DE2653829A1

DE2653829A1 - Vorrichtung und verfahren zur kontinuierlichen abscheidung

Info

Publication number: DE2653829A1
Application number: DE19762653829
Authority: DE
Inventors: David Stone Gilbert
Original assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Current assignee: Imperial Chemical Industries Ltd
Priority date: 1975-11-27
Filing date: 1976-11-26
Publication date: 1977-06-02
Also published as: FR2332853A1; DE2653829B2; FR2332853B1; GB1543729A; IT1070401B; DK528476A; BE848619A; DE7637238U1

Description

Vorrichtung und Verfahren zur kontinuierlichen Abscheidung Priorität England Nr. 48783/75 vom 27.11.75

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Abscheidung von flüssigen Reaktionsgemischen auf einem sich kontinuierlich bewegenden Bahnmaterial.

Bei der Herstellung von biegsamen schaumstoffunterlegten Teppichen ist es bekannt, polyurethanschaumstoffbildende Chemikalien auf die Rückseite einer kontinuierlichen Länge des Teppichs von einer Zuführeinrichtung aufzubringen. Diese enthält einen Mischkopf und einen Verteiler, beispielsweise ein iEprührohr und eine Düse und sie ist auf einem Wagen befestigt, welcher den Teppich in einer hin- und hergehenden Bewegung überquert, während der Teppich unter der Zuführungseinrichtung fortbewegt wird. Das erhebliche Gewicht der hin und her gehenden Teile, das größtenteils auf den Mischkopf und dessen Inhalt zurückzuführen ist, begrenzt jedoch die Überquerungsgeschwindigkeit und hierdurch auch den Durchsatz und/oder die Breite des Teppichs, der mit einer Unterlageschicht versehen werden soll.

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Es wurde nun gefunden, daß diese Begrenzung dadurch überwunden werden kann, daß man nur den Verteiler auf dem Wagen mitführt und den Verteiler an einen stationären Mischkopf anschließt. Überraschenderweise übt die Verwendung von langen, biegsamen Rohren die den stationären Mischkopf mit dem hin und her gehenden Verteiler verbinden, keinen nachteiligen Einfluß auf den Betrieb der Maschine oder auf die Qualität der Schaumstoffunterlage aus. :.*

Gegenstand der Erfindung ist daher eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Abscheidung eines flüssigen Reaktionsgemisches auf einem sich kontinuierlich bewegenden Blatt - bzw. Bahnmaterial mit einer Zuführungseinrichtung _t welche ein oder mehrere Verteiler aufweist, die an einen Wagen angefügt sind, der dazu imstande ist das sich bewegende Blatt bzw. Bahnmaterial in hin- und hergehender Bewegung zu überqueren die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Verteiler oder die Verteiler .beschickbar an ein oder mehrere-stationäre Mischkopfe angeschlossen sind.

Die Vorrichtung ist besonders gut zum kontinuierlichen Abscheiden eines poyurethanschaumbildenden Gemisches auf kontinuierliche Längen eines Blatt - bzw. Bahnmaterials z.B. eines thermoplastischen Bahnmaterials, eines Filzes oder Leinen -.bzw. Baumwollstoffs geeignet. Ganz besonders ist sie aber zum Abscheiden von Gemischen, die einen biegsamen Polyurethanschaumstoff bilden auf halbkontinuierliche Längen von Fußbodenbelägen geeignet, um schaumstoffunterlegte Teppiche herzustellen.

Durch die Erfindung ist es somit nunmehr möglich,4 - 5 1/2 m breite Teppiche mit einer Geschwindigkeit von 3-6 m/min, unter Verwendung'eines überquerenden Sprühkopfes mit .Schaumstoff zu unterlegen.. ..-.,. . .-:..

