DE69403170T2

DE69403170T2 - Schlagverfahren und System zur kontinuierlichen Herstellung von Polyurethanschaumstoffblocken

Info

Publication number: DE69403170T2
Application number: DE69403170T
Authority: DE
Inventors: Carlo Fiorentini; Anthony Charles Murr Griffiths
Original assignee: FOAMING TECHN CARDIO BV
Current assignee: FOAMING TECHN CARDIO BV
Priority date: 1993-07-14
Filing date: 1994-07-11
Publication date: 1997-08-21
Anticipated expiration: 2014-07-12
Also published as: EP0770466A2; NO942522D0; FI943215A0; DE69403170D1; EP0645226B1; DE9411804U1; CA2127475A1; ES2102734T3; ATE152956T1; NO942522L; PL304196A1; NO309077B1; CN1103353A; USRE37012E1; GR3024369T3; FI943215A; EP0645226A3; EP0645226A2; KR960013632A; AU6746494A

Description

Feld der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung von Polymerschaumstoffen unter Anwendung der Auschäumtechnik (Frothing- Technik), und insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von flexiblen oder festen Schaumstoffblöcken, die normalerweise für Verkleidungsteile, als Polstermaterial und dergleichen mehr benötigt werden.

Hintergrund der Erfindung

Polymer-Schaumstoffe und insbesondere Polyurethan-Schaumstoffe sind wohlbekannt. Im allgemeinen erfordert ihre Herstellung das Mischen von reaktiven chemischen Komponenten, wie etwa ein Polyol und ein Isocyanat, in Anwesenheit von üblicherweise verwendeten Additiven, wie etwa einem geeigneten Katalysator, Tensiden oder Zellregulierungsmitteln, und von Wasser, welches mit dem Isocyanat chemisch reagiert, um Kohlendioxid zum Aufblähen des Schaums zu erzeugen.
Bei der kontinuierlichen Herstellung von flexiblen Schaumstoffen und insbesondere bei der Herstellung von flexiblen Schaumstoffen in kontinuierlichen Blöcken, wie es gegenwärtig in den herkömmlichen Maschinen ausgeführt wird, ist es üblich, eine dünne Schicht des Gemisches in flüssigem Zustand auf eine bewegliche Trägerschicht zu gießen oder zu verteilen, die auf einem leicht geneigten Förderband vorgesehen ist, und den Schaum sich dann aufgrund der Reaktion zwischen den chemischen Komponenten frei ausdehnen lassen bis die vollständige Ausdehnung des Schaums erreicht ist. Dann läßt man den Schaum aushärten, und danach wird der lange Schaumstoffblock in kleinere Blöcke zersägt. Solche herkömmlichen Verfahren und Vorrichtungen sind z.B. in US-A- 3,325,823 und US-A-4,492,664 beschrieben.
Um Situationen zu vermeiden, wo das flüssige Gemisch unter den bereits expandierenden Schaum rinnt, und um die Herstellung von gleichmäßigen Blöcken zu ermöglichen, sind gewöhnlich eine nur geringe Neigung, eine hohe Geschwindigkeit des Förderbandes und eine hohe Materialausgaberate erforderlich. Dies führt zu teuren und sehr viel Platz einnehmenden Maschinen wie auch zu einer extrem hohen Produktionsrate und sehr großen Fabrikanlagen.
Mit dem Ansatz, die in den herkömmlichen Verfahren auftretenden Probleme und Nachteile teilweise zu überwinden, schlägt US-A-3,786,122 ein alternatives Schäumverfahren vor, bei dem flüssige Reagenzien gemischt werden und im flüssigen Zustand am Boden eines Vorschäumbeckens eingeführt werden. Dies ermöglicht es, daß sich das Gemisch in dem Vorschäumbecken nach oben ausdehnt, was bewirkt, daß das vor-ausgedehnte Gemisch aus dem Becken herausfließt auf ein in Kanalform gebrachtes Schichtmaterial, das auf einer Fördereinrichtung läuft. Obwohl diese Vorrichtung die Verwendung eines hin- und hergehenden Mischkopfes bei der Herstellung einer kontinuierlichen Bahn eines Polymer-Schaums vermeidet, treten dennoch Probleme aufgrund von Ablagerungen von Schaum in dem Becken auf, wodurch sich das nutzbare Volumen des Beckens ständig verengt oder vermindert und dadurch auch die Verweilzeit des Gemisches in dem Becken sich vermindert. Der teilweise ausgedehnte Schaum hat immer noch eine relativ hohe Dichte und eine niedrige Viskosität und begrenzt den Neigungswinkel, der für den Schaum-Förderer verwendet werden kann. Folglich ist das Risiko, daß Gemisch unter den Schaum rinnt, immer noch vorhanden.
Obwohl es die Aufgabe der in US-A-3,786,122 beschriebenen Erfindung war, eine Fördereinrichtung mit kürzerer Länge einzusetzen, die mit geringerer Geschwindigkeit als Fördereinrichtungen in herkömmlichen Vorrichtungen läuft, macht die Tatsache, daß das Gemisch in einem noch flüssigen Zustand aus dem Becken austritt, es praktisch unmöglich, die Geschwindigkeit und die Länge der Fördereinrichtung in nennenswertem Maße zu reduzieren. Daher war die Vorrichtung zur Herstellung von Schaumstoffbahnen groß und erforderte große Räume. In dem Buch "PU Handbook" von G. Hoertel, Carl Hanser Verlag, 1985, Seiten 162-168, wird eine weitere Variation der Gießtechnik beschrieben, bei der versucht wird, eine gleichmäßige Aufbringung des Gemisches der Polyurethankomponenten mit einem festen Mischkopf zu erreichen. Das von Hoertel beschriebene Gemisch ist kein Schaum (Froth) und es findet auch kein Aufblähen statt. Gemäß Hoertel wird das Gemisch über die ganze Breite des Förderbandes durch Verwendung eines Verteilerrohres verteilt, durch welches das Gemisch breit verteilt ausgegeben wird. Gleichermaßen ähnelt der resultierende Strom dem, der bei dem in US Patent Nr. 3 786 122 verwendeten Becken auftritt; abhängig vom Volumen des Verteilerrohres und der chemischen Reaktivität der Schaumkomponenten wird das Gemisch auf einen Träger als eine klare (keine Reaktion) oder bereits cremige (Reaktion hat begonnen) Flüssigkeit geliefert. Folglich hängen die Dichte und die Viskosität des Gemisches immer noch vom Volumen des Verteilerrohres ab, in der die Schaumbildung infolge chemischer Reaktion stattfindet. Daher unterscheidet sich das Verteilerrohr gemäß Hoertel nicht wesentlich von der Beckenvorrichtung aus US Patent No. 3,786,122.
US-A-3,181,199 betrifft eine Vorrichtung zum Aufbringen eines Kunststoffschaummaterials, wobei das Hauptanwendungsgebiet das Bilden von Teppichrückenschichten ist, d.h. das Aufbringen einer Bodenschicht aus geschäumten Kunststoff auf gewebte Teppiche. Ein unter Druck stehendes, schaumbildendes Gemisch wird in eine Druckausgleichskammer gepumpt, die einen länglichen Schlitz aufweist, durch den das Gemisch in eine schaumbildende Kammer läuft, die eine Auslaßöffnung hat, welche quer zur Bewegungsrichtung des Trägermatrials erstreckt, wodurch eine Rückenschicht aus geschäumtem Kunststoff gebildet wird, der sehr dicht im Vergleich zu Schaumstoffblöcken ist.
Der Aufschäumprozeß (Frothing-Verfahren) ist eine wohlbekannte Technik in der Polyurethantechnologie, aber nicht auf dem Gebiet der Herstellung von Schaumstoffblöcken. Beim Aufschäumen wird ein nichtreaktives inertes Gas oder Treibmittel unter Druck in flüssigem Zustand oder in Lösung mit den chemischen Polyurethan- Komponenten in einer Mischeinrichtung gemischt. Darauffolgend wird der Druck erniedrigt, was das Aufschäumen oder die Vor- Expansion bewirkt. Das Verdampfen des Treibmittels bewirkt, daß die Zellen wachsen und das flüssige Reaktionsgemisch aufschäumt, welches dann aushärtet, um ein Elastomer zu bilden.
Typische Treibmittel sind die verschiedenen Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW), mit der Verwendung von FCKW gehen jedoch bestimmte Umweltprobleme einher. Daher wurden verschiedene Versuche unternommen, aufgeschäumte Polyurethanmaterialien durch Aufschäumen (frothing) mit Kohlendioxid (CO&sub2;) zu erzeugen.
Kohlendioxid (CO&sub2;) als nichtreaktives Treibmittel im Aufschäum- Verfahren wurde z.B. in US-A-3,184,419 und US-A-5,120,770 vorgeschlagen, die ein Verfahren und eine Vorrichtung mit den Merkmalen der Oberbegriffe von Anspruch 1 und von Anspruch 12 beschreiben.
Gemäß diesen beiden Patenten wird das Reaktionsgemisch während des Mischens einem Druck ausgesetzt, um das Treibmittel in der flüssigen Phase zu halten. Danach wird das Gemisch in Atmosphärendruck ausgestoßen, was eine turbulente Verdampfung des Treibmittels verursacht. Zwar erlaubt das Aufschäum-Verfahren und die Verwendung eines Treibmittels, weiches in flüssigem Zustand in das Reaktionsgemisch eingebracht wird, die Herstellung von Schäumen mit reduzierter Dichte, jedoch ist die Zellstruktur von sehr uneinheitlicher Qualität mit unregelmäßig geformten und übergroßen Zellen oder Blasen.
Obwohl das Aufschäumen mit einem inerten Gas, insbesondere mit CO&sub2;, als potientiell mögliche Technik bekannt ist, wurden bislang keine praktisch erfolgreich einsetzbaren Aufschäumverfahren und -vorrichtungen zur Verwendung bei der Herstellung von Schaumstoffbahnen vorgeschlagen oder gefunden.
Bei dem Versuch, das Problem zu lösen, kontinuierliche Schaumstoffblöcke und ohne Verwendung von Fluorkohlenwasserstoffen als Treibmittel und mit Anwendung von Aufschäumverfahren herzustellen, wurde nun gefunden, daß die Freisetzung des unter Druck befindlichen Gemisches unter kontrollierten Bedingungen stattfinden muß. Die Anwendung kontrollierter Bedingungen bei der Herstellung von Polymerschäumen beeinflußt das Zellwachstum während der anfänglichen aufschäumenden Expansion des Gemisches positiv, was von großer Bedeutung bei der Herstellung von Schaumstoffblöcken ist.
Gegenwärtig besteht immer noch ein Bedarf für ein Aufschäumverfahren und -vorrichtung bei der kontinuierlichen Herstellung von Schaumstoffblöcken oder bei anderen kontinuierlichen Produktionslinien, die die Anwendung der Aufschäumtechnik (Frothing- Verfahren) mit einem nichtreaktivem Treibmittel praktisch möglich macht.

