DE2900525A1

DE2900525A1 - Verfahren zum herstellen von bloecken aus polyurethanschaeumen

Info

Publication number: DE2900525A1
Application number: DE19792900525
Authority: DE
Inventors: Luaces Ramon Yarza
Original assignee: Tec Foam SA
Current assignee: Tec Foam SA
Priority date: 1978-01-18
Filing date: 1979-01-08
Publication date: 1979-07-19
Also published as: FI783792A; BR7900294A; IT1114302B; FR2414996B1; CA1130523A; GR63066B; SE7900266L; AU521610B2; FR2414996A1; NO790027L; DK153303B; NL7900372A; AU4278978A; MX150391A; DE2900525C2; PT69056A; DK153303C; CH635028A5; SE420582B; YU7479A

Description

TecFoam S.A., Puxeiros (Vigo) / Spanien

Verfahren zum Herstellen von Blöcken aus Polyurethanschäumen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Blöcken aus Polyurethanschaum ohne verdichteten unteren Bereich,

Insbesondere bezieht sie sich auf ein solches Verfahren, bei welchem der untere Abschnitt des Blockes nicht verdichtet ist, wie es bei den herkömmlichen Verfahren die Regel ist.

Bekanntlich ist Polyurethanschaum ein Kunststoff, der im Laufe der letzten Jahre zunehmend an Bedeutung gewonnen hat. Es handelt sich dabei um ein sehr vielseitiges Produkt, das auf sehr unterschiedlichen industriellen Gebieten verwendet wird, beispielsweise in der Kraftfahrzeugindustrie und in der Textilindustrie. Auf dem

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spanischen Markt verteilt sich der Einsatz von Polyurethanschaum auf die einzelnen Bereiche prozentual in etwa wie folgt:

Polstereigewerbe 40%

Tapezierwaren 38%

KFZ-Industrie 14%

Textilindustrie 3%

andere (Behälter für Lebensmittel, Spielzeug usw.) 5%

Insgesamt: 100%

Der Polyurethanschaum ist grundsätzlich ein Produkt aus der Reaktion von Polyol mit einem Polyisozyanat; diese beiden sind die Hauptbastandteile des Schaums. Außerdem sind andere Bestandteile notwendig, wie Wasser, ein Katalysator, ein Aktivator, Blähmittel, Farbstoffe usw. Wie den Fachleuten bekannt ist, gibt es eine weite Palette verschiedener Schaumarten, da die Möglichkeit zur Veränderung der Eigenschaften der verschiedenen, bei der Herstellung des Schaums eingesetzten Bestandteile, sowie zur Veränderung der jeweiligen Verhältnisse gegeben ist. Unter den veränderbaren Merkmalen sind je nach Wahl der Bestandteile und Verhältnisse die Steifigkeit, die Dichte, die Widerstandsfähigkeit gegenüber Alterungserscheinungen, Zugfestigkeit, Zellengröße usw. zu berücksichtigen. Unter den Parametern, die dabei eine Rolle spielen, sind insbesondere die Art des Polyols und des Polyisozyanats und das jeweilige Verhältnis zwischen Polyol, Polyisozyanat, Wasser und Blähmittel von besonderer Bedeutung.

In der Industrie wird Polyurethanschaum in Blockform hergestellt. Die Länge dieser Blöcke kann ungefähr mehr als 100 Meter betragen, wobei ihre Breite üblicherweise 2 Meter beträgt, und ihre Höhe zwischen 80 cm und 130 cm variiert. Der Querschnitt der nach dem üblichen Verfahren hergestellten Schaumblöcke ist in Fig. 1 der Zeichnung gezeigt, wozu in der nachstehenden Beschreibung

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im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren noch weitere Erläuterungen gegeben werden.

Unabhängig von der Art des hergestellten Schaumes stellt bei der Herstellung von Blöcken die Verdichtung im unteren Teil der Blökke ein ernstes Problem dar. Diese Verdichtung führt dazu, daß ein beträchtlicher Teil des fertigen Materials als Ausschuß verloren gehen muß, da die Dichte in diesem Teil ganz wesentlich höher liegt und weil die mechanischen Eigenschaften dieses Teils beträchtlich schlechter als beim übrigen Teil des Blockes sind.

Wie der Fachmann auf diesem Gebiet weiß, ist es nicht selten, daß der Prozentsatz des verdichteten Abschnitts bis zu 5 Gew.%, manchmal sogar bis 7%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Blocks, betragen kann.

