DE2817535A1

DE2817535A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von polyurethanschaum

Info

Publication number: DE2817535A1
Application number: DE19782817535
Authority: DE
Inventors: Derk Jan Boon
Original assignee: Reeves Brothers Inc
Current assignee: Reeves Brothers Inc
Priority date: 1977-05-03
Filing date: 1978-04-21
Publication date: 1978-11-09
Also published as: ES469338A1; DK189978A; BR7802741A; IT7868003A0; NZ187054A; NO151031B; FR2392800B1; PT67963A; PT67963B; IT1147754B; AR224232A1; NO781550L; BE866681A; GB1603353A; IE47050B1; FR2392800A1; JPS53136070A; AU3532678A; CA1099450A; ZA782206B

Description

Anmelderin: Stuttgart, den 20.4·.1978

Reeves Brothers, Inc. P 3520 R/St 1271 Avenue of the Americas New York, New York 10020 V.St.A.

Vertreter:

Kohler-Schwindling-Späth Pat ent anwälte
Hohentwxelstraße 41 7000 Stuttgart 1

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Polyurethanschaum

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ORIGINAL INSPECTED

Die Erfindung betrifft zunächst ein Verfahren, zur Herstellung eines Polyurethanschaums. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf die Herstellung von gießbaren Polyurethanschäumen, z.B. festen, halb festen und flexiblen Polyurethanschäumen.

Polyurethanschäume werden weitgestreut verwendet als Materialien, von denen Gegenstände, wie Matratzen, Sitzkissen und Wärmeisolierteile hergestellt werden. Solche polymeren Schaummaterialien oder Schaumstoffe werden normalerweise durch ein Gießverfahren hergestellt, bei dem eine Mischung von flüssigen, einen Polyurethanschaum erzeugenden Reagenzien in eine Form eingebracht werden. Der hier verwendete Ausdruck "Form" schließt stationäre Formen zum chargenweisen Gießen und wandernde oder sich in ihrer Längsrichtung bewegende oder anderweitig bewegliche Formen zum kontinuierlichen Gießen ein.

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Die Entwicklung eines Gases veranlaßt die Reagensien aufzuschäumen. Bei einigen ochaiimformulierungen reagieren die Reagenzien selbst unter ausreichender Gasentwicklung; bei anderen wird ein Aufblähmittel mit den Reagenzien vermischt, um die Gasentwicklung zu erhalten. Die fortwährende Gasentwicklung bewirkt, daß der Schaum sich ausdehnt und die Form füllt. Der Schaum, der anfänglich ein flüssiger Schaum ist, wird zunehmend viskos, während die Reagenzien polymerisieren, und härtet schließlich aus zu einem Polyurethanschaum-Gußstück, dessen Gestalt durch die Form bestimmt ist.

Platten aus Polyurethanschaum von annähernd rechteckigem Querschnitt werden üblicherweise in wandernden Formen, die die Gestalt eines Kanals nahen, gegossen. Solche Formen weisen typischerweise einen Bandförderer auf, der den Boden der Form bildet, und ein Paar von im Abstand angeordneten einander gegenüberstehenden Seitenwänden, die fest angeordnet sein können oder sich mit der Geschwindigkeit des Bandförderers verschieben können. Die Seiten und der Boden der Form sind allgemein verkleidet mit einem Blatt oder mehreren Blättern eines flexiblen Flachmaterials, beispielsweise eines Kraftpapiers oder eines Polyäthylenfilms. Die Blätter oder Bahnen der Formverkleidung werden üblicherweise von Rollen abgezogen und kontinuierlich entlang dem Gießkanal mit derselben Geschwindigkeit vorwärtsbewegt, wie das Band des Förderers. Die flüssigen den Schaum erzeugenden

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Reagenzien werden auf dem Boden der Form in einem Zickzackmuster aus einer oberhalb der Form angeordneten Düse aufgebracht, die über die Breite der Form hin- und herbewegt wird. Typischerweise fließen die Reagenzien, während der Schaum sich ausdehnt, zusammen und bilden eine einheitliche Schaumplatte.

Wenn eine frische Reagenzienmischung auf einen Schaum aufgebracht wird, der aus früher eingebrachten Reagenzien entstanden ist, wird der sich hierdurch ergebende ausgehärtete Schaum eine unebene Oberfläche und eine nicht einheitliche Dichte haben, und dies ist für die meisten Anwendungsfälle unerwünscht. Durch die kontinuierliche Bewegung der Formverkleidung wird die Mischung der Reagenzien kontinuierlich von dem Eingießbereich unterhalb der Gießdüse wegbewegt, wodurch die Tendenz vermindert wird, daß frische Reagenzienmischung die früher eingebrachte Mischung überdeckt.

Um weiter die Tendenz zu vermindern, daß die flüssigen Reagenzien rückwärts unter die Gießdüse fließen, und .um das Zusammenfließen der in Zickzackform eingebrachten Mischung der Reagenzien zu unterstützen, ist es üblich, die Oberfläche unter der Düse gegenüber der Horizontalen zu neigen, so daß die Bodenverkleidung nach unten in Richtung der Bewegung abfällt. Es kann jedoch der Neigungswinkel des Gießbretts, auf das die Mischung aufgegossen wird, nicht größer als ungefähr 4-,5° gegenüber der Horizontalen sein für typische flexible Polyäther-Polyurethan-Schaum-Formulierungen, ohne daß die Reagenzienmischung nach vorne unter die früher eingebrachte Mischung

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fließt, was zu einem unerwünschten nicht-einheiti Lehen Schaum führt. Der maximale Neigungswinkel ist für unterschiedliche Schaumformulierungen, z.B. Polyester-Polyurethan-Schäume , unterschiedli ch.

Es entstehen Probleme, wenn der Boden der Form über ihre ganze Länge abfällt. Konventionelle kontinuierliche Plattenformen sind ziemlich lang, typischerweise langer als 18 m, um der langen Aushärtzeit des Schaums Rechnung zu tragen. Der Aufbau einer beweglichen Form dieser Länge, die gegenüber der Horizontalen geneigt ist, ist deutlich teurer als der Bau einer beweglichen Form gleicher Länge, die waagrecht ist, weil beispielsweise das Gebäude, das die geneigte Form aufnimmt, eine größere Baumhöhe haben müßte als normal. Weiterhin ist es besondex's aufwendig, eine Änderung des Neigungswinkels der ganzen Form zu erreichen, um unterschiedliche Viskositäten unter den verschiedenen Schaumformulierungen zu kompensieren. Daher haben einige kontinuierliche Plattenformen horizontale Bandförderer auf dem größten Teil der Länge des Bodens der Form, aber sie haben relativ kurze geneigte Gießbretter, die unterhalb der Gießdüse angeordnet sind. Die Ausdehnung und das Ansteigen oder die Schichtdickenzunahme des Schaums findet im allgemeinen auf dem geneigten Gießbrett statt.

Ein zweiter Grund dafür, ein Gießbrett vorzusehen, dae bezüglich des Bandförderers einen Winkel einschließt, betrifft die Querschnittsform der in der Form gegossenen

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Platte. Während der Schaum sich ausdehnt und In der Form ansteigt, stößt er auf die Seiten der Foith. Wenn die Verkleidungen der Seiten der Form exakt parallel zum Boden der Form vorwärtsbewegt werden, erfahre der expandierende Schaum eine Scherkraft, die seinem Anstieg entlang der Seiten einen Widerstand entgegensetzt. Diese Scherkraft führt zu einer Abrundung der oberen Seite der Platte und bildet eine Krone oder einen Rücken von konvexer Gestalt, sehr ähnlich einem Brotlaib. Für die meisten Anwendung fälle sind diese abgerundeten Teile unbrauchbar und müssen als Abfall weggeworfen werden. Daher ist das Gießverfahren umso wirtschaftlicher, je näher der Querschnitt der Platte einem Rechteck kommt, d.h., je flacher der obere Teil der Platte ist.