Aufgaben und Zusammenfassung der vorliegenden Erfindung

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Schäumverfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das die Verwendung eines nichtreaktiven flüssigen Treibmittels, vorzugsweise Kohlendioxid, zum Aufschäumen gestattet, ohne die Zellenstruktur des Schaums negativ zu beeinflussen, um ein geeignetes blasenfreies, kommerzieles Schaumstoffprodukt zu erhalten.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung der oben erwähnten Art zu schaffen zum kontinuierlichen Schäumen bei der Herstellung von flexiblen oder festen Schaumstoffbahnen, wobei das Aufschäumen des Gemisches unter kontrollierten Aufschäumbedingungen durchgeführt wird, was erlaubt, daß das Gemisch in Form eines hochviskosen Schaums (Froth) auf den sich bewegenden Träger ausgegeben und verteilt wird, ohne daß es zu einer turbulenten Verdampfung des Treibmittels kommt. Dies erlaubt auch die Herstellung von Schäumen niedriger Dichte, beispielsweise mit einer Dichte von der Größenordnung 14 kg/m³ (0,87 pcf).
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung der oben erwähnten Art zu schaffen, die die Verwendung von Fabrikationsstätten mit niedriger Produktionsrate erlaubt, die mit sehr niedrigen Produktionsgeschwindigkeiten arbeiten, wodurch erheblich verkürzte Aufschäumstrecken im Vergleich zu herkömmlichen Vorrichtungen oder Produktionslinien oder Fabriken ermöglicht werden. Dies führt auch zu einer dramatischen Reduktion von Abgasen, die von einer verkürzten, mit niedrigerer Geschwindigkeit arbeitetenden Produktionslinie abgegeben werden, so daß das Volumen pro Stunde an Abgasdämpfen, das eine Gaswäsche oder ähnliche Reinigungsmaßnahmen vor dem Ablassen erfordert, in ähnlicher Weise reduziert wird. Genauso wichtig ist auch die Verminderung der Menge an Fabrikluft, die behandelt werden muß, wodurch sich die mit der Herstellung von Schaumstoffblöcken verbundenen Energiekosten reduzieren.
Die Hauptaufgaben der vorliegenden Erfindung liegen daher in der Eliminierung von Fluorkohlenwasserstoffen und flüchtigen organischen Verbindungen aus dem Gemischansatz und ihre Ersetzung durch einen billigeren Stoff, wobei auch die Herstellung von weichen Schäumen geringer Dichte mit sehr homogener Zellenstruktur und frei von Blasen oder anderweitigen Defekten möglich sein soll.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Polyurethanschaumstoffblöcken mit den Schritten:
Bilden eines Gemisches von reaktiven chemischen Komponenten;
Mischen der reaktiven chemischen Komponenten mit CO&sub2; unter ausreichenden Druckbedingungen, um das CO&sub2; in flüssigem Zustand zu halten,
gekennzeichnet durch
Verteilen des Gemisches, indem man das resultierende Gemisch entlang einer länglichen Druckausgleichskammer und durch eine längliche Druckabfallzone leitet, welche so dimensioniert ist, um einen Rückstaudruck auf das Gemisch stromaufwärts zu erhalten, um das CO&sub2; in flüssigem Zustand zu halten, und um das Aufschäumen unter druckkontrollierten Bedingungen einzuleiten, um turbulentes Verdampfen des CO&sub2; bei Ausgabe des Gemisches aus der Druckabfallzone zu vermeiden;
und Formen des ausgegebenen Gemisches in ein sich fortschreitend ausdehnendes, aufschäumendes Material, indem das CO&sub2; in dem aufschäumenden Material fortschreitend freigesetzt wird, wenn das aufschäumende Material entlang eines Aufschäumhohlraums und durch eine Auslaßöffnung fließt, wodurch das aufschäumende Gemisch auf ein Substrat ausgegeben wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein System zur kontinuierlichen Herstellung von Polymerschaumstoffblöcken auf ein sich bewegendes Substrat mit:
einer Mischeinrichtung zum Mischen von reaktiven chemischen Komponenten und von CO&sub2; unter ausreichenden Druckbedingungen, um das CO&sub2; im flüssigen Zustand zu halten;
einer Zufuhrleitung zum Transportieren des Gemisches zu einer Aufschäumeinrichtung,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Aufschäumeinrichtung eine längliche Druckausgleichskammer hat, die mit einer länglichen Druckabfallzone versehen ist, welche so dimensioniert ist, um Rückstaudruck auf das Gemisch stromaufwärts so zu erhalten, daß das CO&sub2; im flüssigen Zustand gehalten wird, und um das Aufschäumen unter druckkontrollierten Bedingungen so einzuleiten, um turbulentes Verdampfen des CO&sub2; bei der Ausgabe des Gemisches aus der Druckabfallzone zu vermeiden, und
ein Aufschäumhohlraum zum Formen des ausgegebenen Gemisches in ein fortschreitend nicht-reaktiv expandierendes, aufschäumendes Material durch fortschreitendes Freisetzen des CO&sub2; in dem aufschäumenden Material, während das aufschäumende Material entlang des Aufschäumhohlraums fließt, und mit einer Auslaßöffnung, die quer zur Bewegungsrichtung des Substrats ausgedehnt ist, vorhanden ist.
Die vorliegende Erfindung ist einzigartig darin, daß sie eine aufgeschäumte Form der gemischten chemischen Komponenten einschließlich des Polymerschaums zur Bildung von Schaumstoffblökken verwendet. Die vorliegende Erfindung ist auch einzigartig darin, daß sie ein umweltverträgliches Treibmittel verwendet, um Schaum (Froth) zu entwickeln bei der Herstellung von Schaumstoffblöcken. Dabei kann es sich um Schaumstoffblöcke aus flexiblem oder festem Schaum handeln. Mit der Erfindung wird ein besonders gestalteter Auslaß- oder Abgabekopf verwendet wird, der als Drosselrohr bezeichnet wird, das die Aufschäumung oder Aufblähung der gemischten Schaumreaktionskomponenten in einzigartiger Weise unterstützt. Dieses Aufschäumen findet auf eine sehr kontrollierte oder gesteuerte Weise durch Verwendung einer länglichen Druckabfallzone statt, die Teil des Sperrohres ist, und dadurch, daß das gemischte, aufschäumende Material nach Durchgang durch die Druckabfallzone einen Aufschäumdurchgang oder -hohlraum passiert, in dem das Treibgas allmählich entspannt und in das aufschäumende Gemisch freigesetzt wird, bevor das Gemisch auf einen sich bewegenden Träger oder Förderer abgegeben wird. Der Auslaßkopf stellt sicher, daß das geschäumte Material quer uber die Breite der Vorrichtung verteilt wird, entweder über einen wesentlichen Teil der Breite der Schaumstoffblock-Herstellungsvorrichtung oder über einen vorgegebenen Teil der Breite. Die Vorrichtung zur Herstellung der Schaumstoffblöcke kann eine vollständige Produktionslinie oder Fabrikationsstraße umfassen, in der man das aufgeschäumte Material chemisch reagieren läßt, sich vollständig aufblähen läßt, aushärten läßt und dann in gewünschte Stücke schneidet.
