eintritt in die Mischkammer erfolgt und welcher für eine optimale Zerstäubung und gleichzeitig Druchmischung der Hauptkomponenten in der Mischkammer sorgt, in die Mischung eingebracht werden. Der Druck der Zuschlagstoffe ist dabei in Bereichen zu halten, die über dem Restentspannungsdruck der Hauptkomponenten in der Mischkammer liegen. Auf diese Weise wird auch eine optimale Zumischung der Zuschlagstoffe zu den Verschäumungskomponenten erreicht. The aggregates can during the sudden drop in pressure of the main components, which takes place on entry into the mixing chamber and which for optimal atomization and simultaneous thorough mixing of the main components ensures in the mixing chamber, are introduced into the mixture. The pressure of the aggregates must be kept in areas that are above the residual expansion pressure of the main components lie in the mixing chamber. In this way an optimal admixture of the Reached additives to the foaming components.

Die Zuschlagtsoffe können in der geschilderten Weise unter Verwendung entsprechender Dosiervorrichtungen direkt in die Mischkammer eingebracht werden, und zwar während oder nachdem der Entspannungsvorgang der Verschäumungskomponenten stattgefunden hat. Es liegt weiterhin im Rahmen der Erfindung, die Zuschlagstoffe in die entspannten und vermischten Verschäumungskomponenten an einem dafür geeigneten Punkt im Angußkanal einzutragen. The additives can be used in the manner described appropriate dosing devices are introduced directly into the mixing chamber, namely during or after the expansion process of the foaming components has taken place. It is also within the scope of the invention, the aggregates into the relaxed and mixed foaming components at a suitable one Enter the point in the runner.

Die erfindungsgemäße Einbringung der Zuschlagstoffe in die Hauptverschäumungskomponenten während oder nach deren Entspannung bringt bei der Verwendung von Mehrfachangüssen den zusätzlichen Vorteil, daß wahlweise den einzelnen Mischkopfsystemen verschiedene Zusatzstoffe zugefügt werden können. The inventive introduction of the additives into the main foaming components during or after their relaxation brings with the use of multiple sprues the additional advantage that you can choose between different mixing head systems Additives can be added.

Damit wird erreicht, daß bei einem einzigen Grundsystem für die Hauptverschäumungskomponenten und unterschiedlichen Dosierungssystemen für die Zu-Zuschlagstoffe bei der Verwendung von Mehrfachangüssen in einem einzigen Arbeitsablauf Formteile verschiedener Eigenschaften erzeugt werden können.This ensures that with a single basic system for the main foaming components and different dosing systems for the additive in use multiple sprues in a single workflow, molded parts with different properties can be generated.

Die Eigenschaftsunterschiede können durch die Wahl verschiedener Zuschlagstoffe im mechanischen Bereich der Formteile liegen, es kann jedoch beispielsweise auch durch Verwendung verschieden eingefärbter Zuschlagstoffe eineMehrzahl verschieden gefärbter Formteile in diesem einzigen Arbeitsgang erzeugt werden.The differences in properties can be achieved through the choice of different aggregates lie in the mechanical range of the molded parts, but it can also, for example by using differently colored aggregates a multitude of different colored molded parts can be produced in this single operation.

Der Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens soll nachstehend wie folgt kurz geschildert werden: Für die Hauptverschäumungskomponente wurde ein Hochdruckverarbeitungssystem der bekannten Bauart verwendet. Die Hauptverschäumungskomponente Polyol wurde mit einem Arbeitsdruck von 200 kplcm2 gefahren, bei einer Durchsatzmenge von 174 g/sec. Die Hauptverschäumungskomponente Isocyanat besaß einen Arbeitsdruck von 170 kp/cm2 bei einer Fördermenge von 266 glsec. Bei einem Auslaufquerschnitt von 78 mm2 stellte sich beim Einspritzen der Komponenten in die Mischkammer ein Mischkammerdruck von etwa 10 kp/cm2 ein. The sequence of the method according to the invention is as follows below briefly outlined below: A high-pressure processing system was used for the main foaming component of the known type used. The main foaming component was polyol with a working pressure of 200 cplcm2 driven, with a throughput of 174 g / sec. The main foaming component isocyanate had a working pressure of 170 kgf / cm2 at a flow rate of 266 glsec. With an outlet cross-section of 78 mm2 When the components are injected into the mixing chamber, a mixing chamber pressure of about 10 kp / cm2.