Der Nachteil, der durch die Herstellung von Schaumblöcken mit verdichtetem unteren Abschnitt verursacht wird, ist offensichtlich, wenn die nachstehenden Faktoren berücksichtigt werden:

a) die Menge ungenutzten Ausgangsmaterials, die eine beträchtliche Bedeutung haben kann, wenn man berücksichtigt, daß eine mittelgroße Anlage zur Herstellung von Polyurethanschaum einen Produktionsausstoß von mehr als 20.000 kg im Mittel hat;

b) die hinzukommenden Kosten für die Zurichtung und das Wegschneiden der Schicht aus verdichtetem Schaum, die eine Länge von mehr als 100 Metern (Blockläncje), eine Breite von zwei Metern und eine Dicke von 10 - 15 Millimetern haben kann, mit Hilfe von geeigneten mechanischen Mitteln, vorzugsweise mittels Sägen., die speziell zu diesem Zweck bestimmt sind;

c) der Vertrieb der abgeschnittenen Schicht aus verdichtetem Schaum als Neben- bzw. Abfallprodukt;

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d) da ein beträchtlicher Teil der Schaumbestandteile petrochemischen Ursprungs ist, ist die Notwendigkeit leicht einzusehen, diese Materialien unter den derzeitigen Umständen der Erdölverknappung und der Verknappung der Erdöl derivate so sparsam wie nur möglich zu verwenden.

Aus den vorstehenden Punkten ergibt sich, daß der Erfindung die Aufgabe zugrunde liegt, ein Verfahren zur Herstellung von Polyurethanschaumblöcken ohne verdichteten unteren Abschnitt zu schaffen, so daß die damit verbundenen Nachteile vermieden werden und Kosten gespart werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren der eingangs erwähnten'Art dadurch gelöst, daß das endlose Förderband im Verschäumungstunnel einer Anlage zur Herstellung von Blöcken aus Polyurethanschaum während einer Zeit zwischen 15 und 90 Hinuten betrieben wird, während gleichzeitig das Förderband so erwärmt wird, daß die Oberflächentemperatur des oberen Trums des Förderbandes, welches den Tunnelboden bildet, von Raumtemperatur auf eine Temperatur Tp zwischen 60 ⁰C und 80 ⁰C ansteigt, ferner daß der Betrieb des endlosenen Förderbandes unterbrochen wird und darauf eine fortlaufende Haterialbahn, vorzugsweise aus Papier, so aufgelegt wird, daß sie zwischen dem Schaum und den Platten des Förderbandes liegt, und anschließend aus einem Misch-/Aufgabekopf das Gemisch der zur Herstellung des Schaumes eingesetzten Reagenzien am Einlaufende des Förderbandes aufgegeben wird, wobei die Temperatur während dieser Zeit des Bandstillstandes von dem Wert Tp auf einen Wert T_R verringert wird, daß in dem Augenblick, in dem der Temporaturwert T_D erreicht wird, der Betrieb des endlosen Förderbandes wieder aufgenommen wird, die zum Zuführen und Aufwikkeln der fortlaufenden fiaterialbahn vorgesehenen Einrichtungen in Betrieb gesetzt werden, wobei gleichzeitig die Oberflächentempera-

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tür des oberen Bandtrums so gesteuert wird, daß in einem ersten Bereich, dem Reäktionsbereich am Einlaufende des Förderbandes ein konstanter Temperaturwert T_R erreicht wird, und in einem zweiten Bereich, dem Verfestigungsbereich, ein anderer konstanter Temperaturwert Tp, wobei die beiden Temperaturwerte für jede Art von Schaum konstant sind, und wobei die Zeit, während welcher diese Temperatur aufrechterhalten wird, für jede Art von Schaum durch die Beziehung:

t_T = t_R + t_c

wobei ty = Gesamtverweildauer des Schaums im Verschäu-

mungstunnel
t_R = die Durch!aufzeit eines Schaumteils durch

den Reaktionsbereich tp = die Durch!aufzeit eines Schaumteils durch

den Verfestigungsbereich

vorgegeben ist, wobei t_R für jede Art von Schaum einen jeweils festgelegten Wert annimmt, und daß ferner der in der Bildung begriffene Block nach dem Verlassen des Verschäumungstunnels in mindestens einem Abschnitt in merklichem Abstand vor den zum Weitertransport vorgesehenen Schleppförderern, zwischen diesen oder hinter dem letzten der Schleppförderer in seinem unteren Teil getrocknet wird, wobei in dem Trocknungsbereich eine konstante Temperatur T_s aufrechterhalten wird, die merklich höher als T_R und Tp ist, und daß hinter dem Trockenabschnitt die fortlaufende Material bahn, an welcher ein dünner Schaumfilni haften bleibt, abgezogen wird, wobei man einen Block aus Polyurethanschaum mit einem unverdichteten unteren Abschnitt und mit gleichmäßiger Oberfläche erhält, die keiner weiteren mechanischen Bearbeitung bedarf.