In experimentellen Tests hat sich auch gezeigt, daß bei der Herstellung von großen Schaumstoffblöcken die Abstimmung zwischen dem Schaumprofilwinkel, die Einstellung der Dosierpumpen, die Förderbandgeschwindigkeit und Formulierungscharakteristiken, wie etwa Viskosität, Reaktivität, etc. einen kritischen Faktor bildet. In der vorliegenden Erfindung bildet der Wachstumswinkel des Schaums keinen limitierenden Faktor für die Prozeßbedingungen mehr, weil das Gemisch, wenn die Reaktion beginnt, bereits eine gewisse Viskosität hat und einen steilen Wachstumswinkel des Schaums trägt. Der aus dem Aufschäumhohlraum ausgegebene Schaum ist ein homogenes Gemisch in einer Präexpansionsphase, das bereits eine ausreichend hohe Viskosität hat, um Probleme mit dem Wachstumswinkel, wie sie in herkömmlichen Produktionsanlagen und Schaumstoffproduktionslinien auftreten, zu vermeiden. Die Viskosität ist ausreichend, um die Herstellung hoher Blöcke zu erlauben, die vollständig reagiert haben, auch bei sehr niedrigen Fördergeschwindigkeiten und bei steilen Transportwinkeln. Diese Bedingung wird erreicht durch Kontrollieren oder Steuern der Expansionsphase des Gemisches hinter dem Mischkopf und erlaubt eine fortschreitende Freisetzung des Treibmittels in dem Reaktionsgemisch. Demgemäß können die vier kritischen Faktoren variiert werden, um eine gewünschte Dichte zu erzielen, anstatt eine feste vorgegebene Beziehung zwischen den Parametern zu erfüllen, wie es in der herkömmlichen Schäumverfahren notwendig war. Die Geschwindigkeit und die Größe einer Herstellungsvorrichtung können auf den Bedarf des Schaumstoffherstellers mit Geschwindigkeiten von 1 bis 5 Metern pro Minute und mit so geringen Längen wie 20 Metern oder weniger zugeschnitten werden, gegenüber herkömmlichen Längen von etwa 100 Metern. Dies ermöglicht auch eine Verminderung des Abgasvolumens pro Stunde, das gehandhabt und entfernt oder äusgewaschen werden muß, einfachere Steuerung und Fabrikationsaufbau, mit CO&sub2; hergestellte Schäume, ein geringeres Volumen an zu behandelnder Luft und Schäume mit sehr geringen Dichten bis zu 14 kg/m³ oder weniger.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung und bevorzugte Ausführungsformen werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert, in denen:
Figur 1 ein System, das gemäß dem Aufschäum- und Schäumverfahren der vorliegenden Erfindung arbeitet, zeigt;
Figur 2 eine vergrößerte Ansicht einer Aufschäumeinrichtung zeigt, die die Merkmale der vorliegenden Erfindung verwirklicht;
Figur 3 ein zweites System zeigt, das die Merkmale der vorliegenden Erfindung verwirklicht;
Figur 4 ein weiteres System mit einer alternativen Ausführungsform einer Aufschäumeinrichtung zeigt;
Figur 5 eine vergrößerte Ansicht der Aufschäumeinrichtung aus Figur 4 zeigt;
Figur 6 eine vergrößerte Detaildarstellung einer weiteren Ausführungsform der Aufschäumeinrichtung zeigt;
Figur 7 eine Detaildarstellung einer weiteren Ausführungsform einer Aufschäumeinrichtung gemäß der Erfindung zeigt.
Die wesentlichen Merkmale der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 beschrieben. Wie dargestellt weist die Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahres zwei Seitenwände 4 auf, die senkrecht zu einem Förderband 1 angeordnet sind. Durchlaufende Seitenpapierbahnen 3 sind dazu vorgesehen, entlang jeder der Seitenwände 4 zu laufen und sich in Produktionsrichtung P (siehe Pfeil) des Schaums zu bewegen. Eine kontinuierliche Papierbahn 2, die etwas breiter ist als der Abstand zwischen den Seitenwänden 4, wird dem Förderband 1 zugeführt, um eine Aufschäumstrecke zu bilden. Die überstehenden Bereiche der Papierbahn 2 an jeder Seite werden nach oben gefaltet, um so eine Dichtung gegen die untere Kante der Seitenpapierbahnen 3 zu bilden. Die Bodenpapierbahn 2 und die Seitenpapierbahnen 3 bilden ein kontinuierliches, oben offenes Becken, das beispielsweise etwa 2 Meter breit und 1 Meter hoch sein kann. Das Förderband 1 kann im wesentlichen horizontal angeordnet sein oder alternativ einen kleinen Neigungswinkel von beispielsweise 6º haben.
Die Vorrichtung weist weiter eine Mischeinrichtung 11 mit einem Auslaß 12 auf, der in einer Höhe oberhalb des Förderbandes 1 liegt, um ein Gemisch von reaktiven chemischen Komponenten einer Aufschäumeinrichtung zuzuführen, die allgemein mit 13 bezeichnet ist und die in verschiedenen Ausführungsformen genauer in Figur 2 und Figur 5 gezeigt ist.
An der Auslaßleitung 12 der Mischeinrichtung 11 ist ein Druckmesser 12' vorgesehen, um den Druck der gemischten Chemikalien anzuzeigen, die die Mischkammer durch den Auslaß 12 verlassen. Es sind Tanks 5, 6 und 7 vorgesehen, um die chemischen Komponenten zur Schaumstoffbildung bereitzuhalten, wie etwa ein Polyol und ein Isocyanat sowie herkömmlich verwendete chemische Additive, sowie ein Treibmittel mit niedrigem Siedepunkt wie etwa CO&sub2;. Aus den Tanks werden die chemischen Komponenten und das Treibmittel durch Leitungen und jeweilige Dosierpumpen 8, 9 und 10 der Mischeinrichtung 11 zugeführt.