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Somit wird gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung eine Vorrichtung zum Unterlegen eines 4 -5 1/2 ι ._ . ·.■--' breiten Teppichs mit einem biegsamen Polyurethanschaumstoff bis zu einer Schaumstofftiefe von bis zu 6 mm zur Verfügung gestellt, die eine Fördereinrichtung zum Transportieren von halbkontinuierlichen Längen des Teppichs mit einer Geschwindigkeit von „· 3 --:6 m/min und eine Zurührungseinrichtüng für- ·.·= -...;._.'. ;_:- die kontinuierliche Abscheidung von bis zu 40 kg /min. von Komponenten, die einen biegsamen Polyurethanschaumstoff bilden auf der Rückseite-des Teppichs enthält, wobei die Zuführungseinrichtung ein oder mehrere Verteiler enthält, die an einen Wagen angefügt sind, um den Teppich in hin- und hergehender Bewegung mit einer linearen Geschwindigkeit von bis zu 250 m/min. zu überqueren und wobei der Verteiler oder die Verteiler beschickbar mit· einem" oder mehreren' stationären. Mischkopf en..verbunden, sind.

Die gewünschte Dicke der Schaumstoffunterlage beträgt gewöhnlich 3 - 4 mm, was in der Größenordnung von 6©0 bis 800 g . Polyurethanschaumstoff bildendes Gemisch/m^ erfordert. Für die jeweiligen Breiten des verwendeten Teppichs und angewendeten Durchsätze muß daher die Zuführungseinrichtung das Schaumstoffgemisch mit Geschwindigkeiten von 5 bis 30 kg/min, abscheiden. Da die üblicherweise verfügbaren Mischköpfe dazu imstande sind max. 12 kg Schaumstoffkomponenten/min, zu verarbeiten, wendet man mindestens 1 bis.3 Mischköpfe mit den je- . weiligen Verteilern an.

Wenn hierin auf das Gewicht der Polyurethanschaumstoff bildenden Komponenten Bezug genommen wird, dann soll diese Bezeichnung nicht das Gewicht von irgendwelchen Füllstoffen umfassen·, die zugesetzt werden können.

Der Verteiler oder die Verteiler können herkömmliche Sprühdüsen sein. Gewöhnlich sind sie fächerförmig und so angeordnet, daß die schaumbildenden Komponenten in Richtung der Bewegung des Teppichs fächerförmig ausgeworfen werden und über den Teppich ein breites Band bedecken.

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Eine herkömmliche fächerförmige Düse, die 30 cm oberhalb des Teppichs angeordnet ist, kann das Schaumstoffgemisch über ein 50 bis 60 cm breites Band abscheiden, Wenn 2 oder mehr Düsen verwendet werden, dann sind sie geeigneterweise in einer zur Bewegungsrichtung des Teppichs parallelen Linie angeordnet und voneinander durch einen Abstand von 50 bis 60 cm getrennt. Geeigneterweise sind die Düsen schwenkbar an den Wagen angefügt, so daß das Ausmaß der Überlagerung der Sprays reguliert werden kann um eine Gratbildung zwischen den Schaumstoffbändern bei einem Minimum zu halten. - s

Um einen schaumstoffunterlegten Teppich mit den gewünschten Eigenschaften und dem gewünschten Endzustand zu haben ist es vorzuziehen, das Schaumstoffgemisch in mindestens acht getrennten Anwendungsvorgängen aufzubringen, sodaß die Sprühdose im Effekt jede Bandeinheitsbreits des Teppichs mindestens achtmal überquert .

Der hin und her gehende Wagen läuft naturgemäß mit hoher Geschwindigkeit, wobei die genaue Geschwindigkeit u.a. von der Breite und dem Durchsatz des Teppichs, sowie naturgemäß von der Anzahl der Düsen abhängt, die an den Wagen angefügt sind. Da gemäß der Erfindung es nicht erforderlich ist, daß der Mischkopf oder die Mischköpfe auf dem Wagen bewegt werden, ist es möglich Wägen zu verwenden, die durch herkömmliche Mechanismen betrieben werden und sie mit Geschwindigkeiten bis zu 250 m/min, laufen zu lassen. Zweckmäßigerweise ändert der Wagen seinen Sinn, d.h. er wird langsamer und beschleunigt sich bis zu einer konstanten Geschwindigkeit in entgegengesetzter Richtung in einem Rand von 5 cm.