Durch dieses Verfahren werden die Ausgangsmaterialien wesentlich besser genutzt, während andererseits die Herstellungskosten ganz beträchtlich gesenkt werden.

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Zum besseren Verständnis wird die Erfindung nun unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Block, wie-er nach dem üblichen alten Verfahren hergestellt wird;

Fig. 2 eine schematische Seitenansicht der Anlage zur Herstellung von Blöcken als Polyurethanschaum, mit welcher sich das erfindungsgemäße Verfahren durchführen läßt, und

Fig. 3 ein Diagramm, in welchem auf der Ordinatenachse (y-Achse) die Temperatur und auf der Abszissenachse (x-Achse) die Zeit aufgetragen ist, wobei die Strecke 00' auf der Abszisse die erforderliche Zeit angibt, während der bei laufendem endlosen Förderband im Verschäumungstunnel im Leerlauf ein am Band angelenktes Element von Raumtemperatur bis auf einen Wert Tp erwärmt wird, und wobei die Strecke. O¹ O¹ ' die Zeit angibt, während der das Endlosband steht, und die Strecke O¹¹B' die Zeit angibt, die ein Abschnitt des Bandes, auf dem der Schaum gebildet wird, benötigt, um den Verschäumungstunnel zu durchlaufen, und wobei schließlich die Strecke B¹G' die Zeit angibt, die ein Blockelement benötigt, um den Abstand zwischen dem Ausgang des Verschäumungstunnels und dem Ende der Trockenzone zu durchlaufen.

Nachstehend wird zunächst unter Bezugnahme auf Fig. 2 das bisher übliche Verfahren zur Herstellung von Blöcken aus Polyurethanschaum beschrieben. Die dazu verwendete AnTage weist folgende Teile auf: einen Verschäumungstunnel, der aus einem schräg angeordneten Förderband 1, bestehend aus aneinander angelenkten Platten P, als

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Boden des Verschäumungstunnels besteht, wobei den Boden selbst das obere Trum des Bandes bildet. Die übrigen Teile des Tunnels sind die Tunnel wände 5 und das Tunnel dach T, in welchem, wie aus der •Figur ersichtlich ist, drei Leitungen zum Abführen der Gase vorgesehen sind, die sich während der Reaktion bilden und/oder freigesetzt werden, wie beispielsweise COg und das Blähmittel. Im einlaufseitigen Tunnel abschnitt befindet sich ein Misch-/Aufgabekopf MA, in welchem die verschiedenen Bestandteile des Schaums in den entsprechenden Verhältnissen gemischt werden und auf die fortlaufende Material bahn aufgegeben werden.

Im Anschluß an das endlose Förderband, dessen oberes Trum den Tunnelboden bildet, sind verschiedene Schleppförderer vorgesehen, die in Fig. 2 mit 2 und 3 beispielhaft eingezeichnet sind-, sie schleppen den im Verschäumungstunnel gebildeten. Schaum bis zu einer Anordnung aus frei laufenden Rollen 6, von wo der Schaumblock E zum Schneiden und Lagern abgenommen wird.

Auf den Oberflächen der Förderer 1, 2 und 3 läuft eine fortlaufende Materialbahn, die genauso breit wie die Förderer ist und die zwischen der Schaummasse E und der Oberfläche der Förderer zu liegen kommt. Diese Bahn wird von einer Zuführspule 4 zugeführt, die mit der selben Geschwindigkeit wie die Förderer 1, 2 und 3 umläuft, während die Bahn am anderen Ende auf eine Aufwickel spule 4' wieder aufläuft. Die fortlaufende Bahn kann aus Papier, Polyäthylenfilm oder aus anderem Material bestehen, das entsprechend widerstandsfähig, steif und bruchfest ist. Diese Bahn, die nachstehend aus Gründen der Vereinfachung kurz "Papierbahn" genannt wird, ist deshalb wichtig, weil, wie schon erwähnt, das Förderband nicht aus einer fortlaufenden Oberfläche besteht, sondern aus einer Vielzahl aneinander angelenkter Platten, zwischen denen ein freier Raum belassen ist. Die unbedingte Notwendigkeit der Bahn aus Papier oder anderem Material ist leicht einzusehen, wenn man bedenkt, daß die

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Schaumbestandteile, die am Eingang des Tunnels aufgegeben werden, beim Vermischen im Misch-/Aufgabekopf flüssig sind, so daß das flüssige Gemisch durch die Anlenkfugen im endlosen Förderband ein-'dringen würde, wenn die Papierbahn nicht aufgelegt wäre.