Gemäß der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform ist die Auslaßleitung 12 der Mischeinrichtung 11 durch eine Leitung 18 mit der Aufschäumeinrichtung 13 verbunden, die sich quer zur Transportrichtung über das Förderband 1 erstreckt. Die Aufschäumeinrichtung 13 enthält Mittel zum Erzeugen eines Druckabfalls mit einer länglichen Druckabfallzone in Form eines länglichen Schlitzes 17. Es ist zu bemerken, daß der Zweck der länglichen Druckabfallzone darin liegt, einen Gegendruck oder Rückstaudruck zu erzeugen und das Mischen der chemischen Komponenten in der Mischeinrichtung 11 unter Druck zu erlauben sowie ferner einen Ausgleich oder eine Homogenisierung des Drucks in der Aufschäumeinrichtung vor der Druckreduktion zu erreichen, um plötzliche und turbulente Verdampfung des Treibmittels während des Aufschäumens des Gemisches zu verhindern. Gleichzeitig gestattet die Aufschäumeinrichtung 13 eine Aufschäumung des Gemisches unter eingeschlossenen und druckkontrollierten Bedingungen. Die Aufschäumeinrichtung 13 stellt auch sicher, daß der erzeugte Schaum, dessen Fließrichtung die gleiche ist wie die Transportrichtung des Förderbandes, ruhig und sanft auf den Träger 2, 3 ausgegeben wird.
Wie obenerwähnt und wie in dem Beispiel aus Figur 2 gezeigt, kann die Druckausgleich- und Aufschäumeinrichtung 13 z.B. ein rohrförmiges Teil enthalten, das eine längliche Druckausgleichkammer 21 definiert. Die Kammer 21 ist mit einem oder mehreren Einspeisungspunkten durch wenigstens eine Leitung 18 mit der Mischeinrichtung 11 verbunden. Die Druckausgleichkammer 21 ist mit einer Druckabfallzone versehen, beispielsweise in Form des länglichen Schlitzes 17, der sich in Längsrichtung der röhrenförmigen Kammer entlang einer Seite der Kammer 21 erstreckt. Die Druckabfallzone könnte jedoch auch durch andere geeignet geformte Druckabfall-Öffnungen zum Durchströmen des Gemisches vor dem Aufschäumen gebildet werden. Wie in den Figuren 6 und 7 gezeigt, kann das Auslaß- oder Drosselrohr eine Reihe von Öffnungen mit kreisförmiger, ovaler oder rechteckiger Form oder eine Reihe von länglichen, aber kürzeren Schlitzen aufweisen, solange sichergestellt ist, daß die druckkontrollierten Bedingungen erreicht werden. Der Schlitz oder genauer gesagt die Druckabfallzone 17 hat eine eingeschränkte Querschnittsfläche, die ausreicht, um eine Druckreduktion in dem aus der Kammer 21 austretenden Gemisch beim Aufschäumen zu erzeugen und einen entsprechenden Gegendruck in der Mischeinrichtung 11 zu dem obenerwähnten Zweck zu erzeugen.
Die Kontrolle des Aufschäumvorgangs, um die kontrollierten Bedingungen während der Abgabe des Schaums zu erreichen, wird durch Verwendung einer vergrößerten Kammer oder eines vergrößerten Hohlraums 19 erreicht, der eine Auslaßöffnung 20 hat, von der aus das schäumende Gemisch auf den sich bewegenden Trägern abgegeben wird.
Der vergrößerte Aufschäumhohlraum 19 hat eine geeignete Gestaltung, die eine Kontrolle des Stromes des schäumenden Gemisches schafft, und insbesondere sollte die Querschnittsfläche der Ausgabeöffnung 20 größer als die Querschnittsfläche der Druckabfallzone sein, wie beispielsweise des länglichen Schlitzes 17, welcher die Verbindung zwischen der Druckausgleichkammer 21 und dem Aufschäumhohlraums 19 herstellt. Die Querschnittsfläche der Ausgabeöffnung 20 sollte im Bereich von 10 bis 100 Mal so groß oder größer als die Querschnittsfläche der Druckabfallzonen- Öffnung in Form des länglichen Schlitzes 17 sein.
In der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform liefert die Aufschäumeinrichtung 13 das geschäumte Gemisch auf den Träger 2, 3, der sich auf dem Förderband 1 im wesentlichen in horizontaler Richtung bewegt. Das Förderband kann bei einer Geschwindigkeit von etwa 1 bis 5 Meter pro Minute betrieben werden, so daß die volle Höhe des Schaumstoffblocks in einem Bereich von 1 bis 8 Metern von dem Augabepunkt des Schaums erreicht werden kann.
Das obige Beispiel aus Figur 1 zeigt eine Vorrichtung, in der der Schaum nach oben vom Boden des Förderbandes aufwächst.
Die Ausführungsform aus Figur 3 zeigt eine andere Vorrichtung, in der man den Schaum auf einem nach unten geneigten Weg aufschäumen läßt, was eine erhebliche Reduzierung der Länge der Vorrichtung erlaubt. In dieser Ausführungsform ist der Neigungswinkel des Förderbandes, auf welche das schäumende Gemisch ausgegeben wird, aufgrund der hohen Vikosität des aus der Aufschäumeinrichtung austretenden Schaums, nicht kritisch, da ein Unterlaufen unter aufgeschäumten Schaum nicht auftritt.
Die Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Schaumstoffblöcken aus Figur 3 benutzt wiederum ein Förderband 1 zusammen mit den zugehörigen Seitenwänden 4 und Seiten- und Bodenpapierbahnen 2 und 3, wobei das Hauptförderband 1 sich in horizontaler Lage befindet.
Diese Ausführungsform weist weiter ein zweites angetriebenes Förderband 25 auf, das mit einem Winkel α von z.B. 30º gegen die Horizontale geneigt ist und zwischen den Seitenwänden und den Seitenpapierbahnen so angeordnet ist, daß sein unteres Ende unmittelbar über dem Hauptförderband 1 liegt. Die Druckausgleich- und Aufschäumeinrichtung 13, wie z.B. die in dem Beispiel aus Figur 1 beschriebene, ist unmittelbar oberhalb der Oberfläche des Förderbandes 25 an seinem höchsten Punkt angeordnet. Als Alternative zu dem Förderband 25 ist es möglich, eine Gleitfläche wie etwa eine Fallplatte zu verwenden, um einen nach unten verlaufenden Transportweg zu schaffen. Der Winkel α kann vorzugsweise im Bereich von 10º bis etwa 40º liegen, wobei ein Bereich von etwa 25º bis etwa 30º bevorzugt ist.
Die Bodenpapierbahn 2 läuft in diesem Fall auf der Oberfläche des geneigten Förderbandes 25 und dann weiter auf der Oberfläche des Hauptförderbandes 1.
Eine zweite Endlospapierbahn 22 läuft unter einer Rolle 23 so über der obere Oberfläche des Aufschäumhohlraums 19, daß die Papierbahn 22 auf der Oberfläche des expandierenden Schaums 16 aufliegt und mit diesem transportiert wird.
Wenn erwünscht, können Druckplatten 24 vorgesehen werden, die auf der Oberseite der Papierbahn 22 aufliegen, um, wenn erforderlich, die Formung des expandierenden Schaums zu unterstützen.
Es wurden Vergleichstests in der kontinuierlichen Herstellung von Schaumstoffblöcken mit der erfindungsgmäßen Vorrichtung und in Gegenüberstellung mit einer herkömmlichen Vorrichtung durchgeführt.