Falls über die Länge, über die sich der Schaum während seiner Ausdehnung bewegt, die Verkleidung des Bodens der Form und die zwei Verkleidungen der Seiten der Form nicht parallel bewegt werden, sondern relativ zueinander unter einem Winkel, kann die Seitenverkleidung der Form eine Geschwindigkeitskomponente relativ zum Boden der Form in Richtung der Ausdehnung des Schaums haben, die die Scherkraft kompensieren kann, die dem Aufgehen oder der Höhenzunahme des Schaums einen Widerstand entgegensetzt. Ein geneigtes Gießbrett, das die Bodenverkleidung der Form führt und das zwischen den Seitenwänden der Plattenfonn angeordnet ist und den Bandförderer am Boden der Form unter einem Winkel schneidet, kann eine derartige

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kompensierende Geschwindigkeitskomponente erzeugen, wenn die Expansion des Schaums über die Länge des Gießbretts durchgeführt wird und die seitlichen Verkleidungen der Form parallel zum Förderband um Boden der Form bewegt werden. Der Schnittwinkel, der normalerweise Polyurethanschaumplatten liefert, deren Querschnitt am besten einem JRechteck angenähert ist, ist ungefähr 10° für typische Schaumformulierungen und Produktionsbedingungen. Unglücklicherweise tendiert dann, wenn das Gießbrett gegenüber der Horizontalen um 10° geneigt ist, eine frisch eingebrachte Reagenzienmischung dazu nach vorne zu fließen, wie oben diskutiert wurde, was zu Schaumplatten von nicht einheitlicher Dichte oder mit anderen Unvollkommenheiten führt.

Obwohl es möglich ist, eine kontinuierliche Plattenform zu konstruieren mit einem Gießbrett, das gegenüber der Horizontalen unter einem Winkel von 4,5° geneigt ist und den Bandförderer mit 10° schneidet, muß der Bandförderer in einem solchen Fall unter einem Winkel von 5,5° nach oben geneigt sein, vgl. beispielsweise die US-PS 3 325 823· Wie oben erwähnt, sind jedoch geneigte bewegliche Formen teuerer als vergleichbare horizontale Formen.

Das US-PS 3 786 122 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Polyurethanschaumplatten, das eine horizontale Gießform von der Gestalt eines Kanals

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verwendet, die an ihrem vorderen Ende eine geneigte "Fallplatte" hat, die gegenüber dex· Horizontalen einen Winkel einschließt, der deutlich größer ist als 4·,5°. Das Problem, daß die Reagenzmischung die geneigte Fallplatte hinunterfließt, wird dadurch verhindert, daß man die Reagenzmischung reagieren läßt, bevor sie eingeführt wird und auf die FaIIpIal-te aufgebracht wird. Dieser Schritt der Vorreaktion oder vorherigen Reaktion wird in einem Trog ausgeführt, der sich gegen die obere Kante der Fallplatte öffnet. Die flüssigen Schaumreagenzien werden in den unteren Teil des Trogs eingebracht und man läßt den sich entwickelnden ochaum nach oben im Trog expandieren und auf die Fallplatte überlaufen. Der Schaum expandiert weiter, während er entlang der Fallplatte nach unten durch eine sich vorwärts bewegende untere Bahn eines Flachmaterials geführt wird. Weil die vorgeschäumte Reagenzienmischung, die den Trog verläßt, viskoser ist als die ursprüngliche flüssige Reagenzienmischung, kann die Fallplatte unter einem größeren Winkel gegenüber der Horizontalen geneigt sein als ein Gießbrett in einer üblichen Polyurethanschaum-Platten-Form.

Ein zusätzliches Ergebnis der Einführung von einer vorgeschäumten Reagenzienmischung in die Form ist, daß verhältnismäßig hohe Schaumplatten im Vergleich mit üblichen Verfahren hergestellt werden können. Han kann die Höhe, bis zu der der Schaum ansteigt, sich so denken, daß sie in zwei Komponenten geteilt ist, eine erste

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Komponente ist das Ergebnis der Ausdehnung des Schaums unterhalb einer horizontalen Ebene, die durch den Punkt; verläuft, an dem die Reagenzien zu schäumen beginnen und ist durch die Neigung und Länge des Gießbretts bestimmt, und eine zweite Komponente ist das Ergebnis des Anwachsens oder Aufsteigens des Schaums über die horizontale Ebene hinaus.

Aus der Herstellung hoher Platten ergeben sich Einsparungen, denn je dicker die Schaumplatte ist, desto geringer ist der Verlust durch das Wegwerfen der Rinde oder Haut_? die üblicherweise Polyurethanschaum" Gußstücke überzieht. Bei einer konventionellen Plattenform tendiert die Höhe der Schaumplatte dann, wenn die Zuführgeschwindigkeit der Reagenzienmischung konstant gehalten wird und die Geschwindigkeit der Formverkleidung verringert wird, zu einer Zunahme, weil mehr schaumerzeugende Reagenzien pro Längeneinheit eingebracht werden. Wenn jedoch die Gasentwicklungsrate im wesentlichen konstant bleibt, findet die Höhenzunahme des Schaums innerhalb eines kürzeren linearen Abstands statt, zusätzlich dazu, daß eine größere Höhe erreicht wird, was dem in der Höhe anwachsenden Schaum eine steilere Böschungsneigung gibt. Wenn die Geschwindigkeit der Vorwärtsbewegung ausreichend verlangsamt wird, wird diese Dachneigung so steil, daß der expandierende Schaum, besonders der am spätestens eingebrachte und noch am meisten flüssige Teil unstabil wird und dazu

neigt, zu gleiten und sich zu verschieben, was zu Hissen und anderen Fehlern des gehärteten Ccbaums führt.

Dieses Problem der Instabilität des hochsteigenden Schaums wird bei dem Verfahren gemäß der US-Fo 3 786 dadurch verringert, daß in die bewegliche Form eine vorgeschäumte Reagenzienmischung eingeführt wird, die ausreichend viskos ist, so daß sie in der Lage ist, eine relativ steile Neigung des Gießbretts auszuhalten, während sie ihre Ausdehnung vollendet. Auf diese Weise kann die erste Komponente, die die Höhe des Schaums bestimmt, vergrößert werden. Zusätzlich dazu, daß höhere ßchaumplatten durch Reduzierung der Translationsgeschwindigkeit der Auskleidung der Form ermöglicht werden, gestattet dieses Verfahren die Verwendung von kürzeren Plattenformen als jene, die bei konventionellen Verfahren verwendet werden, weil die Platte während der Aushärtungszeit sich um eine kürzere Strecke bewegt.

In der Praxis leidet jedoch das Verfahren gemäß der US-PS 3 786 122 an einer Anzahl von Nachteilen. Die vorgeschäumte Reagenzienmischung, die in die Form eingeführt wird, muß ziemlich flüssig sein, weil die im Trog ansteigende schäumende Mischung unter dem Einfluß der Schwerkraft über eine Wehrstruktur überfließen muß und auf die Fallplatte der Form fließen muß. Daher können vorgeschäumte Reagenzien, die zu viskos sind, um frei fließen zu können, nicht verwendet werden.

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Dies begrenzt die Höhe der Platten, die durch das Verfahren erhalten werden können.