In bezug auf Fig. 2, die soeben kurz erläutert wurde, ist anzumerken, daß es sich hierbei nur um eine schematische Darstellung handelt, bei welcher nicht alle Teile angegeben sind, wie beispielsweise Reagenzienbehälter, Pumpen, Antriebsmotoren für die Förderer, und der gleichen. Weiterhin ist zu berücksichtigen, daß in der Anlage, in welcher das Verfahren üblicherweise abläuft, die mit S-,, Sp und So bezeichneten Elemente nicht vorhanden sind, die einen Teil der Erfindung darstellen, wie nachstehend noch erläutert werden wird. Dazu gehört auch, daß die Förderer 1, 2 und 3, wie auch die Anordnung frei beweglicher Rollen 6, fortlaufend aneinander anstoßen, ohne daß Trennräume zwischen den Förderern vorhanden sind, wie Fig. 2 sie zeigt.

Bei dieser Anlage wird nach der Inbetriebnahme der Förderbänder 1, 2 und 3 wie auch der Zuführeinrichtung 4 und der Aufwickelspule 4¹ für die fortlaufende Material bahn mit programmierter Geschwindigkeit aus dem Misch-/Aufgabekopf HA eine entsprechende Menge des flüssigen Reagenziengemisches am Punkt A auf die fortlaufende Material bahn aufgegeben, die mit dem Boden des Verschäumungstunnels abläuft, wobei die Aufgabe am Einlaufende des Verschäumungstunnels erfolgt. Im Augenblick der Aufgabe ist das Reaktion.sgemisch eine viskose Flüssigkeit, die unter Vergrößerung ihres Volumens fortschreitend exotherm!sch reagiert und dabei den Schaumblock bildet. Diese Stufe in der Herstellung des Schaums ist in Fig. 2 mit einer ansteigenden Kurve wiedergegeben, deren Lage je nach Art des Schaums so veränderlich ist, daß der Punkt C auf der Tunnel oberfläche, welcher der Projektion des Endes der ansteigenden Kurve entspricht, aus seiner in Fig. 2 eingezeichneten Posi-

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tion je nach Reaktionsfähigkeit der Rezeptur nach links oder nach rechts verlagert werden kann. Nachdem der Block seine größte Höhe erreicht hat» wächst er allmählich in die Länge, wobei er durch 'die Bewegung der Förderer 1, 2 und 3 gezogen bzw. geschleppt wird. Nachdem der Block den letzten der Schleppförderer, d.h. den Schleppförderer 3 in Fig. 2, verlassen hat und nachdem die Papierbahn abgezogen wurde, wird er abgenommen und in verschieden große Stücke geschnitten*, nach einer Aushärtezeit von 24 Stunden wird er dann Ins Lager gebracht.

Der Querschnitt des Blockes ist in Fig. 1 dargestellt;, aus welcher der verdichtete untere Abschnitt F ersichtlich ist, dessen Unterseite nicht eben ist. Zumindest muß der verdichtete untere Abschnitt F abgeschnitten und zugerichtet werden» um die Verdichtung zu entfernen und die Unregelmäßigkeiten auf der Oberfläche zu beseitigen, was sich als nachteilig erweist, wie schon zu Beginn beschrieben wurde.

Im folgenden wird nun in Gegenüberstellung zu diesem bekannten Verfahren das erfindungsgemäße neue Verfahren erläutert.

In einem ersten Schritt besteht das erfindungsgemäße Verfahren darin, daß das endlose Förderband im Verschäumungstunnel in Betrieb genommen wird, ohne die Schaumb.estandteile aufzugeben, und daß gleichzeitig der Raum um das Förderband erwärmt wird. Diese Erwärmung führt dazu, daß die Temperatur des oberen Trums des Bandes, welches den Boden des Verschäumungstunnels bildet, in einem Zeitabschnitt zwischen 0 und 90 Minuten von Umgebungstemperatur T auf einen Wert T_p um 80 ⁰C ansteigt. Diese Temperaturänderung ibt im linken Teil der Fig. 3 dargestellt.

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Danach wird der Betrieb des endlosen Förderbandes für eine entsprechende Zeit abgeschaltet; man bringt die Papierbahn auf, die zwischen den Platten des Förderbandes und dem Schaumblock liegt, ■und beginnt dann damit, aus dem Misch-/Zuführkopf am Einlaufende des Verschäumungstunnels das Gemisch der Reaktionsstoffe auf die Papierbahn aufzubringen, die den Schaum ergeben. Während dieser Zeit des Stillstands sinkt die Temperatur auf einen Wert, der als Reaktionstemperatur T_R bezeichnet wird und für jede Art von Schaum ein' vorgegebener Wert ist; im gleichen Augenblick wird die Bewegung des Förderbandes (am Punkt A in Fig. 2 und 3) wieder aufgenommen und gleichzeitig werden die Einrichtungen zum Zuführen und Aufwickeln der fortlaufenden Papierbahn in Betrieb gesetzt.