Beispiele

Beispiel 1

In diesem Vergleichsbeispiel wurde eine herkömmliche Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Schaumstoffblöcken verwendet, und zwar eine Vorrichtung wie in Figur 1, bei der die Aufschäumeinrichtung 13 entfernt war. Eine Mischung aus Chemikalien, die in der folgenden Tabelle 1 als Mischung A bezeichnet ist, wurde in den Tank 5 eingeführt. Die 80: 20-TDI-(Toluoldiiscyanat)-Komponente B wurde in den Tank 6 eingeführt. Im Tank 7 wurde Zinnoctoat-Katalysator, Komponente C, bereitgehalten.
Die Pumpen 8, 9 bzw. 10 wurden auf die in Tabelle 1 für die Kompenenten A, B bzw. C definierten Ausgaberaten eingestellt. Das Förderband 1 wurde auf eine Geschwindigkeit von 5 Meter pro Minute eingestellt.
Aus der Mischeinrichtung kommend wurden die schaumbildenden Chemikalien aus dem Mischkopfauslaß 12 direkt auf das Papier 2 gegossen. Der Druckmesser 12' zeigte keinen Überdruck an.
Die Expansion des Schaums 16 begann an einem Punkt auf dem Förderband 1 in etwa 0,8 Meter Entfernung von dem Mischkopf 11. Die entsprach einer Zeit von etwa 12 Sekunden nach dem Mischen.
Nach einer Strecke von etwa 8 Metern von dem Mischkopf 11 war der Schaum vollständig expandiert. Dies entsprach einer Zeit von etwa 105 Sekunden vom Mischvorgang an.
Die Höhe des Schaumstoffblocks betrug nach Aushärten etwa 0.8 Meter. Die Dichte einer aus dem Block herausgeschnittenen Schaumstoffprobe betrug 21,5 kg/m³. Die Zellstruktur des Schaums war von einheitlicher Qualität mit wenigen irregulär geformten Zellen oder übergroßen Zellen oder Hohlräumen. Tabelle 1
NIAX ist eine Marke von Union Carbide
TEGOSTAB ist eine Marke von TH Goldschmidt
(ein relativ günstiges Treibmittel)

Beispiel 2

In diesem Vergleichsbeispiel wurde die gleiche Schaumstoffblock- Herstellungsvorrichtung wie in Beispiel 1 verwendet. In diesem Fall wurde die in Tabelle als Komponente A bezeichnete Mischung von Chemikalien in dem Tank 5 mit Kohlendioxid unter Druck gesättigt, indem eine Menge von flüssigem Kohlendioxid zugesetzt wurde. Es wurde genügend flüssiges Kohlendioxid zugegeben, um in dem Tank 5 einen Druck von 6 bar zu erhalten, der von dem Druckmesser 14 angezeigt wurde.
Die Schaumstoffblock-Herstellungsvorrichtung wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 beschrieben betrieben.
In diesem Fall verließen die Chemikalien die Mischkopf-Auslaßleitung 12 turbulent aufschäumend. Es war auch zu bemerken, daß sich große Gasblasen in dem Schaum bildeten, nachdem er auf die Bodenpapierbahn 2 gelegt war. Der Druckmesser 12' an der Auslaßleitung 12 zeigte keinen Überdruck an.
Die Schaumexpansion war etwa nach einer Strecke von 7 Metern von dem Mischkopf 11 abgeschlossen.
Nachdem der Schaumstoffblock ausgehärtet war, wurde eine Höhe von 0,9 Metern bestimmt, was eine größere Expansion als in Beispiel 1 zeigt.
Die Dichte einer aus dem Block herausgeschnittenen Schaumstoffprobe wurde zu 19 kg/m³ bestimmt.
Die Zellstruktur des Schaums war sehr ungleichmäßig, wobei in dem Schaum große Hohlräume mit Ellipsoidform oder längliche Löcher von bis zu 30 mm Länge und bis zu 10 mm Durchmesser vorhanden waren. Das Vorhandensein dieser Unregelmäßigkeiten in der Zellstruktur macht den Schaumstoff für kommerzielle Verwendungen unakzeptabel.

Beispiel 3

Gemäß der Erfindung wurde die gleiche Vorrichtung zur Schaumstoffblockherstellung wie in den Beispielen 1 und 2 verwendet mit der Ausnahme, daß in diesem Fall die Vorrichtung erfindungsgemäß mit einer Aufschäumeinrichtung 13 versehen wurde, die an den Mischkopfauslaß 12 angeschlossen wurde, um so den Druck der schaumbildenden Chemikalien quer zur Breite des Förderbandes 1 auszugleichen, bevor das Aufschäumen des Gemisches zugelassen wird, wobei letzteres durch Reduzieren des Drucks in dem Gemisch beim Passieren durch die Druckabfallzone 17 der Druckausgleichkammer 21 erfolgt.
Die Druckausgleich- und Aufschäumeinrichtung, die schematisch in Figur 2 dargestellt ist, besteht aus einem 1,9 Meter langen Stahlrohr 21 mit einem Innendurchmesser von 30 mm. Entlang der Länge der Druckausgleichkammer 21 wurde in das Stahlrohr ein Schlitz 17 mit einer Höhe von 0,5 mm und auf einer Länge von 1,85 Meter geschnitten. An das geschlitzte Rohr 21 wurde eine Einlaßleitung 18 angeschlossen, die wiederum mit dem Mischkopfauslaß verbunden wurde.
Ein Aufschäumhohlraum 19 in Form einer sich aufweitenden Diffusor-Leiteinrichtung 19 wurde an der Außenseite des Drosselrohrs oder der Druckausgleichkammer 21 angebracht, um so einen sich aufweitenden, eingeschlossenen Durchgang von dem länglichen Schlitz 17 zu einem rechteckigen Auslaß 20 aus der Diffusor- Leiteinrichtung zu bilden. Die Abmessungen der Auslaßöffnung des Aufschäumhohlraums betrugen 1,85 Meter in der Breite x 0,2 Meter in der Höhe. Die Länge der Diffusor-Leiteinrichtung des Aufschäumhohlraums vom Schlitz 17 bis zur Auslaßöffnung 20 betrug 0,5 Meter.
Das geschlitzte Rohr mit der angebrachten Diffusor-Leiteinrichtung wurde an der Herstellungsvorrichtung für Schaumstoffblöcke so angebracht, daß die Auslaßöffnung 20 sich genau über der Bodenpapierbahn 2 befand und in die Transportrichtung des Förderbandes 1, die durch den Pfeil P gezeigt ist, gewandt war.
Das Drosselrohr 60 kann die in den Figuren 6 und 7 gezeigte Gestaltung haben. In Figur 6 hat das Rohr eine rechteckige Außenform und eine im Querschnitt rechteckige innere Kammer 62. Eine Reihe von länglichen Schlitzen, wie sie bei 64, 66 und 68 gezeigt sind, können beispielsweise als Ausgabeöffnung aus dem Sperrohr 60 dienen und den gewünschten Druckabfall liefern. In Figur 7 weist das Auslaßrohr 70 eine im Querschnitt kreisförmige innere Kammer 72 auf, von der eine Reihe von röhrenförmigen Öffnungen, wie bei 74, 76 und 78 gezeigt, axial nach außen verlaufen können, um die gewünschten Ausgabeöffnungen und den Druckabfall zu schaffen.
Die Herstellungsvorrichtung für Schaumstoffblöcke wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 2 betrieben. Der Druck in Tank 5 betrug etwa 6 bar, was durch den Druckmesser 14 angezeigt wurde; der Druck in der Mischkammer betrug etwa 18 bar.
Wir haben gefunden, daß der Druckabfall in dem Drosselrohr oder der Druckausgleichkammer 21 einen signifikanten Teil des gesamten Druckabfalls von der Mischkammer aus ausmachen sollte.
In diesem Beispiel trat der Schaum aus der rechteckigen Auslaßöffnung 20 als ruhiger Schaum aus. Es gab keine Anzeichen für das Vorhandensein von großen Blasen in dem expandierenden Schaum. Der durch den Druckmesser 12' an dem Auslaßrohr des Mischkopfes angezeigte Druck betrug 6 bar.
Die Schaumexpansion war nach einer Strecke von weniger als 7 Metern nach der Auslaßöffnung 20 des Aufschäumhohlraums abgeschlossen. Infolge der hohen Viskosität des Schaums ist es mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich, die Geschwindigkeit des Förderbandes zu reduzieren und die Gesamtlänge der Vorrichtung in erheblichen Maße zu reduzieren und daher die Gesamtgröße für die Fabrikationsstätte im Vergleich zu herkömmlichen Vorrichtungen zu reduzieren, ohne daß Probleme durch Unterlaufen auftreten.
Nachdem der Schaumstoffblock ausgehärtet war, wurde für den Block eine Höhe von einem Meter bestimmt. Die Dichte einer aus dem Block herausgeschnittenen Schaumstoffprobe wurde zu 17 kg/m³ bestimmt. Die Zellstruktur war fein und enthielt keine größeren Hohlräume. Die Schaumqualität wurde als kommerziell akzeptabel beurteilt.