Im Beispielsfall wurde in die Wandung der Mischkammer eine besondere Zuführung für den Einlaß der Zuschlagsstoffe angebracht. Die Zuschlagstoffe standen unter einem Förderdruck von 40 kp/cm2 und einer Fördermenge von 50 g/sec. Bei einem gleichen Auslaufquerschnitt von 78 mm2 erhöhte sich der Mischkammerdruck beim Einbringen der Zuschlagstoffe von 10 kp/cms auf 11 kp/cm2. In the example, a special one was placed in the wall of the mixing chamber Feed for the inlet of the aggregates attached. The aggregates stood under a delivery pressure of 40 kp / cm2 and a delivery rate of 50 g / sec. At a With the same outlet cross-section of 78 mm2, the mixing chamber pressure increased when it was introduced of the aggregates from 10 kp / cms to 11 kp / cm2.

Diesem Beispiel liegt folgendes allgemeine Prinzip zugrunde: Q t (P;t) L QB (paß) + Qc (PC) = Q(A+B;C) (PK) p.i = Menge Polyol QB = Menge Isocyanat Qc = Menge Zuschlagstoffe P.4 = Abspritzdruck Polyol Pis Abspritzdruck Isocyanat Pc = Abspritzdruck Zuschlagstoffe PR = Mischkammerdruck Das durch die Erfindung gelehrte allgemeine Prinzip besagt, daß der Kammerdruck P,; in jedem Fall kleiner sein muß, als der Einzeldruck P.l, PB und PC der Verschäumungskomponenten e;l, QB und der Zuschlagstoffe Qc. Die einzelnen Drücke sind hierbei abhängig von den Viskositäten der einzelnen Komponenten, deren gewähltes Mischungsverhältnis und deren Fördermenge im Einzelfall. Bei den Angaben des obigen Beispiels war beispielsweise die Viskosität des Polyols mit etwa 1000 cP angegeben, während die der Komponente Isocyanat bei etwa 200 cP und die der Zuschlagsstoffe zwischen 2500 und 3000 cP anzusetzen war. Diese Zahlenangaben können beliebig variiert werden und sind in erster Linie abhängig von den Komponenten selbst und den gewählten Temperaturen im Förderbereich. Durch Temperaturvariationen können können z. B. auch hochviskose Zuschlagstoffe in einem für das erfindungsgemäße System verarbeitbaren Bereich gebracht werden. This example is based on the following general principle: Q t (P; t) L QB (pass) + Qc (PC) = Q (A + B; C) (PK) p.i = amount of polyol QB = amount of isocyanate Qc = amount of additives P.4 = spray pressure polyol Pis spray pressure isocyanate Pc = injection pressure of additives PR = mixing chamber pressure The result of the invention scholarly general principle states that the chamber pressure P i; in any case smaller must be than the individual pressure P.l, PB and PC of the foaming components e; l, QB and the aggregates Qc. The individual pressures are dependent on the viscosities of the individual components, their selected mixing ratio and their delivery rate in individual cases. In the data in the above example, for example, was the viscosity of the polyol with about 1000 cP, while that of the isocyanate component about 200 cP and that of the additives between 2500 and 3000 cP. These figures can be varied as required and are primarily dependent of the components themselves and the selected temperatures in the conveying area. By Temperature variations can e.g. B. also highly viscous aggregates in one be brought for the system according to the invention processable area.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es erstmals möglich, Formteile aus Polyurethanschaum herzustellen, bei deren Herstellung keinerlei Beschränkung auf Grund besonderer Eigenschaften der dabei verarbeiteten Komponenten notwendig ist. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht ferner eine beliebige Variation der Fomteileigenschaften ohne großen Arbeitsaufwand, wobei die Beibehaltung des Grundfördersystems für die Hauptverschäumungskomponenten und die mögliche Variation in der Zuschaltung verschiedener Fördersysteme für die Zuschlagstoffe als wesentlicher Vorteil herauszustellen ist. With the method according to the invention it is possible for the first time to produce molded parts made of polyurethane foam, in their manufacture no restrictions necessary due to the special properties of the components processed is. The method according to the invention also enables any variation of the Molded part properties without a lot of work, while maintaining the basic conveyor system for the main foaming components and the possible variation in the connection different conveying systems for the aggregates as a significant advantage is.