Ab diesem Augenblick wird die Oberflächentemperatur des oberen Trums des Endlosbandes im Verschä'umungstunnel - die im wesentlichen die gleiche ist wie bei der fortlaufenden Papierbahn und folglich auch im wesentlichen gleich der Temperatur im unteren Teil des in Bildung begriffenen Schaumblockes, der auf dem Papier liegt so geregelt, daß sie in einem ersten Bereich, dem sogenannten Reaktionsbereich, auf einem Wert T_R gehalten wird, der bereits erwähnt wurde, und daß sie in einem in Laufrichtung auf den ersten Bereich folgenden zweiten Bereich, dem sogenannten Verfestigungsbereich, auf einem Wert Tp gehalten wird, der höher als T_R ist.

Auf den unteren Abschnitt des Blockes, der sich bei seiner Bewegung verfestigt hat, wirkt in mindestens einem Bereich, der in Laufrichtung hinter dem Verschäumungstunnel liegt, eine Trockentemperatur T₅ ein, während er einen Trocknungsbereich durchläuft. In Fig. 2 -sind drei Trockenbereiche S,, S₂ und S₃ angegeben.

Nach dem Trocknen wird die Papierbahn von der Aufwickeleinrichtung 4^l abgezogen und aufgerollt, wobei . ersichtlich ist, daß eine dünne gleichmäßige Schaumschicht darauf kleben bleibt. Der Block, der

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auf die frei drehbaren Rollen aufläuft, weist einen unteren Teil bzw. Boden auf, der nicht verdichtet ist und gleichmäßig und eben aussieht, so daß keine Zurichte- und Schneidarbeiten mehr erforderlich sind, die bei dem bisher bekannten Verfahren unumgänglich waren.

Der in Bildung begriffene Schaum durchläuft den ersten Bereich, den Reaktionsbereich, der am Einlaufeinde des Förderbandes liegt, in einer vorgegebenen Zeit, die sich jedoch je nach dem Schaum ändert. Wie schon erwähnt, wird in diesem ersten Bereich die Oberfläche des endlosen Bandes auf einem konstanten Temperaturwert Tq gehalten, der sich je nach der Art des jeweiligen Schaums ändert.

Den Verfestigungsbereich durchläuft der Schaum in einer Zeit, die eine Funktion der für den Reaktionsbereich vorgegebenen Zeit ist.

Nachfolgend werden nun die Grundparameter für das erfindungsgemäße Verfahren definiert:

T_R = Oberflächentemperatur im Reaktionsbereich Tp = Oberflächentemperatur im Verfestigungsbereich T_s = Oberflächentemperatur im Trockenbereich

t_R = Verweildauer eines Teiles des Endlosbandes bzw. des mit Papier überzogenen unteren Blockabschnitts, der auf dem Endlosband abläuft, zum Durchlauf durch den Reaktionsbereich, d.h. zum Durchlaufen der Strecke vom Punkt A zum Punkt C (vgl. Fig. 2 und 3 der Zeichnung)

tp - Verweildauer des vorgenannten Teiles zum Durchlauf durch den Verfestigungsbereich, d.h. zum Durchlaufen der Strecke vom Punkt C zum Punkt B (vgl. Fig. 2 und 3 der Zeichnung)

ty = Verweildauer des genannten Teiles im Verschäumungstunnel beim Durchlaufen desselben, d.h. zum Durchlaufen der Strecke vom Punkt A zum Punkt B (vgl. Fig. 2 und 3 der Zeichnung).

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-/■

Berücksichtigt man, daß der Boden des Verschäumungsturmels durch den Reaktionsbereich und den Verfestigungsbereich läuft, so ergibt sich sehr einfach:

t_T = t_R + t_c (i)..

Durch Deduktion erhält man:

t_c = tj. - t_R (2), da der Wert t_R für jede Art von Schaum vorgegeben ist.

Die Werte t_R und T_R sind zwar für einen bestimmten Schaum festgelegt, verändern sich aber je nach Art des Schaumes, wie dem Fachmann auf diesem Gebiet bekannt ist, während sich die Merkmale der exothermisehen Reaktion der Bestandteile der jeweiligen Polyurethanrezeptur je nach Art der Hauptbestandteile und je nach deren Verhältnis zueinander verändern. Wie schon erwähnt, sind die Hauptbestandteile Polyol und Polyisozyanat. Trotzdem spielt der Prozentsatz des Wassers im Gemisch eine wichtige Rolle.