Der Verteiler oder die Verteiler sind normalerweise beschickbar an die Mischköpfe mittels eines biegsamen Rohres angeschlossen das eine genügend große Bohrung hat, daß der Durchlauf der gewünschten Menge der schaumstoffbildenden Komponenten möglich ist.

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Ein aufgespultes biegsames Nylonrohr das bis zu einer Länge von mindestens 3 m ausdehnbar ist, ist für bis zu 5 1/2 m breite Teppiche geeignet, wenn der Mischkopf zentral oberhalb des sich bewegenden Teppichs angeordnet ist. Ein Rohr mit einer Bohrung von 12 mm ist dazu geeignet um ein Gemisch für einen biegsamen Schaumstoff mit einer Geschwindigkeit von 8 kg/min, zuzuführen.

Das flüssige Gemisch kann ein beliebiges Gemisch aus reaktiven Chemikalien sein. Im Falle von schaumstoffbildenden Gemischen für Teppichunterlagen enthält das.Gemisch solche Komponenten, die bereits hinsichtlich der Herstellung von biegsamen Polyurethanschaumstoffen beschrieben wurden. Die Hauptbestandteile von solchen Gemischen sind ein organisches Polyisocyanat, ein PoIyäther-oder Polyesterpolyol mit einer Hydroxylzahl von 30 bis 100, vorzugsweise 30 bis 70 und Wasser als Treibmittel. Zusätzlich enthält das Reaktionsgemisch gewöhnlich ein oder mehrere Katalysatoren und oberflächenaktive Mittel sowie gegebenenfalls weitere Hilfsstoffe z.B. Füllstoffe, Flammfestmachmittel und andere Treibmittel wie z.B. Trichlorfluormethan. Geeignete Polyisocyanate sind z.B. Tolylendiisocyanat und Diphenylmethandiisocyanat, die jeweils entweder in im wesentlichen reiner oder roher Form oder als Gemisch von solchen Isocyanaten vorliegen können. Geeignete Polyole sind z.B. Polyätherdiole und - Triole, die sich von Propylenoxid oder von Propylen-und Äthylenoxid ableiten. Geeignete Katalysatoren sind z.B. organische Zinnverbindungen und tertiäre Amine.

Bei der Herstellung von schaumstoffunterlegten Teppichen ist es wichtig, daß das flüssige Gemisch teilweise in die Juteleinen oder die andere Grundbahn eindringt,so daß es sich beim Aushärten wirksam mit dem Teppich verbindet und die Stabilität der Teppichstruktur erhöht. Es ist aber auch gleichfalls wichtig, daß die Eindringung nicht so stark ist, daß die Vorderseite des Teppichs verzogen wird. Der Eindringungsgrad kann in der Weise kontrolliert werden, daß man die Reaktivität des flüssigen Gemisches, z.B. durch Einstellung der Katalysatormenge kontrolliert.

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Es wird jedoch oftmals festgestellt, daß der Katalysatorgehalt, der den gewünschten Eindri ngungsgrad ergibt ,nicht der am besten geeignetste Gehalt ist, um eine Schaumstoffschicht mit niedriger Dichte und niedriger .bleibender Verformung zu'erhalten.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird daher ein Verfahren zur kontinuierlichen Abscheidung von flüssigen Reaktionsgemischen mit unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung auf einem sich kontinuierlich bewegenden Bahnmaterial zur Verfügung gestellt, das dadurch gekennzeichnet ist, ^-; daß man jedes Gemisch von einem stationären Mischkopf einem oder mehreren Verteilern zuführt, die an einen Wagen angefügt sind, welcher dazu imstande ist, das sich bewegende Bandmaterial in hin und her gehender Bewegung zu überqueren, ein erstes Reaktionsgemisch auf dem Bahnmaterial abscheidet und daß man sodann das erste Reaktionsgemisch mit einem zweiten Reaktionsgemisch mit unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung bedeckt.