Mit der Verwendung des offenen Trogs gemäß der US-PS 3 786 122 sind zusätzliche Probleme verbunden. Beispielsweise ist das Ändern der Breite des Trogs schwierig, weil Schaumablagerungen das Wiederherstellen von flüsaigkeitsdichten Abdichtungen stören. Weiterhin ist die Trogöffnung einer teilweisen Blockierung durch Ablagerungen von gehärtetem Schaum entlang der Backseite und den Seiten unterworfen, wo der Fluß der vorgeschäumten Reagenzienmischung gehemmt wird. Solche Ablagerungen brechen von Zeit zu Zeit los und werden über das Wehr in den hochsteigenden Schaum geschwemmt, wodurch sie nachteilige Ungleichförmigkeiten in der Schaumplatte verursachen. Eine weitere Schwierigkeit tritt auf, wenn Luftblasen in den unteren Teil des Trogs mit den flüssigen Reagenzien eingebracht werden. Diese Luftblasen bleiben im allgemeinen im Schaum eingeschlossen und führen zu Lücken und anderen Fehlern im gehärteten Material.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Nachteile der bekannten Verfahren und Vorrichtungen zu vermeiden. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Verfahren zur Herstellung eines Polyurethanschaums folgende Schritte aufweist:

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a) FTp rs te] lung einer Mischung von Polyurethanschaum erzeugenden Reagenzien;

b) zentrifugierendes oder schleuderndes Verarbeiten der Reagenzien taiv Bildung eines Schaums (Vorschauin ) ;

c) anschließend an das zentrifugierende Verarbeiten läßt man den entstandenen Vorschaum ansteigen und aushärten und hierdurch einen Polyurethanschaum bilden.

Der beim zentrifugierenden Verarbeiten erhaltene noch nicht vollständig expandierte Schaum wird hier a]s Vorschaum bezeichnet.

Pie Erfindung umfaßt außerdem eine in den Ansprüchen gekennzeichnete Vorrichtung zur Herstellung von Schaumplatten und außerdem ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung des Vorschaums, der noch nicht vollständig aufgeschäumt ist; auch dieses Verfahren und diese Vorrichtung ist in den Ansprüchen beschrieben.

In einer Ausführungsform der Erfindung ist eine Zentrifuge und ein Zentrifugierverfahren zum Vorschäumen von flüssigen Reagenzien vorgesehen, um Vorschäume für einen Polyurethanschaum herzustellen, die zur Vervollständigung ihrer Expansion und Aushärtung in eine Form eingebracht werden. Im einzelnen weist die Zentrifuge gemäß der vorliegenden Erfindung einen Behälter mit einer Seitenwand und einer ersten Endwand auf, der um eine Achse drehbar ist. Die Zentrifuge

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weist auch Vorrichtungen zum Einführen von flüssigen Reagenzien zur Herstellung eines polymeren Schaums in das Innere des Behälters während seiner Rotation und zum Leiten der Reagenzien an die radial innere Oberfläche der Seitenwand auf. Die erste Endwand ist mit einer zur Rotationsachse konzentrischen öffnung versehen, um im Inneren des Behälters erzeugten Vorschaum abzuführen. Das Innere des Behälters ist vorzugsweise frei von nichtrotierenden Hindernissen, die mit dem rotierenden Vorschaum kollidieren könnten und somit seine Erzeugung stören könnten. Die Zentrifuge weist ferner Vorrichtungen zum rotierenden Lagern des Behälters auf und Vorrichtungen zum rotierenden Antreiben des Behälters um die Rotationsachse.

Die flüssigen Schaum erzeugenden Reagenzien in dem rotierenden Behälter sind einer Zentrifugalkraft unterworfen, die die Flüssigkeit gegen die innere Seitenwand des Behälters drängt. Der durch die Reagenzien erzeugte Vorschaum tendiert, weil er weniger dicht als die flüssigen Reagenzien selbst ist, dazu, in einer radial nach innen verlaufenden Richtung entgegen der Zentrifugalkraft und in Richtung auf die Rotationsachse "hochzusteigen". Daher kann der vorgeschäumte Vorschaum aus axialen Regionen der Zentrifuge zum Einbringen in eine Form abgezogen werden.

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Beim Anwachsen der Rotationsgeschwindigkeit der Zentrifuge wird die Zentrifugalkraft, gegen die der Vorschaum "ansteigen" muß, vergrößert, was den Vorschaum zusammendrückt und die Reagenzien gleichmäßiger entlang der inneren Wand des Behälters verteilt. Die Zeit, die der Schaum benötigt, um bis zur Ausgabeöffnung zu expandieren, wird somit verlängert- Je langer der Vorschaum in der Zentrifuge verbleibt, desto viskoser ist er, wenn er ausgegeben wird. So kann die Viskosität des Vorschaums bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung kontinuierlich und bequem durch eine Änderung der Rotationsgeschwindigkeit der Zentrifuge verändert werden.

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die einen Zentrifugenbehälter aufweisen, der völlig geschlossen und druckdicht ist, sind besonders zur Herstellung von Vorschäumen mit hoher Viskosität geeignet. Das Innere des Behälters kann unter Druck gehalten werden, um den Vorschaum aus dem Behälter zu entladen und ihn zu einer Form zu treiben. Wennrechtwinklige Schaumplatten gegossen werden sollen, gestattet die Verwendung eines viskosen Vorschaums in einer sich vorwärts bewegenden Plattenform die Herstellung von dicken Platten bei einer niedrigen Translationsgeschwindigkeit der Form.

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Ein zusätzliches Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß das Zentrifugieren die flüssigen Reagenzien von Luftblasen befreit. Wenn man die Reagenzien einer Zentrifugalkraft unterwirft, bewirkt dies, daß eingeschlossene Blasen entgegen der Zentrifugalkraft an die Oberfläche steigen, bevor das Aufschäumen der Reagenzien beginnt. Auf diese Weise kann ein gehärteter Schaum hergestellt werden, der im wesentlichen frei von Lücken ist, die durch Luftblasen verursacht sind.

Vorschaum aus Zentrifugen gemäß der vorliegenden Erfindung kann in kontinuierlich translatorisch bewegte Formen zur Herstellung von Schaumgußteilen von rechteckigem, rundem oder anderem Querschnitt gegossen werden. Beispielsweise kann der Vorsehaum durch eine in einer hin- und hergehenden Bewegung angetriebene Düse auf ein Gießbrett in einer translatorisch bewegten Plattenform gegeben werden, die ein horizontales Förderband aufweist. Wegen der Viskosität des Vorschaums kann das Gießbrett unter einem relativ steilen Winkel gegenüber der Horizontalen geneigt sein und die Geschwindigkeit der Translation oder Bewegung der Form kann auf einem verhältnismäßig niedrigen Wert gehalten werden. Auf diese Weise können dicke Platten aus polymerem Schaum mit einem im wesentlichen rechteckigen Querschnitt bequem hergestellt werden.

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Vorschaum aus dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung kann auch auf eine Oberfläche, beispielsweise die Oberfläche eines Gewebes aufgebracht werden, um die Oberfläche mit einer Schaumschicht zu überziehen.

Der Vorschaum aus dem Zentrifugierverfahren gemäß der Erfindung kann auch in eine feste Forin gegossen werden. Da der Vorschaum teilweise expandiert ist, haben die Wände der Form eine begrenzte Wirkung hinsichtlich der Verhinderung des abschließenden Ansteigens des Schaums im Vergleich mit einem Schaum, der seine gesamte Expansion in der Form erfährt. Weiter ist die Rinde oder Haut, die üblicherweise polymere Schaumgußstücke überzieht, im allgemeinen dünner und eher homogen mit der Masse des Schaums, wenn ein vorgeschäumter Schaum (Vorschaum) gegossen wird, denn je weiter die Schäumreaktion fortgeschritten ist, bevor die Reagenzien die Seiten der Form berühren, desto weniger empfindlich sind die Reagenzien, die mit der Form in Berührung kommen, gegen Temperaturdifferenzen zwischen den Wänden der Form und der Masse des Schaums.