Ein grundlegendes Merkmal der erfindungsgemäßen Verbesserungen ist darin zu sehen, daß die Oberflächentemperaturen der drei Bereiche der folgenden Bedingung genügen:

¹R < ^TC < ^TS

Ganz allgemein ist die Differenz T_c - T_R = Δ T zwischen 10 ⁰C und 15 ⁰C und liegt vorzugsweise um 10 ⁰C. Eine Temperatur innerhalb des Verschäumungstunnels im Reaktionsbereich, die höher als ein maximal zulässiger Grenzwert ist, ka.nn zur Rißbildung im Schaum und sogar bis zu dessen Verglühen führen. Berücksichtigt man, daß diese Temperatur, bei der die Rißbildung stattfindet, sich je nach der Rezeptur zwischen rund 45 ⁰C und 80 ⁰C verändert, und setzt man diesen Wert ein, so erhält man die Beziehung:

-rf-

Die Temperatur im Trockenbereich Τς kann offenkundig hohe Werte zwischen 100 ⁰C und 250 ⁰C in sehr kurzen Zeiträumen annehmen. Dies steht nicht im Widerspruch zu den vorhergehenden Ausführungen bezüglich der Rißbildung und/oder VergVühung_s wenn man berücksichtigt» daß diese Oberflächentemperatur beim Trocknen in einem Bereich außerhalb des Verschäumungstunnels erzeugt wird, durch welchen der Block innerhalb sehr kurzer Zeit läuft.

Auch wenn im vorhergehenden nur von einem einzigen Trocknungsbereich die Rede war, so ist die Erfindung doch keinesfalls nur auf einen einzigen Bereich dieser Art beschränkt, sondern es können verschiedene davon vorgesehen sein, auch wenn praktische Überlegungen deren Anzahl auf drei beschränken. Jedoch ist nur ein einziger Trocknungsbereich am besten vorzuziehen.

Als Folge der Unterscheidung in die drei vorerwähnten thermischen Niveaus erhält man nach Durchlauf durch die Trockenzone und nach Abziehen der Papierbahn einen Block ohne verdichteten unteren Abschnitt und mit glatter und gleichmäßiger Oberfläche, wobei auf der Papierbahn eine dünne gleichmäßige Schaumschicht kleben bleibt, deren Dichte der des übrigen Blockes vergleichbar oder gleich ist.

Das Trum des Förderbandes 1, das den Reaktionsbereich darstellt, ist mit AC bezeichnet, während CB die Längskante des- Verfestigungsbereiches kenntlich macht. Aus den vorhergehenden Ausführungen ergibt sich, daß die Lage des Punktes C, auch wenn sie für eine bestimmte Schaumart festgelegt ist, je nach Schaum sich ändert und dabei rechts oder links von der in der Figur eingezeichneten Position liegen kann.

Fig. 2 zeigt drei Trockenbereiche, die auf den eigentlichen Verschäumungstunnen folgen: S·,, S₂ und S₃. Diese Trocknungsbereiche haben im allgemeinen eine geringere Breite als die anderen Berei-

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ehe, wobei die Breite (bzw. der Wert, dem die Zeit entspricht, die für den Durchlauf eines bestimmten Teiles des verfestigten Blockes durch diesen Trockenbereich erforderlich ist) umgekehrt proportional zur Temperatur ist. Das bedeutet, daß ein vergleichsweise schmäler Trockenbereich (oder das Äquivalent zur kurzen Durch!aufzeit für diesen Bereich) eine höhere Temperatur erfordert und umgekehrt.

Fig. 3 zeigt die Veränderung der Temperatur eines Teiles in der Oberfläche des Schaumblocks im unteren Abschnitt im zeitlichen Verlauf. In dieser Figur ist 00' die Betriebszeit des Förderbands im Verschäumungstunnel im Leerlauf; O¹O" gibt die Zeit des Stillstandes des Bandes an, wobei Tn, Tp und tp, t~ und ty die vorerwähnten jeweiligen Bedeutungen haben.