Beispiel 4

Gemäß der Erfindung wurden die gleichen chemischen Inhaltsstoffe wie in Beispiel 3 verwendet, mit einem Druck von 6 bar, wie durch den Druckmesser 14 angezeigt, im Tank 5, der die Mischung aus dem Polyolgemisch und Kohlendioxid enthielt.
In diesem Beispiel wurden jedoch die Ausgaberaten der Pumpen 8, 9 und 10 jeweils auf 1/5 der in Beispiel 3 verwendeten Ausgaberaten, wie sie in Tabelle 1 gezeigt waren, reduziert und der Schlitz 17 auf eine Höhe von 0,4 mm reduziert.
Die Förderbänder 1 und 25 wurden beide mit einer Geschwindigkeit von einem Meter pro Minute betrieben.
Der expandierende Schaum 16 erreichte in diesem Fall seine volle Ausdehnung nach einer Strecke von etwa 1,2 Metern von der Auslaßöffnung 20.
Die Höhe des ausgehärteten Schaumstoffblocks betrug einen Meter. Die Dichte einer aus dem Block herausgeschnittenen Schaumstoffprobe wurde auf 17 kg/m³ bestimmt. Die Zellstruktur war fein und ähnelte der des Schaums aus Beispiel 3. Der Schaum enthielt keine großen Hohlräume. Die Qualität wurde als kommerziell akzeptabel beurteilt.
Die Beispiele 3 und 4 in dieser Beschreibung zeigen ganz klar die Wirksamkeit des Verfahrens gemäß dieser Erfindung durch Kontrollieren des Druckabfalls und des Aufschäumens des Gemisches bei der kontinuierlichen Herstellung von Polymerschaumstoffmaterial.