Die Zentrifuge gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein praktischer Schaumgenerator, der billig und einfach zu konstruieren ist. Weiterhin bietet die

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Instandhaltung geringe Probleme, weil im wesentlichen keine Ansammlung oder kein Aufbau von Resten selbst nach langer Betriebszeit der Zentrifuge auftritt.

Im Gegensatz zu dem oben beschriebenen bekannten Gerät mit einem Trog und einem Wehr gestattet die Zentrifuge gemäß der vorliegenden Erfindung das Ausgeben des Vorschaums von einem Punkt. Daher kann der Vorschaum bequem in eine Vielzahl von Typen von Formen zum Gießen oder auf Oberflächen zur Herstellung von Überzügen gerichtet werden. Zusätzlich können die Viskosität des Vorschaums und der Durchmesser der größten Schaumzellen bequem durch Variieren der Aufenthaltszeit des Vorschaums innerhalb der Zentrifuge und der Sotationsgeschwindigkeit gesteuert werden.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigt, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können Je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Ausführungsform der Erfindung verwirklicht sein. Verschiedene bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden mit Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht, teilweise geschnitten, einer Zentrifuge gemäß der vorliegenden Erfindung, und

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Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht, teilweise geschnitten, einer Ausführungsf orin der vorliegenden Erfindung zur Herstellung von Platten aus polymerem Schaum mit im wesentlichen rechteckigem Querschnitt.

In Fig. 1 weist eine Zentrifuge 2 zum Vorschäumen von Polyurethanschaum einen Behälter 4- mit einer zylindrischen Seitenwand 6 und einer ersten Endwand von Kegelstumpfform auf. Der Behälter 4- ist im wesentlichen axialsymmetrisch zu einer Achse, um die Drehung um diese Achse zu ermöglichen. Ebenfalls symmetrisch zu der Rotationsachse ist ein Antriebsrohr 10, das mit seinem ersten_f oberen Ende an der ersten Seitenwand des Behälters 4 entlang dem Umfang einer Vorschaum-Austrittsöffnung 12 in der zur Rotationsachse konzentrischen ersten Endwand 8 befestigt ist. Das Antriebsrohr 10 ist in einem drehbaren Traglager 14- montiert, das wiederum an einem Tragwinkel 16 befestigt ist, der den Behälter 4 hält und die Rotationsachse in vertikaler Richtung orientiert. Eine öffnung im anderen Ende des Antriebsrohrs 10 dient als Vorschaum-Entladeöffnung 17-

Reagenzien zur Herstellung von Polyurethanschaum werden in einem Mischkopf 18 gemischt. Als Alternative können die Reagenzien in dem Behälter 4 gemischt v/erden. Ein erstes und ein zweites Zuführrohr und 22 zum Mischkopf 18 sind vorgesehen, um die

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Reagenzien in den Mischkopf 18 einzuführen. Ein Zentrifugen-Zuführungsrohr 24 richtet die Mischung aus dem Mischkopf 18 auf eine radial innen!iegende Oberfläche 26 des Behälters 4. Das Zuführungsrohr ist vorzugsweise so angeordnet, daß es nicht mit dem rotierenden Vorschaijin 36, der innerhalb des Behälters erzeugt wird, kollidiert. Wenn der rotierende Vorschaum 36 mit einem nichtrotierenden Hindernis kollidiert, besteht: die Gefahr, daß Luftblasen in den Vorschaum eingebracht werden, die zu Lücken und Ungleichförmigkeiten im resultierenden Schaxim führen. Daher ist dos Innere des Behälters 4 vorzugsweise frei von solchen Hindernissen.

Die Zentrifuge 2 wird durch einen Elektromotor 28 mit variabler Geschwindigkeit angetrieben, der den Behälter 4 über einen Rollenantrieb 30, der am Antriebsrohr 10 befestigt ist, antreibt. Ein Geschwindigkeitsregler 32 üblicher Ausführung für den Motor bestimmt die Geschwindigkeit, des Motors 28, die wiederum die Rotationsgeschwindigkeit des Behälters bestimmt.

Die Reagenzien zur Herstellung eines polymeren Schaums können wie folgt vorbereitet und zentrifugierend verarbeitet werden, um einen Vorschaum zum Einbringen in eine Form zu erzeugen. Der Behälter

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wird um seine Achse durch den Elektromotor 28 rotierend angetrieben. Die Reagenzien zur Herstellung eines polymeren Schaums werden in den Mischkopf 18 durch das erste und das zweite Zuführrohr 20 bzw. 22 zugemessen. Ein Blähmittel kann auch in die Reaktionsmischung eingebracht werden. Die Reaktionsmischung wird vom Mischkopf 18 auf die radial innenliegende Oberfläche 26 des rotierenden Behälters 4- durch das Zuführungsrohr 24 gerichtet. Weil die Zentrifugalkraft in der Nähe der radial innenliegenden Oberfläche 26 des rotierenden Behälters 4 am größten ist, ist die flüssige Reaktionsmischung 34 bestrebt, entlang dieser Oberfläche anzuliegen. Nach einer kurzen Zeit beginnt die Reaktionsmischung Gas zu erzeugen und den flüssigen Vorschaxim 36 zu erzeugen. Der Vorschaum, der weniger dicht ist als die flüssige Reaktionsmischung, expandiert entgegen der Zentrifugalkraft in einer im wesentlichen radialen Richtung. Der Vorschaum 36 fließt vom Behälter 4 durch die Austrittsöffnung 12 unter dem Einfluß

der Schwerkraft aus. Weil die öffnung der Vorschaumaustrittsöffnung 12 radial innerhalb von der Innenfläche 26 des Behälters 4 angeordnet ist, wird der Vorschaum aus dem Behälter aus einem Gebiet abgezogen, das vom Gebiet der maximalen Zentrifugalkraft getrennt ist. Eine Gießform kann unterhalb der Zentrifuge 2 angeordnet werden, um den aus der Entladeöffnung 17 fließenden Vorschaum aufzunehmen.

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Eine Änderung in der Rotationsgeschwindigkeit- des Behälters 4 ändert die Viskosität des Schaums, Ein Erhöhen der Rotationsgeschwindigkeit erhöht die auf den Vorschaum und die Reagenzienmischung wirkende Zentrifugalkraft. Folglich "benötigt der Vorschaum eine längere Zeit, um bis zur Austrittsöffnung 12 zu expandieren, wie oben erklärt wurde. Daher ist der "Vorschaum, da er älter Ist, stärker viskos.

In I¹Ig. 2 weist ein Gerät 50 zur Herstellung von Platten aus polymerem Schaum mit im wesentlichen rechteckigem Querschnitt eine Zentrifuge 52 und eine kontinuierliche Plattengießform 54- auf. Die Zentrifuge 52 weist einen Behälter 55 mit einer zylindrischen Seitenwand 56 und einer ersten Endwand 58 auf. Ein Antriebsrohr 60 ist mit der ersten Endwand 58 des Behälters 5 5 entlang dem Umfang einer Austrittsöffnung 62 für den Vorschaum in der ersten Seitenwand 58 verbunden. Das Antriebsrohr 60. ist mit einer ersten Drehverbindung 64 verbunden, die wiederum an einem Haltewinkel 66 befestigt ist. Eine flexible Auslaufleitung 68 ist mit der ersten Drehverbindung 64· durch einen Plansch 70 gekoppelt, der an einem Ende der Leitung 68 befestigt ist. Die erste Drehverbindung 64 ist flüssigkeitsdicht und gestattet, daß das Antriebsrohr 60 rotiert, während der Plansch 70 feststehend bleibt. Das Innere der flexiblen Leitung 68

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steht mit dem Inneren des Behälters f?fer-rait, tels eines Durchgangs (nicht darges'^ell t;) in der ersten Drehverbindung 64 und mit dem "inneren des Antriebsrohrs 60 in Verbindung.