Das Verfahren ist besonders gut zur kontinuierlichen Abscheidung von Polyurethanschaum-bildenden Gemischen mit unterschiedlicher Zusammensetzung auf einem sich kontinuierlich bewegenden Bahnmaterial und insbesondere von einen biegsamen Polyurethanschaumstoff bildenden Gemischen mit unterschiedlicher Zusammensetzung auf einem sich kontinuierlich bewegenden Fußbodenbelag, um schaumstoff unterlegte Teppiche herzustellen geeignet.

Vorzugsweise wird das erste Reaktionsgemisch so formuliert, daß das gewünschte Ausmaß der Bindung oder der Eindringung in das Bahnmaterial erhalten wird, während das zweite Reaktionsgemisch so formuliert wird, daß die gewünschte Qualität des Bodenbelags erhalten wird, was im Falle von schaumstoffunterlegten Teppichen eine niedrige Dichte und eine niedrige" bleibende Verformung der Unterlage ist.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Diese stellt eine perspektivische Ansicht einer Teppichunterlegungsmaschine dar.

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Die Dosierungseinrichtung 1 der dargestellten Vorrichtung enthält zwei Sätze von Beschichtungsgefäßen für verschiedene Polyurethanschaumstoff·: bildende Gemische, bestehend aus PoIyolgefäßen 2 und 3, Katalysatorgefäßen 4 und 5 und Isocyanatgefäßen 6 und 7. Die zwei Sätze von Gefäßen sind beschickbar an getrennte stationäre Mischköpfe 8 und 9 angeschlossen, die ihrerseits wiederum beschickbar mit getrennten Verteilern oder Sprühdosen 10 und 11 durch biegsame Rohre 12 und 13 verbunden sind. Die Sprühdosen 10 und 11 sind durch Ausleger 15 und 16 an einen Wagen 14 angefügt und der Wagen ist bewegbar auf einer Schiene angeordnet, die quer zur Bewegungsrichtung einer umgedrehten Bahn des Teppichs 18 gelagert ist.

Beim Betrieb überqueren der Wagen 14 und die Sprühdosen 10 und 11, die unterschiedliche schaumbildende Gemische abgeben, den Teppich 18 in hin- und hergehender Bewegung, während sich der Teppich 18 kontinuierlich in der gezeigten Richtung nach vor-

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wärts "bewegt. Das durch die Düse 10 zugeführte schaumbildende Gemisch ist so formuliert, daß der gewünschte Eindringungsgrad in die Teppichunterlage erhalten wird, während das durch die Düse 11 zugeführte schaumbildende Gemisch so formuliert ist, daß eine Schaumstoffschicht mit niedriger Dichte und niedriger bleibender Verformung erhalten wird. Die durch die Düse 10 abgeschiedene Schaumstoffschicht wird durch die Düse 11 durch den Schaumstoff übersprüht. Die Düsen 10 und 11 sind schwenkbar an ihren jeweiligen Auslegern. .15und 16· so angeordnet, sodaß der Überlagerungsgrad zwischen den zwei Sprays durch Vaiierung der Düsenrichtung reguliert werden kann. Weiterhin kann der Abstand der Düsen von der Schiene eingestellt werden, damit das Sprühmuster variiert werden kann.