Beispiel 5

In diesem Beispiel wurden die gleichen chemischen Komponenten wie in Beispiel 4 verwendet, außer daß der CO&sub2;-Anteil wie unten beschrieben erhöht wurde. In dieser Ausführungsform wurde die Vorrichtung so abgewandelt, um das flüssige CO&sub2; in kontinuierlicher Weise hinzuzupumpen anstatt es in dem Tank mit dem Polyol vorzumischen. Wie in Figur 4 dargestellt, wurde eine Pumpe 54 hinzugefügt, um das flüssige CO&sub2; aus dem Tank 55 in den Polyolstrom mit Hilfe eines statischen Mischers 53 einzumischen. Ein Druckreduktionsventil 56 wurde eingefügt, um sicherzustellen, daß in der Polyolleitung ein ausreichender Druck aufrechterhalten bleibt, der das CO&sub2; bei der Betriebstemperatur in der flüssigen Phase vor dem statischen Mischer 53 hält. Das flüssige CO&sub2; wurde in den Polyolstrom mit einer Rate eingepumpt, die einem Gewichtsverhältnis von 4% (CO&sub2; zu Polyol) entspricht. Das flüssige CO&sub2; könnte genauso auch in den Isocyanatstrom gepumpt werden. Der Schlitz 17 wurde in der Höhe weiter auf etwa 0,3 mm reduziert. Der Druckmesser 12' zeigt einen Druck von 15 bar an. Alle anderen Parameter wurden wie in Beispiel 4 beibehalten.
Die Höhe des ausgehärteten Blocks betrug 1,2 Meter und die Dichte 14 kg/m³. Die Zellstruktur war gut.
Lange experimentelle Tests haben praktisch die Möglichkeit demonstriert, Kohlendioxid als primäres Treibmittel in effektiver Weise zu benutzen, wobei ein ruhiges und homogenes Aufschäumen des Gemisches aus den Reaktionskomponenten auf den sich bewegenden Träger erhalten wird und wobei ein Aufschäumen des Materials auf einem relativ langsam laufenden Förderband erreicht werden kann, was die Möglichkeit reultiert, Vorrichtungen mit wesentlich reduzierter Länge und Produktionsrate gegenüber herkömmlichen Vorrichtungen, die von einem herkömmlichen Verfahren oder Frothing-Verfahren Gebrauch machen, zu schaffen.
Beim herkömmlichen mechanischen Mischen von flexiblen Polyurethanschäumen ist es bekannt, daß es notwendig ist, kleine Mengen keimbildenden Gases zu den flüssigen Reaktanten während des Mischens zuzugeben. Der Zweck des keimbildenden Gases liegt darin, zu Beginn des Aufschäumens Keimpunkte für die Zellbildung bereitzustellen. Im typischen Fall würde ein keimbildendes Gas wie Luft oder Stickstoff mit einer Rate von 0,3 bis 3 Normal- Liter pro Minute zugesetzt bei einem Durchsatz der chemischen Reaktanten in der Mischeinrichtung von 100 kg/min.
Mit der vorliegenden Erfindung haben wir auch gefunden, daß, wenn flüssiges Kohlendioxid zu den flüssigen Reaktanten als Treibmittel zugegeben wird, es dennoch ratsam ist, ein keimbildendes Gas hinzuzufügen. Das Gas muß, wie zu erwarten ist, in das Gemisch mit einem ausreichenden Druck eingeführt werden, um den Druck in der Mischeinrichtung zu überwinden. Dieser Druck kann, wie zuvor erwähnt, etwa 5 bis 18 bar betragen.
Es wurde weiter gefunden, daß die Menge von keimbildendem Gas erheblich höher sein kann als im Fall der herkömmlichen mechanischen Mischung von flexiblem Polyurethanschaum. Bei einem Druck von 5-18 bar in dem Mischkopf und einem Durchsatz von 100 kg/min. an chemischen Reaktanten wurde gefunden, daß es möglich ist, keimbildendes Gas (z.B. Stickstoff) mit einer Rate von 10- 40 Normal-Liter pro Minute hinzuzufügen. Wenn die niedrigen Zusatzraten, wie sie typisch sind für das herkömmliche mechanische Mischen, verwendet werden, ist die Zellstruktur des Schaums sehr grob, von geringer Porosität und das Schaumstoffprodukt ist nicht von kommerziell verwendbarer Qualität.
In den Figuren 4 und 5 ist eine alternative Ausführungsform der Vorrichtung und der Aufschäumeinrichtung gezeigt.
In der Ausführungsform gemäß Figur 4 wird das in dem Tank 55 enthaltene CO&sub2; mittels einer Dosierpumpe 54 direkt in den Polyolstrom eingeführt, der wie in der Ausführungsform von Figur 1 aus einem Tank 5 zugeführt wird. Genauer gesagt, wird das flüssige CO&sub2; in den Polyolstrom stromaufwärts eines statischen Mischers 53 eingeführt, der mit der Hochdruckmischeinrichtung 11 für die Polyurethankomponenten über ein druckreduzierendes Ventil 56 verbunden ist. Das Ventil 56 soll sicherstellen, daß der Druck in der Polyolleitung so groß ist, daß das CO&sub2; bei der Betriebstemperatur in flüssiger Phase bleibt. Das flüssige CO&sub2; könnte in einer weiteren Ausführungsform auch in den Isocyanatstrom aus dem Tank 6 in Figur 1 eingeführt werden.
Bezugszeichen 13 in Figur 4 bezeichnet eine alternative Ausführungsform der Druckausgleichs- und Aufschäumeinrichtung für das Polyurethangemisch, die detailliert im Querschnitt in Figur 5 gezeigt ist. Die Leitung 18 in Figur 5 kommt von der Mischkammer 11 her wie in den Ausführungsformen in den Figuren 1 bis 3, und es wird eine Druckausgleichkammer 21 eingesetzt. Hier hat die Kammer 21 im Querschnitt eine rechteckige Form; es sei angemerkt, daß auch andere Formen als die gezeigte kreisförmige oder rechteckige Querschnittsform verwendet werden können. Die Druckausgleichkammer enhält auch eine Druckabfallzone 17. Die Öffnung 17 führt zu einem modifizierten Aufschäumhohlraum, der allgemein mit 40 bezeichnet ist. Der Aufschäumhohlraum 40 besteht aus einer Deckwand 42, die an der Druckausgleichseinrichtung befestigt ist und darüber mit einer Länge von etwa 10 mm hervorsteht. Die Wand 42 endet an einer Wand 44, die in einem Winkel von 90º in bezug auf die Wand 42 angeordnet ist. Die Wand 44 verläuft auf einer Länge von 30 mm nach unten und reicht über den Schlitz 17 hinaus. Daher trifft das aus dem Schlitz 17 austretende Gemisch auf die Wände 42 und 44 und wird in seiner Bewegungsrichtung um 90º in bezug auf den Strom durch den Schlitz 17 gedreht. Es wurde gefunden, daß, wenn man den Aufschäumhohlraum am unteren Ende der Wand 44 und an einem mittleren Bereich der Rückwand 48 aufhören läßt, befriedigende Resultate bei der Kontrolle des Aufschäumens und zum Schaffen eines hinreichenden Gegendrucks auf die Mischkammer 11 erzielt werden können. Wir bevorzugen es jedoch, den Aufschäumhohlraum durch Fortführen der Rückwand 48 um eine Strecke von etwa 40 mm und durch Vorsehen einer Bodenwand 50, die mit einem Winkel von etwa 90º von dem unteren Ende der Rückwand 48 ausgeht und eine Länge von etwa 50 mm hat, und durch Vorsehen einer Oberwand 46 fortzuführen, die vom unteren Ende der Wand 44 in rechtem Winkel ausgeht und eine Länge von etwa 40 mm hat. Die Wände 46 und 50 sind im wesentlichen parallel zueinander angeordnet; es kann aber auch eine leichte Neigung, bei der die Wände mit einem Winkel von 10º bis 20º auseinanderlaufen, vorgesehen werden.
Durch Verwendung der stromumleitenden Wände 46 und 50 macht das aufschäumende Gemisch eine weitere Drehung um 90º, dieses Mal relativ zu der Richtung, die das aufschäumende Gemisch zwischen den Wänden und 42 und 44 und dem oberen Bereich der Rückwand 48 hat. Der Durchgang des aufschäumenden Gemisches durch die Aufschäumkammer erlaubt, daß das Aufschäumen beginnt und sich fortsetzt, anfangs unter druckkontrollierten Bedingungen. Der Durchgang des aufschäumenden Gemisches durch den Aufschäumhohlraum ermöglicht, daß sich ein anfänglicher Aufschäumvorgang ohne Turbulenzen entwickelt, wie sie in direkt ausgebenden Vorrichtungen auftreten. Der resultierende Schaum tritt in einer sanft fließenden Weise aus der Auslaßöffnung aus und hat einen ruhigen, frei fließenden Übergang als cremiger Schaum in einem nicht-turbulenten Zustand auf den sich bewegenden Träger. Die Verteilung wird verbessert und der weitere Übergang vom Aufschäumen zur Reaktion der chemischen Komponenten und das Schaumwachstum, allgemein bei 52 gezeigt, verläuft ruhig und vollständiger.
Wie Figur 3 zeigt, kann der Aufschäumhohlraum mit einer sich bewegenden, kontinuierlichen Papierbahn und, soweit erwünscht, auch mit einer oberseitigen Papierbahn 22 verwendet werden.
Es ist jedoch ersichtlich, das andere oder äquivalente Ausführungsformen gegenüber den obigen Ausführungsbeispielen möglich sind, ohne den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung, wie sie beansprucht ist, zu verlassen.

Claims

1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Polyurethanschaumstoffblöcken (16) mit den Schritten:

Bilden eines Gemisches von reaktiven chemischen Komponenten;

Mischen der reaktiven chemischen Komponenten mit CO&sub2; unter ausreichenden Druckbedingungen, um das CO&sub2; in flüssigem Zustand zu halten,

gekennzeichnet durch

Verteilen des Gemisches, indem man das resultierende Gemisch entlang einer länglichen Druckausgleichskammer (21) und durch eine längliche Druckabfallzone (17) leitet, welche so dimensioniert ist, um einen Rückstaudruck auf das Gemisch stromaufwärts zu erhalten, um das CO&sub2; in flüssigem Zustand zu halten, und um das Aufschäumen unter druckkontrollierten Bedingungen einzuleiten, um turbulentes Verdampfen des CO&sub2; bei Ausgabe des Gemisches aus der Druckabfallzone zu vermeiden;