Ein in seiner Geschwindigkeit veränderbarer Elektromotor 72 treibt den Behälter ^cj^r> durch einen Rollenantrieb 7^/f- rotierend an. Die Geschwindigkeit des Motors 72 und daher die Rotationsgeschwindigkeit des Behälters 56 wird durch einen Geschwindigkeitsregler 76 für den Motor eingestellt.

An der zylindrischen Sei t.enwand 56 des Behälters 55 ist oben durch einen Flansch 77 eine zweite Endwand befestigt. Um einen Zugang zum Inneren 86 des Behälters 55 zu gestatten, ist die zweite Endwand 78 vorzugsweise entfernbar. Die zweite Endwand ?tt hat eine sie durchsetzende konzentrisch zur Rotationsachse verlaufende öffnung (nicht dargestellt), die durch ein Kopfstück 80, das mit der zweiten Endwand mittels einer zweiten Drehverbindung 82 verbunden ist, verschlossen ist. Die zweite Drehverbindung 82 ist im wesentlichen druckdicht und gestattet es, den Behälter 55 rotierend anzutreiben, wobei das Kopfstück stillsteht. Ein Zuführungsrohr 84 zur Zentrifuge läuft durch das Kopfstück 80 hindurch, um eine Reaktionsmischung in das Innere 86 des Behälters

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einzuführen und sie auf eine radial innenliegende Fläche 88 der Seitenwand 56 zu richten. Die Außenfläche des Zuführungsrohrs 84- ist mit dem Kopfstück druckdicht abgedichtet verbunden. Das Ziifüh-rurigsrohr 84 ist mit einem Mischkopf (nicht dargestellt) in der gleichen Ueise verbunden wie das in Fig. 1 gezeigte Zuführungsrohr 24 mit dem Mischkopf 1.8 verbunden ist.

Die Rotation des Behälters 55 bewirkt, daß die Reagenzienmischung 95 gegen ctie radial innenliegende Fläche der Seitenwand 56 gedruckt wird. Der durch die Reagenzienmischung 95 erzeugte Vorschaum 94 expandiert im wesentlichen in radialer Richtung nach innen auf die Rotationsachse zu.

Der Druck einer Gasatmosphäre im Inneren 86 des Behälters 55 wird auf einen vorbestimmten Wert durch eine konventionelle Gasdrucksteuereinrichtung 90 geregelt, die mit dem Inneren 86 durch eine Druckkontrolleitung 92 in Verbindung steht, die durch das Kopfstück 80 hindurchgeht. Indem man das Innere des Behälters 55 auf einem Druck hält, der größer ist als der Druck der umgebenden Atmosphäre, treibt man den Vorschaum 94 aus dem Inneren 86 durch die flexible Leitung 68 aus.

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Die flexible Leitung 68 leitet Vorschaum aus dem Inneren des Behälters 55 zur Plattengießform 54-· Eine Düse 96, die am anderen Ende der flexiblen Leitung 68 befestigt ist, ist oberhalb einer Gießfläche 98 eines Gießbretts 100 angeordnet. Die Düse 96 kann quer zur Gießform 5^ über die Breite der Form hin- und herbewegt werden durch eine Vorrichtung zum Antrieb in dieser hin- und hergehenden Bewegung, die Tragschienen 97 und einen (nicht dargestellten) Antrieb für die hin- und hergehende Bewegung der Düse aufweist. Eine erste Kante 102 des Gießbretts 100 ist benachbart einer Außenseite eines Bandförderers 104-, die eine Bodenfläche 106 der Gießform bildet. Die Bodenfläche 106 der Gießform ist im wesentlichen horizontal, wenn die Form 54-in einer horizontalen Ruhestellung, der bevorzugten Stellung, ist;

Eine Verkleidung 108 für den Boden der Gießform, bestehend aus einer flexiblen Schicht wie Kraftpapier, wird von einer flolle 110 zugeführt und über eine Führungsrolle 112 nach unten entlang der Gießfläche 98 des Gießbretts 100 über die erste Kante des Gießbretts 100 und auf die Gießformbodenfläche des Bandförderers 104 geführt. So wird die Verkleidung 8 des Bodens der Form kontinuierlich translatorisch bewegt, während der Bandförderer oder das Förderband 104- bewegt wird.

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Eine erste Seitenwand 114- der Gießform ist rechtwinklig zur Bodenfläche 106 und dieser benachbart angeordnet. Eine Verkleidung 116 für die erste Seitenwand der Form, ebenfalls aus einer flexiblen Schicht wie Kraftpapier hergestellt, ist flach anliegend an der ersten Seitenwand 114- angeordnet. Die Verkleidung wird von einer Rolle 118 mit vertikaler Achse abgezogen. Eine zweite Seitenwand der Form und eine Verkleidung für diese zweite Seitenwand (nicht dargestellt) sind an der Bodenfläche 106 der Gießform anliegend und im Abstand von der ersten Seitenwand 114- und der Verkleidung der ersten Sei benwand spiegelbildlich gegenüberliegend angeordnet. Die Verkleidungen der ersten und zweiten Seitenwand und die Verkleidung 106 des Bodens der Form bestimmen so eine Gießform von der Gestalt eines Kanals zum Gießen von Schaumplatten, die einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt haben. Es sind Mittel vorgesehen, um die Verkleidung 116 der ersten Seitenwand und die Verkleidung der zweiten Seitenwand in gerader Richtung parallel zur Richtung der Translationsbewegung der Verkleidung 108, wenn diese die Gießformbodenfläche 106 des Bandförderers 104- verkleidet, zu führen und zu bewegen. Beispielsweise können die Verkleidungen der Seitenwände dadurch geführt und translatorisch bewegt werden, daß man die Seitenwände der Gießform als vertikal orientierte Förderbänder ausbildet. Die Geschwindigkeit der Translationsbewegung der beiden Verkleidungen der Seitenwände in Richtung der Verkleidung des Bodens der Form sollte gleich der Translationsgeschwindigkeit des Bandförderers 104- sein.

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Die Gießfläche 98 der Plattengießform 54- ist im wesentlichen eben und schließt mit der Fläche 106 des Bodens der Form einen Winkel oc ein. Weil ein vorgeschäumter Vorschaum auf die Gießfläche 98 aufgebracht wird, kann der Winkel oc wesentlich größer sein als der maximale Winkel, den konventionelle Gießflächen zur Aufnahme von flüssigen Schaum erzeugenden Reagenzien mit der Horizontalen einschließen. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Plattengießform 54- kann der Winkel oL beispielsweise ungefähr 10 Grad für eine spezielle typische Schaumformulierung betragen, für den der entsprechende maximale Winkel in einem üblichen Verfahren nur ungefähr 4,5 Grad betragen würde. Der Neigungswinkel oc der Gießfläche 98 kann geändert werden, um eine Anpassung an Änderungen in der Viskosität des Vorschaums zu erhalten.

Obwohl in Fig. 2 ein ebenes Gießbrett 100 dargestellt ist, kann es in speziellen Anwendungsfällen vorteilhaft sein, ein Gießbrett zu verwenden, das verschiedene ebene Segmente aufweist, wobei jedes ebene Segment gegenüber der Horizontalen unter einem unterschiedlichen Winkel geneigt ist. Als Alternative könnte auch ein gewölbtes Gießbrett verwendet werden, wenn gewünscht.

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Beispiele:

Die folgenden Beispiele zeigen, wie leicht Polyurethans chauin entsprechend dem Zentrifugierverfahren der Erfindung hergestellt; werden kann.