Claims

Claims: 1. Method for adding additives to the foaming components polyol and isocyanate in the production of molded parts Polyurethane foam in the high-pressure processing system, with the foaming components fed to the mixing system under high pressure and in the mixing chamber of the mixing system converting the delivery pressure into mixing energy while maintaining a residual pressure are relaxed, characterized in that the aggregates with a delivery pressure, which is above the residual pressure of the foaming components, during or after the relaxation are introduced into the mixture of the foaming components.

7. The method according to claim 1, characterized in that the aggregates be conveyed in pressure ranges between 10 and 100 kp; cm2.

The invention relates to a method for metering in aggregates for the foaming components polyol and isocyanate in the production of molded parts Polyurethane foam in the high-pressure processing system, with the foaming components fed to the mixing system under high pressure and in the mixing chamber of the mixing system converting the delivery pressure into mixing energy while maintaining a residual pressure be relaxed.

In the known high-pressure processing systems, the foaming components pumped around at high pressure in a circuit. The turning point lies in these systems in the so-called mixing head. In this case, the mixing chamber is used for the filling process, for example released by forced control, what causes the circuit to be blocked. The one needed In this way, the amount of work of the foaming component reaches the mixing chamber, where mixing takes place under pressure release.

The mixture is then poured into the mold via a sprue, where the Reaction process is running.

However, polyurethane foam does not only consist of certain proportions Polyol and isocyanate but it is used to optimize the properties of using this Foam-generated end products required these foaming components to be aggregates of various kinds to be attached. These aggregates can be of the most varied Have properties which in turn reflect the properties of the foam product produced can influence differently.

It is known that the additives in the cycle of one or more the other foaming component to be introduced. As the circulatory systems of the foaming components however, when under high pressure, it is required to be included in one of these circuits to inject aggregates to be introduced at least under the same high pressure. Since the pressure ranges of the circuits are around 250 kp / cm2, this results in considerable Problems. There namely piston dosing pumps in the high-pressure processing systems must be used in order to obtain the necessary dosing accuracy taking into account Consideration of economic aspects only conditionally aggregates be used with an abrasive character. Such additives such as. B. Titanium dioxide or barite are, however, due to their properties in the Production of molded parts from polyurethane foam is preferably used.

In these cases, there is the disadvantage that here due to the required high pressures and the pump systems to be used in the case of abrasive Aggregates have a high level of wear and tear and a disproportionately high susceptibility to failure of the entire conveyor system. This disadvantage affects both in the conveyor system for the aggregates alone, as well as in the conveyor system for the foaming components to which the additives have already been added are.

Another disadvantage of this aggregate feed system turned out. that for example when using multiple sprues in all cases it is only possible to work with a single mixture of materials. With this system, for example, it is not possible to produce differently colored Molded parts in a single operation using a multiple sprue system to manufacture.

A method is also known in which, in addition to the foaming components an aggregate, e.g. B. a dye, is introduced directly into the mixing chamber. In this case, the aggregate is introduced using the low-pressure process. Since the kinetic energy inherent in the aggregate is not in this process adequate mixing of the foaming components would be sufficient To achieve this with the aggregate, this process uses one in the mixing chamber built-in mechanical mixing device. This requires an additional technical Effort and an increased susceptibility to failure in a working according to this method Foaming system.

The invention is based on the task of feeding the aggregates to be carried out in such a way that even the most abrasive components make up the foaming components can be supplied without having to accept economic losses would have to be. It is a further object of the invention to provide a way of metering the Specify aggregates, which when using multiple sprues, the production of molded foam parts with different properties in a single operation enables.

According to the invention it is proposed that the additives with a delivery pressure which is above the residual pressure of the foaming components, introduced into the mixture of foaming components during or after the relaxation will.

The pressures of the aggregates are advantageous here in ranges between 10 and 100 kp, cm2.