Es wird daraus einfach ersichtlich, daß der übergang von der Temperatur .zwischen dem Reaktionsbereich und dem Verfestigungsbereich nicht plötzlich erfolgt, weil die schrägverlaufende Linie in Fig. am Punkt C vorgesehen ist, wo eine Temperatur herrscht, die man als Mittelwert zwischen T_R und Τς schätzungsweise angeben kann. Sobald das hier in Betracht stehende Teil der Platte den Umkehrpunkt erreicht hat, erfährt der untere Abschnitt des Blockes, der mit der in Betracht gezogenen Platte in Berührung steht, in dem Fall, daß ein Trockenbereich S^ vorgesehen ist, einen Temperaturanstieg, bis der Wert T_Q1 erreicht ist. Wenn der Trockenbereich unterhalb Sp oder So beispielsweise liegt, so beginnt die Temperatur des Blockes abzusinken und tendiert zur Angleichung an die umgebungstemperatur. Die punktierte Linie BF wäre die Temperatursnderung" Über die ZeIt₅ wenn keine Trockenbereiche vorgesehen wären. Weiterhin ist ersieht!ich_s daß nn't großer werdendem Abstand vom Verschciumungstunnel dis Position des Tröckenbe-reichss umso mzhv so sein muß., daß die Temperatur in diesem Bereich erhöht w1rd_s is; der Verringerung der Veriestigungsiesiiperatur eniQQipnzv^irh-s^, Haeft

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dem Durchlauf durch den Trockenbereich vermindert sich natürlich die Temperatur an der Oberfläche des Blockes von den Punkten D₃ E oder 6 in Fig. 3 bis herab auf Umgebungstemperatur.

Da das Abziehen der Papierbahn einer der wichtigsten Punkte bei dem erfindungsgernä'ßen Verfahren ist₅ sollte darauf hingewiesen werden, daß zwar im vorhergehenden immer auf Papier als das verbreitetste Material Bezug genommen worden ist_s das für die fortlaufende Bahn zwischen dem sich bildenden Schaumblock und den aneinander angelenkten rechteckigen Platten des endlosen Förderbandes verwendet wird, so läßt sich auch jedes andere Material in Form einer Bahn verwenden_s das dieselbe Funktion erfüllt.

Nachstehend wird nun ein Beispiel für die Herstellung eines handolsüblichen Polyurethanschaumes gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben. Dieses Beispiel ist jedoch nur zur Erläuterung angeführt und soll keinesfalls als Einschränkung betrachtet werden.

Aus dem Misch-/Aufgabekopf wird entsprechend dem vorbeschriebenen Vorgehen ein Gemisch aufgegeben, das aus folgenden Stoffen in den jeweiligen, in Gewichtsteilen angegebenen Mengen besteht:

Polyol	100
ToIuoldi i sozyanat	51,3
Wasser	4,1
Dimethyl am i iiuä üidriol
Silikon	1
Freon 11	6_S5
Zinnoktoat	0₅2
Farbstoff	0_s3

Die Temperatur im Reaktiortsbereich wird auf einem Wert T_p = 41₉5 -IC gehalten, während die Temperatur im Verfestiglmgsbereich auf einem liert

i0iS29/08Si ..-/16

Tp = 51,5 - 1 ⁰C gehalten wird, bei einer Verweildauer im Reaktionsbereich tj, = 2 bis 3 Minuten und bei einer Verweildauer im Verfestigungsbereich t» = 3 bis 2 Minuten. Man erhält einen Block, der, nach Einwirkung einer Temperatur von 120 ⁰C im Trockenbereich, und nach Abziehen der fortlaufenden Papierbahn von der Unterseine eine im wesentlichen gleichmäßige Dichte über sein gesamtes Volumen von 20 kg/m aufweist, d.h. der Boden bzw. untere Abschnitt ist nicht stärker verdichtet und weist keine Unregelmäßigkeiten auf, so daß eine mechanische Bearbeitung nicht erforderlich ist.

Nachstehend wird nun mit Hilfe einer einfachen Berechnung die wirtschaftliche Seite der Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens dargelegt.

Eine mittelgroße Fabrik verschäumt 200 Tage pro Jahr und erzeugt bei jedem Verschäumungsvorgang einen fortlaufenden Block von 20 Tm, d.h. die Jahresproduktion belauft sich auf 20 χ 200 = 4.000 Tm = 4.000.ÖÖO kg. Arbeitet man nach dem bisher üblichen Verfahren und nimmt man einen mittleren Wert von 4,5 Gew.% für den verdichteten unteren Abschnitt an, so erhält man:

Jahresproduktion von dichtem Schaum

4.000.000 X 0,045 = 180.000 kg Jahresproduktion von Schaum mit gleichmäßiger Dichte

4.000.000 --180.000 = 3.820.000 kg.

Für eiiieii Betrieb gleicher Größenordnung, der nach dem erf indüngsgemäßen Verfahren arbeitet erhielte man einen Jahresausstoß an Schaum mit gleichmäßiger Dichte bei angenommenen 0,5 Gew.35 für die dünne Schaumschicht, die auf der Papierbahn kleben bleibt:

4.000.000 - (4.000.000 x 0,005) = 3.980.000 kg.