Beispiel I

Eine Platte von Polyurethanschaum mit quadratischem Querschnitt wurde kontinuierlich gegossen, wobei eine Zentrifuge zum Vorschäumen der Reagenzien verwendet wurde.

Die Zentrifuge war im wesentlichen gestaltet wie die in Fig. 2 dargestellte Zentrifuge. Der Zentrifugenbehälter hatte einen zylindrischen Abschnitt mit einem Innendurchmesser von ungefähr 14-0 mm und war ungefähr 154- mm tief. Das "Volumen des Zentrifugenbehälters vermindert um das vom Zentrifugenzuführungsrohr eingenommene Volumen war ungeführ 2753 cm . Das obere Ende der Zentrifuge war durch eine Drehverbindung mit einer regulierten Quelle von Druckluft verbunden, die den Druck innerhalb des Behälters auf etwa zwischen 127 mm WS und 254- mm WS oberhalb des Umgebungsdrucks hielt. Die Zentrifuge wurde durch einen Elektromotor mit einer Geschwindigkeit im

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_tl0 2877535

Bereich von ungefähr 140 U/min bis 17O U/min rotierend angetrieben. Die Ausfcri tt-söf fnung der Zentrifuge für den Vorschaum hatte einen Durchmesser von ungefähr 25,4 mm und war durch eine Drehverbindung mit einer Vorschaumausgabeleitung von etwa 457 mm Länge und 25,4 mm Durchmesser verbunden. Die Zentrifuge war direlct oberhalb eines Gießbretts einer Gießform angeordnet, so daß der aus der Aus^abeleitung austretende Vorschaum auf das Gießbrett; tropfte.

Es wurde die folgende Formulierung verwendet:

Komponente A	Gewichtsteile
"Polyol 5140"	100,00
(Dow Chemical Co.)
"Surfactant DC 198"	1,00
(Dow Corning Corp.)
Zinnoctoat	0,25
(Metal & Thermite T-9)
Wasser	4,00
Dimethyläthanolamin	0,25
(Pennwalt Nr. 272)
	105,50
Komponente B
TDI 80/20 "Mondur TD-80"	48,39

(Mobay Chemical Co.)

"Polyol 3140" ist ein im Handel erhältliches Polyäther-Polyol mit einer Hydroxylzahl im Bereich von etwa 42,6 bis etwa 46,2.
"Surfactant DC 198" ist ein Tensid.

Die Bestandteile der Komponente A wurden vorgemischt und als ein einziger Strom in einen konventionellen

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Mischkopf gepumpt. Die Komponente B wurde getrennt in den Mischkopf gepumpt, wo die zwei Komponenten gemischt wurden. Die kombinierte Förderungsrate der Komponenten A und B war ungefähr 9 kg/min. Der Mischkopf war mit der Zentrifuge durch einen Schlauch von ungefähr 183 cm Länge und einem Innendurchmesser von 19 mm verbunden.

Die Gießform hatte die Form eines Kanals mit sich parallel zueinander erstreckenden Seitenwänden, die von einander ungefähr 457 um Abstand hatten. Das Gießbrett war aus drei ebenen Segmenten hergestellt: Das erste war gegenüber der Horizontalen um 12 Grad geneigt und erstreckte sich vom Gießpunkt aus auf ungefähr 762 mm; der zweite Abschnitt unter einem Winkel von 2,4 Grad auf ungefähr 610 mm; und der dritte Abschnitt war unter einem Winkel von 13,2 Grad geneigt, bei einer Länge von etwa 122 cm. Die Form war mit Kraftpapier verkleidet, das mit einer Geschwindigkeit im Bereich von etwa 137 bis 152 cm/min bewegt wurde.

Der erzeugte Polyurethanschaum war von guter Qualität und hatte eine Dichte von ungefähr 25,3 kg/nr. Die Platte hatte einen im wesentlichen quadratischen Querschnitt mit einer Seitenlänge von ungefähr 457 nun und hatte eine im wesentliche flache Oberseite.

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Beispiel II

Es wurde eine Serie von Mustern von gegossenem Polyurethanschaum vorbereitet, um den Einfluß der Drehgeschwindigkei t der Zentrifuge und der Verweildauer auf die Eigenschaften des sich ergebenden Schaums zu bestimmen.

Fünf Läufe, bezeichnet als Läufe 1 bis 5, wurden unter Verwendung der folgenden Formulierung ausgeführt :

Komponente A

"Polyol 3140"

(Dow Chemical Co.) "Surfactant DC 198"

(Dow Corning Corp.) Wasser

Dimethyläthanolamin

(Pennwalt Nr. 272) Zinnoctoat

(Metal & Thermite T-9)

Komponente B

TDI 80/20 "Mondur TD-80" (Mobay Chemical Co.)

Gewichtsteile	Gramm
100,00	200,0
1,00	2,0
4,00	8,0
0,25	0,5
0,25	0,5
105,50	211,0
48,39	96,78

809845/0757 *^A

Zwei zusätzliche Partien für Läufe 6 und 7 wurden mit der unten angegebenen Formulierung vorbereitet_r die eine erhöhte Konzentration des Dimethyläthanolamin-Katalysators zur Verminderung der Reaktionszeit hatte.

Komponente A	GewichtsfceiIe	Gramm
"Polyol 3140"	100,00	200,0
(Dow Chemical Co.)
"Surfactant DC 198"	1,00	2,0
(Dow Corning Corp.)
Wasser	4,00	8,0
Dimethyläthanolamin	1,00	2,0
(Pennwalt Nr. 272)
Zinnoctoat	0,20	0,4
(Metal & Thermite T-9)
	10b,20	212,4
Komponente B
TDI 80/20 "Mondur TD-80"	50,00	100,0

(Mobay Chemical Co.)

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Für jeden Lauf wurden die in der Liste angegebenen Mengen der Komponenten A und B mit einem kleinen Druckluftmischer 7 Sekunden lang gemischt. Die vorgemischten Reagenzien wurden anschließend zentrifugierend verarbeitet in einer Zentrifuge, die eine einzige öffnung an der Oberseite zum Einführen der schaumerzeugenden Reagenzien und zum Abziehen des entstandenen Vorschaums hatte. Das Innere des Zentrifugenbehälters hatte die Gestalt von zwei abgestumpften Kreiskegeln, die mit ihren Basisflächen verbunden sind. Das Innere des Behälters hatte einen Durchmesser von 79»4- mm am geschlossenen Ende, der sich auf 127 nun aufweitete und dann auf 50,8 mm bei der öffnung verengte. Der Innenraum hatte eine axiale Länge von 225,4- mm, wobei der breiteste Abschnitt 38 mm unterhalb der öffnung lag.

Man ließ die vorgemischten Reagenzien rotieren, wobei die Drehgeschwindigkeiten und die Zeitdauern gemessen wurden. Die Drehgeschwindigkeiten und die Verweilzeit in der Zentrifuge sind in Tabelle I unten angegeben. Die Läufe 1 und 6 dienten als Kontrollen und wurden nicht zentrifugierend verarbeitet. Die Drehung des Behälters, der vertikal orientiert war, lenkte die Reagenzien von der Bodenfläche des Behälters zu Gebieten von maximaler Zentrifugalkraft entlang der Seitenwände.