Naturgemäß können Einzelheiten der beschriebenen Vorrichtung variiert werden, ohne daß man den Rahmen der Erfindung verläßt. Weiterhin wurde auf die Darstellung von verschiedenen Hilfseinrichtungen verzichtet, die normalerweise bei derartigen Schaumstoff-Unterlegungsmaschinen vorhanden sind. Solche Einrichtungen sind z. B. Ablauftröge an jeder Seite des Teppichs, um die übergesprühte Flüssigkeit an den Rändern zu sammeln, Infrarot-Vorerhitzer um den Teppich vor der Schaumstoffabscheidung zu erhitzen und Nacherhitzer um das Härten des Schaumstoffs nach dem Abscheiden zu beschleunigen.

Die Erfindung wurde in den Beispielen erläutert. Diese beziehen sich auf die Verwendung einer Teppich-Unterlegungsmaschine des vorstehend beschriebenen Typs.

Beispiel 1

In diesem Beispiel wurde ein einziger Mischer und eine einzige Sprühdüse verwendet. 80 Gewichtstei'le eines oxypropy- .. lierten, oxyäthylierten Glyzerins mit einem mittleren Molekulargewicht von 3500, 20 Gewichtsteile eines oxypropylierten, oxyäthylierten Glyzerins mit einem mittleren Molekulargewicht von 5200, 3,1 Gewichtsteile Wasser, 0,4 Gewichtsteile Diazobicyclooctan,0,7 Gewichtsteile eines Polysiloxan-Polyoxyalkylen-

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Copolymeren, 1,0 Gewichtsteile Ruß, dispergiert in Trixylphosphat, 0,4 Gewichtsteile Zinn (in)-Octoat und 39,5 Teile 80/20 TDI wurden mittels eines Rotors mit hoher Scherwirkung, der sich mit 4000 Umdrehungen pro Minute drehte in einer herkömmlichen zylindrischen Mischkammer mit einem wirksamen Volumen von 400 cm3 vermischt. Das resultierende Gemisch wurde mit einer Geschwindigkeit von 8 kg/min, durch ein 5.6 m langes biegsames Nylonrohr mit einer Bohrung von 12 um zu einer Sprühdüse geleitet, die ein fächerförmiges Verteilungsmuster ergab. Ein kontrollierter Luftstrom mit einem Druck von 9 .at wurde in den Flüssigkeitsstrom an einen Punkt nahe der Sprühdüse eingeführt, um die Zerstäubung der versprühten Flüssigkeit zu unterstützen und zu kontrollieren.

Die Sprühdüse ging mit einer linearen Geschwindigkeit von 235 m/min, quer über die Teppichrückseite hin und her. Der Teppich wurde unter de. vertikal hin- und hergehenden Spray mit einer Geschwindigkeit von 3,1 m/min, fortbewegt. Die besprühte Rückseite des Teppichs wurde von oben her mit einer Reihe von Infraroterhitzern erhitzt, um eine angemessene Ausdehnung und Härtung des Schaumstoffes zu gewährleisten. Die resultierende Verteilung des Schaumstoffgemisches auf der Rückseite des vorbehandelten Teppichs ergab eine gleichförmige Abscheidung der Flüssigkeit mit einer genügenden Eindringung in die Unterlagefasern, daß eine zufriedenstellende Tuftfixierung und eine Schaumstoffschicht mit einer Dicke zwischen 3,0 und 3,5 nun mit einer abriebfesten Außenhaut erhalten wurde. Die Breite des beschichteten Teppichs betrug 4,2 m.

Beispiel 2

Bei diesem Beispiel wurden zwei Mischköpfe und Sprühdüsen verwendet. Durch den ersten Mischer wurde das Gemisch gemäß Beispiel 1, jedoch unter Weglassung des Rußes mit einer Geschwindigkeit von 8 kg/min. zudosiert. Die Bedingungen waren in jeder Hinsicht gleich, mit der Ausnahme, daß die Breite des