und Formen des ausgegebenen Gemisches in ein sich fortschreitend ausdehnendes, aufschäumendes Material, indem das CO&sub2; in dem aufschäumenden Material fortschreitend freigesetzt wird, wenn das aufschäumende Material entlang eines Aufschäumhohlraums (19) und durch eine Auslaßöffnung (20) fließt, wodurch das aufschäumende Gemisch auf ein Substrat (2) ausgegeben wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Ausgebens des Gemisches das Plazieren des aufschäumenden Gemisches (16) auf ein sich bewegendes Substrat umfaßt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgabe des aufschäumenden Gemisches (16) entlang einer im wesentlichen horizontalen Bahn erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgabe des aufschäumenden Gemisches (16) auf eine geneigte Bahn (25) erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aufschäumende Gemisch entlang eines Aufschäumhohlraums (19) fließt, der Querschnittsabmessungen hat, die sich proportional entlang seiner Länge vergrößern.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßöffnung (20) des Aufschäumhohlraums (19) eine Querschnittsfläche hat, die größer als die Querschnittsfläche der Druckabfallzone (17) ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Gemisch entlang eines Aufschäumhohlraums (19) fließen läßt, in dem das aufschäumende Gemisch proportional entspannt wird bevor die chemische Expansion des reaktiven Gemisches der chemischen Komponenten einsetzt.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Fließrichtung des Gemisches, das aus der Druckabfallzone (17) fließt, ablenkt.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckabfallzone (17) und der Aufschäumhohlraum (19) sich quer zum Substrat (2) erstrecken.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck während des Mischens im Bereich von etwa 5 bis etwa 18 bar liegt.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck während des Mischens vorzugsweise etwa 15 bis 18 bar beträgt.

12. System zur kontinuierlichen Herstellung von Polymerschaumstoffblöcken (16) auf ein sich bewegendes Substrat (2) mit:

einer Mischeinrichtung (11) zum Mischen von reaktiven chemischen Komponenten und von CO&sub2; unter ausreichenden Druckbedingungen, um das CO&sub2; im flüssigen Zustand zu halten;

einer Zufuhrleitung (18) zum Transportieren des Gemisches zu einer Aufschäumeinrichtung (13),

dadurch gekennzeichnet, daß

die Aufschäumeinrichtung (13) eine längliche Druckausgleichskammer (21) hat, die mit einer länglichen Druckabfallzone (17) versehen ist, welche so dimensioniert ist, um Rückstaudruck auf das Gemisch stromaufwärts so zu erhalten, daß das CO&sub2; im flüssigen Zustand gehalten wird, und um das Aufschäumen unter druckkontrollierten Bedingungen so einzuleiten, um turbulentes Verdampfen des CO&sub2; bei der Ausgabe des Gemisches aus der Druckabfallzone zu vermeiden, und

ein Aufschäumhohlraum (19) zum Formen des ausgegebenen Gemisches in ein fortschreitend nicht-reaktiv expandierendes, aufschäumendes Material durch fortschreitendes Freisetzen des CO&sub2; in dem aufschäumenden Material, während das aufschäumende Material entlang des Aufschäumhohlraums fließt, und mit einer Auslaßöffnung (20), die quer zur Bewegungsrichtung des Substrats (2) ausgedehnt ist, vorhanden ist.

13. System zur kontinuierlichen Herstellung von flexiblen Polyurethanschaumstoffblöcken niedriger Dichte auf ein sich bewegendes Substrat gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufschäumeinrichtung (13) ein Drosselrohr mit einer Druckausgleichskammer (21), die mit einer länglichen Druckabfallzone (17) versehen ist, und einen Aufschäumhohlraum (19) aufweist, der von dem Drosselrohr ausgeht, wobei der Aufschäumhohlraum (19) durch Wandeinrichtungen definiert ist, die eine Auslaßöffnung zum Verteilen des aufschäumenden Gemisches auf und in Bewegungsrichtung des Substrats (2) aufweisen.

14. System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßöffnung (20) eine Querschnittsfläche hat, die größer als die Querschnittsfläche der Druckabfallzone (17) ist.

15. System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckabfallzone einen länglichen Schlitz (17) aufweist, der sich im wesentlichen über die gesamte Breite des Substrats (2) erstreckt.

16. System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckabfallzone eine Folge von länglichen Schlitzen (64, 66, 68) aufweist.

17. System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckabfallzone eine Folge von röhrenförmigen Auslaßöffnungen (72, 74, 76) aufweist, die sich axial in Fließrichtung erstrecken.

18. System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckabfallzone wenigstens einen länglichen Schlitz (17; 64, 66, 68) aufweist, der sich axial in Fließrichtung erstreckt.

19. System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufschäumhohlraum (19) durch untereinander verbundene, flußablenkende Wandeinrichtungen (44, 46, 48, 50) definiert wird.

20. System nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandeinrichtungen in Fließrichtung auseinanderlaufen.

21. System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufschäumhohlraum wenigstens eine im wesentlichen rechtwinklige Umlenkung (42, 44; 48, 50) stromabwärts der Druckabfallzone (17) umfaßt.

22. System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckabfallzone (17) und der Aufschäumhohlraum (19) sich quer zum Substrat (2) erstrecken.

23. System nach Anspruch 12, mit einer Einrichtung zum kontrollierten Aufschäumen eines Gemisches aus Polyol, Isozyanat und flüssigem CO&sub2;, wobei die Aufschäumeinrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß sie ein Gehäuse (40) mit einer länglichen Druckausgleichskammer (21) und einem Einlaß (18) für das Gemisch, der in die längliche Druckausgleichskammer (21) führt, wenigstens eine Auslaßöffnung (17), die aus der Druckausgleichskammer (21) herausführt und einen Aufschäumhohlraum (52) aufweist, der an dem Gehäuse (40) angebracht und so angeordnet ist, um das aus der wenigstens einen Auslaßöffnung (17) fließende Gemisch aufzunehmen, wobei der Aufschäumhohlraum (52) eine Folge von verbundenen und unterschiedlich orientierten Wandeinrichtungen (42,44, 46, 48, 50) aufweist, die geeignet sind, um die Fließrichtung des aus der wenigstens einen Auslaßöffnung (17) fließenden Gemischs abzulenken.

24. System nach Anspruch 12, mit einer Aufschäumeinrichtung (13) zur Verwendung mit einem Gemisch aus reaktiven, polymeren Polyurethanverbindungen und flüssigem CO&sub2;, wobei die Einrichtung eine Druckausgleichskammer (21) mit einem unter Druck gesetzten Einlaß (18) und einer Druckabfallzone (17) als Auslaß aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufschäumeinrichtung einen umwandeten Hohlraum aufweist, der sich von der Druckabfallzone (17) ausgehend erstreckt und so angeordnet ist, um den Fluß aus der Druckabfallzone (17) abzulenken und die Freisetztung von gasförmigem CO&sub2; zu kontrollieren und die Energie innerhalb des aufschäumenden Materials zu verteilen.

25. System nach Anspruch 12, mit einer Station für flexible Schaumstoffbahnen, die mit einer chemischen Mischstation (11) zum Mischen unter Druck von Polyurethanchemikalien zusammen mit CO&sub2; versehen ist, welches im flüssigen Zustand gehalten wird, um Polyurethanschaumstoffmaterial herzustellen, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Ausgabeanordnung (13) aufweist, die an die chemische Mischstation (11) angeschlossen ist, um die gemischten Polyurethanchemikalien aufzunehmen und in ein homogenes Schaummaterial im Vorexpansionszustand zu entwickeln und den Schaum auf ein Substrat (21) aufzubringen, das sich entlang einer Fallplatte (25) bewegt, und eine Fördereinrichtung (1) aufweist, die so relativ zu der Fallplatte (25) angeordnet ist, um das von der Fallplatte (25) abgegebene Schaummaterial aufzunehmen, wobei die Fördereinrichtung (1) mit einer Geschwindigkeit von etwa 1 bis 5 m/min betrieben wird, so daß die volle Schaumstoffblockhöhe innerhalb eines Bereichs von 1 bis 8 m vom Ausgabepunkt des Gemisches erreicht wird.