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	Expan	Tabelle I	Verweil	Schaum	Durch
Lauf	sions-	Rotations-	zeit in	dichte	messer
	zeit	geschwin	der Zen	(kg/in⁵)	der
	(Min.)	digkeit	trifuge		größten
		der Zen	(Sek.)		Zellen
		trifuge			(mm)
	2 1/2	(U/min)	0	26,27	1
1	2 1/2	2250	40	33,16	5
2	2 1/2	225Ο	60	47,41	4
3	2 1/2	225Ο	40	29,79	5
4	2 1/2	45ΟΟ	40	29,47	4
5	1 1/2	8000	0	24,35	1
6	1 1/2	8000	6	36,84	4
7	8000

Nachdem die Reagenzien für die angegebene Zeitdauer zentrifugierend verarbeitet wurden, wurde der entstandene Vorschaum in einen Kasten gegossen, der als Gießform diente. Für die Kontrolläufe 1 und 6 wurden die vorgemischten Reagenzien direkt in die Form gegossen. Nachdem die Mister von Polyurethanschaum in der Form angestiegen waren und gehärtet waren, wurden ihre Dichten gemessen. Die Muster wurden auch geprüft, um den Durchmesser der größten Zellen im Schaum zu bestimmen. Diese Messungen sind in Tabelle I für die einzelnen Läufe angegeben.

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Wie in Tabelle I angegeben, führt die Benutzung einer zentrifugierenden Verarbeitung bei hohen Drehgeschwindigkeiten (d.h. im allgemeinen größer als 1000 U/min) zur Bildung eines Vorschaums aus den schaumerzeugenden Reagenzien zu Polyurethanschäumen, die charakterisiert sind durch vergrößerte Zelldurchmesser und, in geringerem Ausmaß, zu erhöhten Dichten. Folglich ist es für eine gegebene Formulierung möglich, unüblich große Zellabmessungen im resultierenden Polyurethanschaum dadurch zu erhalten, daß man eine zentrifugierende Verarbeitung bei hohen Drehgeschwindigkeiten zur Herstellung des den Schaum bildenden Vorschaums verwendet. Als allgemeine Regel kann für eine gegebene Drehgeschwindigkeit, bei der die schaumerzeugenden Reagenzien verarbeitet werden, gelten, daß je größer die Verweildauer in der Zentrifuge ist, desto größer der Durchmesser in den größeren Zellen des resultierenden Polyurethanschaums ist. Für eine gegebene Verweildauer vergrößert ein Anwachsen der Rotationsgeschwindigkeit die Dichte des sich ergebenden Schaums und den Durchmesser der größten Zellen, bis zu einer bestimmten Drehgeschwindigkeit, oberhalb der die Dichte und die Zelldurchmesser über den Bereich der betrachteten Drehgeschwindigkeiten etwa konstant blieben.

Ea sollte jedoch beachtet werden, daß gewisse Polyurethanschaumformulierungen, besonders einige Polyester-Polyurethanschäume, zu empfindlich gegenüber mechanischen Beanspruchungen sind, um bei der vorliegenden Erfindung zufriedenstellend verwendet zu werden.

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«I?

Es ist nicht beabsichtigt, die vorliegende Erfindung auf die speziellen oben beschriebenen Ausführungsbei spiele zii beschränken. Beispielsweise kann das Verfahren der vorliegenden Erfindung mit festen oder
halbfesten Polyurethanschäumen oder anderen Typen
von polymeren Schäumen verwendet werden, die zubereitet werden und in einer Art ähnlich einem PoIyurethanschatim durch Gießen weiterverarbeitet werden. Es wird auch beispielsweise darauf hingewiesen, daß
eine feste Leitung, die um eine Achse schwenkbar gelagert ist, anstatt der flexiblen Leitung 68 der Anordnung nach Fig. 2 verwendet werden kann. Es wird
darauf hingewiesen, daß diese anderen Änderungen "bei dem Verfahren und der Vorrichtung, die hier im einzelnen beschrieben ist, ohne Abweichen vom Kern und
von der Lehre der vorliegenden Erfindung vorgenommen werden können, und es ist beabsichtigt, alle anderen Ausführungsformen, Alternativen und Abwandlungen der vorliegenden Erfindung mit» zu erfassen.

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Leersei te

Claims

- Ty. -

Patentansprüche

[1·\ Verfahren zur Herstellung von Polyurethanschaum, V^ dadurch gekennzeichnet, daß es folgende Schritte aufweist:

Herstellung einer Mischung von Polyurethanschaum erzeugenden Reagenzien;

Zentrifugierendes oder schleuderndes Verarbeiten der Reagenzien zur Bildung eines Schaums (Vorschaum);

anschließend an das zentrifugierende Verarbeiten läßt man den entstandenen Vorschaum ansteigen und aushärten und hierdurch einen Polyurethanschaum bilden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt der zentrifugierenden Verarbeitung der Reagenzien folgende Schritte aufweist:

Drehen eines Behälters um eine Achse; Einmessen der Reagenzien in den Behälter;

Lenken der Reagenzien zu Gebieten im Behälter mit maximaler Zentrifugalkraft;

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ORIGINAL INSPECTED

Erzeugen eines Gases innerhalb der Reagenzien zur Bildung eines Vorschaums;

Expandierenlassen des Vorschaums In einer radialen Richtung entgegen der Zentrifugalkraft; und

Abziehen des Vorschaums vom Behälter aus einem von den Gebieten maximaler Zentrifugalkraft getrennten Gebiet im Behälter.
3· Verfahren zum Vorschäumen von flüssigen Polvurethanschaum erzeugenden Reagenzien, dadurch gekennzeichnet, daß es folgende Schritte aufweist:

Drehen eines Behälters um eine Achse; Einmessen der Reagenzien in den Behälter;

Lenken der Reagenzien zu Gebieten im Behälter mit maximaler Zentrifugalkraft;

Erzeugen eines Gases innerhalb der Reagenzien zur Bildung eines Vorschaums;

Expandierenlassen des Vorschaums in einer im wesentlichen radialen Richtung entgegen der Zentrifugalkraft; und

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Abziehen des Vorschauin.·.·; aus von Gebieten maximaler Zentrifugalkraft getrennten Gebieten im Behälter.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt, daß man den Vorschauin ansteigen und aushärten J aßt, den Schritt dey Einbringens des Vorachauaits in eine Gießform einschließt.
5- Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Pol.yäther-iOl.yurethan-Schaum erzeugende Reagenzien verwendet werden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schritte im wesentlichen kontinuierlich ausgeführt werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schritte aufeinanderfolgend ausgeführt werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck einer Gasatmosphäre im Behälter auf einem vorbestimmten Wert gehalten wird.
9· Vorrichtung zum Vorschäumen von flüssigen Polymerschaum erzeugenden Reagenzien, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zentrifuge (?, 52) vorgesehen ist, die aufweist;

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- 58 if

Einen um eine Achse drehbaren Behälter (4-, 55) mit einer Seitenwand (6, 56) und einer ersten Endwand (8, 58), die eine konzentrisch zur Achse verlaufende durchgehende Öffnung (1Id, 62) zum Ausgeben eines Vorschaums aus dem Inneren des Behälters aufweist,

eine Vorrichtung zum drehbaren Lagern des Behälters;

eine Vorrichtung zum rotierenden Antreiben des Behälters um die Achse;

eine Vorrichtung zum Einführen von flüssigen, einen polymeren Schaum erzeugenden Reagenzien ins Innere des Behälters während seiner Rotation.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum des Behälters von nicht rotierenden Hindernissen, die mit dem rotierenden Vorschaum beim Betrieb der Zentrifuge zusammentreffen könnten, frei ist; und daß eine Vorrichtung zum Richten der Reagenzien auf die radial innere Seite der Seitenwand vorgesehen ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum drehbaren Lagern des Behälters die Achse des Behälters in einer im wesentlichen vertikalen Richtung orientiert.
12. Vorrichtung nach Anspruch 9, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Einführen der flüssigen einen Schaum erzeugenden Reagenzien ins Innere des Behälters aufweist:

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39'-

Einen Mischkopf (18) für das Mischen von flüssigen Ausgangsstoffen zur Herstellung der flüssigen, den Polymerschaum erzeugenden Reagenzien;

eine Vorrichtung zum Einführen der Ausgangsstoffe in den Mischkopf; und

ein Zuführrohr (20, 84), das mit dem Mischkopf verbunden ist und sich in das Innere des Behälters erstreckt, zum Einführen der flüssigen schaumerzeugenden Reagenzien ins Innere des Behälters und zum Richten der Reagenzien auf eine radial innere Fläche der Seitenwand.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 1,?, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtiang zum rotierenden Antreiben des Behälters um die Achse aufweist

Einen Elektromotor (28, 72) mit variabler Geschwindigkeit;

Antriebsmittel, die den Elektromotor mit dem Behälter zum rotierenden Antrieb des Behälters mit Hilfe des Motors verbinden; und

einen mit dem Elektromotor verbundenen Geschwindigkeitsregler (32, 76) zum Einstellen der Drehgeschwindigkeit des Behälters auf einen vorbestimmten Wert.