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Das bedeutet_D daß mit dem erfindungsgemäßen Verfahren der Jahresnutzen um

3.980.000 - 3.820.000 = 160.000 kg/Jahr erhöht.

Daraus ergibt sich» daß der Vorteil des Verfahrens in der Erzeugung von 160.000 kg Schaum mehr liegt,, ohne daß höhere Kosten fur die Ausgangsstoffe entstehen. Zu diesem Ergebnis müßte man noch die Energiekosten» die Arbeitslöhne usw. addieren;, die für das Zurichten, Schneiden, Lagern und den Vertrieb des dichten Schaums entstehen,

000020^0030

Claims

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Patentansprüche

l.\ Verfahren zur Herstellung von Blöcken'aus Polytirethan-Tiaum ohne verdichteten unteren Bereich, dadurch GEKENNZEICHNET, daß das endlose Förderband im Verschäumungstunnel einer Anlage zur Herstellung von Blöcken aus Polyurethanschaum während einer Zeit zwischen 15 und 90 Minuten betrieben wird, während gleichzeitig das Förderband so erwärmt wird, daß die Oberflächentemperatur des oberen Trums des Förderbandes, welches den Tunnelboden bildet, von Raumtemperatur auf eine Temperatur T_p zwischen 60 ⁰C und 80 ⁰C ansteigt, ferner daß der Betrieb des endlosen Förderbandes unterbrochen wird und darauf eine fortlaufende Materialbahri, vorzugsweise aus Papier, so aufgelegt wird, daß sie zwischen dem Schaum und den Platten des Förderbandes liegt, und anschließend aus einem Misch-/Aufgabekopf das Gemisch der zur Herstellung des Schaums eingesetzten Reagenzien am Einlaufende des Förderbandes aufgegeben wird, wobei die Temperatur v/ährend dieser Zeit des Bandsti 11 Standes von dem Wert Tr-, auf einen Wert T_p verringert wird, daß in dem Augenblick, in dem der Temperaturwert Tr, erreicht wird, der Betrieb des endlosen Förderbandes wieder aufgenommen wird, die zum Zuführen und Aufwickeln der fortlaufenden Material bahn vorgesehenen Einrichtungen in Betrieb gesetzt werden, wobei gleichzeitig die Oberflächentemperatur des oberen Bandtrums so gesteuert wird, daß in einem ersten Bereich, dem Reaktionsbereich am Einlaufende des Förderbandes ein konstanter Temperaturwert T_R erreicht wird, und in einem zweiten Bereich, dem Verfestigungsbereich, ein anderer konstanter Temperaturwert Tq, wobei die beiden Temperaturwerte für jede Art von Schaum konstant sind, und wobei die Zeit, während welcher diese Temperatur auf-

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-if-

rechterhalten wird, für jede Art von Schaum durch die Beziehung:

X.-T- ⁼ X-n "·" T»p I K U

wobei ty = Gesamtverweildauer des Schaums im Ver-

schäumungstunnel
tr, = die Durchlauf zeit eines Schaumteiles

durch den Reaktionsbereich tp = die Durchlaufzeit eines Schaumteiles

durch den Verfestigungsbereich

vorgegeben ist, wobei t_R für jede Art von Schaum einen jeweils festgelegten Wert annimmt, und daß ferner der in der Bildung begriffene Block nach dem Verlassen des Verschäumungstunnels in mindestens einem Abschnitt in merklichem Abstand vor den zum Weitertransport vorgesehenen Schleppförderern, zwischen diesen oder hinter dem letzten der Schleppförderer in seinem unteren Teil getrocknet wird, wobei in dem Trocknungsbereich eine konstante Temperatur T₅. aufrechterhalten wird, die merklich höher als T_R und T_c ist, und daß hinter dem Trockenabschnitt die fortlaufende Materialbahn, an welcher ein dünner Schaumfilm haften bleibt, abgezogen wird, wobei man einen Block aus Polyurethanschaum mit einem unverdichteten unteren Abschnitt und mit gleichmäßiger Oberfläche erhält, die keiner weiteren mechanischen Bearbeitung bedarf.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch GEKENNZEICHNET, daß der Temperaturunterschied zwischen dem Verfestigungsbereich und dem Reaktionsbereich, ΔΤ = T_c - T_R, höchstens 15 ⁰C, vorzugsweise 10 ⁰C, beträgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch GEKENNZEICHNET, daß die fortlaufende Materialbahn aus Papier oder anderem Material besteht, das gegenüber den hohen Temperaturen im Trockenbereich widersteht und das entsprechend geeignete Widerstandsfähigkeit hat.

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