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beschichteten Teppichs 5,1 m betrug und daß der Teppich unter dem Spray . _J mit einer Geschwindigkeit von 5,8 m/min, fortbewegt wurde. Das in den zweiten Mischer mit einer Geschwindigkeit von 10 kg/min eingeleitete Gemisch enthielt 100 Gewichtsteile eines oxypropylierten, oxyäthylierten Glyzerins mit einem mittleren Molekulargewichts von 3500, 4,0 Gewichtsteile Wasser, 0,3 Gewichtsteile Diazobicyclooctan, 0,7 Gewichtsteile eines Polysiloxan-Polyoxyalkylen-Copolymeren, 1,0 Gewichtsteil Ruß, dispergiert in Trixylylphosphat, 0,4 Gewichtsteile Zinn (Il)-Octoat und 49,5 Gewichtsteile eines 80/20-Gemisches aus 2,4- und 2, ö-.Toluol-.diisocyanats .Sowohl die Misch- als auch die Sprüheinrichtungen waren ähnlich wie im Beispiel 1. Die zweite Sprühdüse wurde quer über den Teppich in einem Abstand von 60 cm von der ersten Sprühdüse hin und her bewegt. Der Teppich wurde sodann unter einer Bank von Infraroterhitzern durchgeleitet. Die resultierende Schaumstoffunterlage hatte eine Dicke von ungefähr 3,5 cm und eine zufriedenstellende Tuftfixierung, sowie eine abriebbeständige Haut.

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Claims

Patentansprüche

j I., Vorrichtung zur kontinuierlichen Abscheidung eines ^•flüssigen Reaktionsgemisches auf einem sich kontinuierlich bewegenden Blatt- bzw. Bahnmaterial mit einer Zuführungseinrichtung, welche ein oder mehrere Verteiler aufweist, die an einen Wagen angefügt sind, der dazu imstande ist, das sich bewegende Blatt-bzw. Bahnmaterial in hin-und hergehender Bewegung zu überqueren, dadurch gekenn..^: eichnet, daß der Verteiler oder die Verteiler (10," 11') beschickbar .· an ein oder mehrere stationäre Mischkopfe '(8,9) -angeschlossen sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Reaktionsgemisch ein Gemisch aus einen biegsamen Polyurethanschaumstoff, bildenden Komponenten ist, das mit einer Geschwindigkeit von 40 kg/min, zu einer Schaumstofftiefe von 6 mm auf das Bahnmaterial abgeschieden wird und daß das Bahnmaterial eine 4 - 4,5 m breite halbkontinuierliche Länge eines umgekehrten Teppichs (18) ist, der mit einer Geschwindigkeit von 3-6 m/min, nach vorwärts befördert wird, wobei der Wagen (14) den Teppich mit einer Geschwindigkeit von bis zu 250 m/min, überquert.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Verteiler oder die Verteiler fächerförmige Sprühdüsen sind, die so angeordnet sind, daß die schaumbildenden Komponente in Richtung der Bewegung des Teppichs fächerförmig herausgespritzt werden.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Verteiler oder die Verteiler beschickbar an den Mischkopf oder die Mischköpfe mittels eines aufgespulten dehnbaren Nylonrohrs (12,13) angeschlossen sind, welches auf eine Länge von mindestens 3 ni ausdehnbar ist, wobei der Mischkopf oder die Mischköpfe zentral über dem sich

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bewegenden Teppichs angeordnet sind.
5. Verfahren zur kontinuierlichen Abscheidung von flüssigen Reaktionsgemischen mit unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung auf einem sich kontinuierlich bewegenden Bahnmaterial, wobei man ein erstes Reaktionsgemisch auf dem Bahnmaterial abscheidet und sodann das erste Reaktionsgemisch mit einem zweiten Reaktionsgemisch mit unterschiedlicher Zusammensetzung bedeckt, dadurch gekennzeichnet , daß man jedes Gemisch von einem stationären Mischkopf (8, 9) einem oder mehreren Verteilern (10,11) zuführt, die an einen ¥agen
(14) angefügt sind, der dazu imstande ist, das sich bewegende Bahnmaterial (18) in einer hin- und hergehenden Bewegung zu
überqueren.

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