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14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 1 f-, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (55) eine zweite Endwand (78) aufweist, und daß der Behälter im wesentlichen geschlossen ist.
15- Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Einführen der Reagenzien in den Behälter und zum Richten auf die Fläche der Seitenwand aufweist:

Ein mit der zweiten Endwand (78) durch eine druckdichte konzentrisch zur Achse des Behälters angeordnete Drehverbindung verbundenes Kopfstück (80), wobei die zweite Endwand eine konzentrisch zur Achse verlaufende durchgehende öffnung aufweist;

und daß das Zuführungsrohr (84) durch eine Öffnung im Kopfstück (80) verläuft, wobei die Außenseite des Zuführungsrohrs mit dem Kopfstück druckdicht verbunden ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15 ₅ dadurch gekennzeichnet, daß ein Druckregler (90) mit dem Kopfstück (80) verbunden ist und durch eine öffnung im Kopfstück mit dem Inneren des Behälters in Verbindung ist, um den Druck einer Atmosphäre innerhalb des Behälters auf einem vorbestimmten Wert zu halten.

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BAD
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 t>is 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine flexible Leitung (68) zum Leiten des Vorschaums aus dem Inneren des Behälters (55) zu einer Gießform (5⁷O vorgesehen ist, daß ein erstes Ende der Leitung (68) mit der ersten Endwand (58) des Behälters mittels einer zur Achse des Behälters konzentrischen Drehverbindung verbunden ist, und daß das Innere der flexiblen Leitung durch eine Öffnung in der ersten Endwand hindurch mit dem Inneren des Behälters in Verbindung ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung zum Hin- und Herbewegen eines zweiten Endes der flexiblen Leitung (68) oberhalb der Form (5^0 zum Ausgeben des Vorschaums in die Form mit einer Rückwärts- und Vorwärtsbewegung vorgesehen ist.
19· Vorrichtung zur Herstellung von Platten aus polymerem Schaum, dadurch gekennzeichnet, daß sie aufweist:

a) Eine Vorrichtung zum Vorschäumen nach Anspruch 9;

b) eine kontinuierliche Plattenform, die aufweist:

einen sich geradlinig erstreckenden Bandförderer (1O4) zum translatorischen Verschieben einer Schaumplatte, wobei

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eine Fläche des Bandförderers im wesentlichen eben ist und eine Bodenfläche der Form (5^) definiert, wobei die vom Bandförderer gebildete Bodenfläche der Form im wesentlichen horizontal ist, wenn die Form in einer horizontalen Position ist;

eine erste Form-Seitenwand (114-) und eine zweite Form-Seitenwand, die sich längs des Bandförderers erstrecken, wobei die zwei Seitenwände im Abstand voneinander angeordnet sind und sich gegenüberstehen, wobei die einander zugewandten Flächen der Seitenwände Seitenflächen der Form definieren, die rechtwinklig zur Bodenfläche der Form verlaufen und an diese angrenzen;

ein Gießbrett (100), das zwischen den Seitenwänden der Form angeordnet ist und eine erste der Bodenfläche der Form benachbarte Kante (102) aufweist, wobei eine Fläche des Gießbretts eine Gießfläche definiert, die sich zur ersten Kante erstreckt und relativ zur Bodenfläche der Form geneigt verläuft;

eine Vorrichtung, um eine aus einer flexiblen Bahn gebildete Verkleidung des Bodens

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der Form gleitend über die Gießfläche und die erste Kante des Gießbretts zu der durch den Bandförderer gebildeten Bodenfläche der Form zu führen, so daß die Verkleidung (108) des Bodens der Form durch den Bandförderer kontinuierlich über das Gießbrett und von diesem weg bewegt werden kann; und

eine Vorrichtung zum kontinuierlichen translatorischen Bewegen einer ersten aus einer flexiblen Bahn gebildeten Seitenverkleidung (116) und einer zweiten aus einer flexiblen Bahn gebildeten Seitenverkleidung der Form dicht benachbart zur ersten bzw. zweiten Seitenfläche der Form, wobei die Translationsgeschwindigkeit der Verkleidungen an den Seiten der Form in Richtung der Verkleidung (108) des Bodens der Form gleich der Translationsgeschwindigkeit der Verkleidung (108) des Bodens der Form ist; und

c) eine Vorrichtung zum Verteilen von Vorschaum aus dem Inneren des Behälters in der Plattenform.

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20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießfläche (9^) im wesentlichen eben ist.
21. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießfläche in Segmente unterteilt ist, wobei Jedes Segment im wesentlichen eben ist und relativ zur Bodenfläche der Form geneigt verläuft.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 21, gekennzeichnet durch eine Ausbildung der Vorrichtung zum rotierenden Antreiben des Behälters um die Achse nach Anspruch 13·
23- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (55) eine zweite Endwand (78) aufweist und im wesentlichen geschlossen ist, und daß die Vorrichtung zum Einführen der Reagenzien in den Behälter aufweist:

ein mit der zweiten Endwand (78) durch eine druckdichte konzentrisch zur Achse des Behälters angeordnete Drehverbindung verbundenes Kopfstück (80), wobei die zweite Endwand eine konzentrisch zur Achse verlaufende durchgehende Öffnung aufweist;

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=CTED

ORIGINAL

einen Mischkopf zum Mischen von flüssigen Ausgangsstoffen zur Herstellung der flüssigen, den Polymerschaum erzeugenden Reagenzien;

eine Vorrichtung zum Einführen der Ausgangsstoffe in den Mischkopf;

ein mit dem Mischkopf verbundenes Zuführungsrohr (84-), das sich ins Innere des Behälters durch eine öffnung im Kopfstück (80) erstreckt zum Einführen der flüssigen schaumerzeugenden Reagenzien ins Innere des Behälters und zum Richten der Reagenzien auf eine radial innere Fläche der Seitenwand, wobei die Außenseite des Zuführungsrohrs mit dem Kopfstück druckdicht verbunden ist; und

einen Druckregler (90), der mit dem Kopfstück (80) verbunden ist und durch eine öffnung im Kopfstück mit dem Inneren des Behälters in Verbindung ist, um den Druck einer Atmosphäre innerhalb des Behälters auf einem vorbestimmten Wert zu halten.
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Verteilen des Vorschaums aufweist:

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eine flexible Leitung (68) zum Leiten des Vorschaums aus dem Inneren des Behälters zu der Form, wobei ein erstes Ende der Leitung mit der ersten Endwand (58) durch eine konzentrisch zur Achse des Behälters angeordnete Drehverbindung (64) verbunden ist, und wobei das Innere der flexiblen Leitung mit dem Inneren des Behälters durch die öffnung in der ersten Endwand in Verbindung steht; und

eine Vorrichtung zum Hin- und Herbewegen eines zweiten Endes der flexiblen Leitung quer zur Translationsrichtung der Verkleidung des Bodens der Form oberhalb der Gießfläche, wenn die Form in einer horizontalen Lage ist.

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