EP3710216A1 - Variable vorrichtung und verfahren zum auftragen einer schäumbaren reaktionsmischung auf eine sich bewegende deckschicht - Google Patents

Variable vorrichtung und verfahren zum auftragen einer schäumbaren reaktionsmischung auf eine sich bewegende deckschicht

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Publication number
EP3710216A1
EP3710216A1 EP18800171.3A EP18800171A EP3710216A1 EP 3710216 A1 EP3710216 A1 EP 3710216A1 EP 18800171 A EP18800171 A EP 18800171A EP 3710216 A1 EP3710216 A1 EP 3710216A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
reaction mixture
conduit
cover layer
foamable
acid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP18800171.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hartmut Nefzger
Michael Schedler
Uwe Kuenzel
Christian Hahn
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Covestro Intellectual Property GmbH and Co KG
Original Assignee
Covestro Deutschland AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Covestro Deutschland AG filed Critical Covestro Deutschland AG
Publication of EP3710216A1 publication Critical patent/EP3710216A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C44/00—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles
    • B29C44/34—Auxiliary operations
    • B29C44/36—Feeding the material to be shaped
    • B29C44/46—Feeding the material to be shaped into an open space or onto moving surfaces, i.e. to make articles of indefinite length
    • B29C44/461—Feeding the material to be shaped into an open space or onto moving surfaces, i.e. to make articles of indefinite length dispensing apparatus, e.g. dispensing foaming resin over the whole width of the moving surface
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C44/00—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles
    • B29C44/20—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles for articles of indefinite length
    • B29C44/32—Incorporating or moulding on preformed parts, e.g. linings, inserts or reinforcements
    • B29C44/321—Incorporating or moulding on preformed parts, e.g. linings, inserts or reinforcements the preformed part being a lining, e.g. a film or a support lining
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
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    • B29C44/34—Auxiliary operations
    • B29C44/60—Measuring, controlling or regulating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
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    • B29K2075/00—Use of PU, i.e. polyureas or polyurethanes or derivatives thereof, as moulding material
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    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/0058—Liquid or visquous
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/0094—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped having particular viscosity
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    • B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/04—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped cellular or porous

Definitions

  • the present invention relates to a device for applying a foamable reaction mixture to a moving cover layer comprising a mixing head having at least two inputs and at least one outlet for mixing components which yield the foamable reaction mixture and a conduit connected to an outlet of the mixing head through which the foamable reaction mixture can flow and which has a discharge element from which the foamable reaction mixture can be applied to the cover layer.
  • the invention also relates to a method for applying a foamable reaction mixture to a moving cover layer using a device according to the invention.
  • Composite elements of a cover layer and an insulating core are used today in many industrial sectors.
  • the basic structure of such composite elements consists of a cover layer on which an insulating material is applied.
  • sheets of coated steel, stainless steel, aluminum, copper or alloys of the latter two can be used as cover layers.
  • insulation boards can be made from a combination of cover layers and insulating core. It can be plastic films, aluminum foil, wood, fiberglass or mineral fiber nonwovens and cellulosic materials such as paper, cardboard or papierzan used as cover layer materials. Often multi-layer top layers of z. As aluminum and paper used.
  • the choice of suitable cover layer material depends on the intended field of application of the composite elements or insulation board and the resulting material requirements.
  • Foams based on polyurethane (PUR) and / or polyisocyanurate (PIR) can be used in particular as insulating core.
  • Insulation boards are often used in home or apartment construction.
  • composite elements for the insulation of, for example, cold stores, they are also increasingly used as facade elements on buildings or as elements of industrial doors such as sectional doors.
  • Corresponding composite elements hereinafter also referred to as sandwich composite elements, show by their cover layer a material and the corresponding stability of the surface design, while the applied foam gives corresponding heat insulating properties.
  • a foaming reaction mixture is applied by means of an application device to a provided cover layer.
  • an application device for example, when using foams based on isocyanates, the corresponding polyol components and isocyanate components are mixed together and on applied the topcoat, on which they foam and harden.
  • OB 2 035 887 A describes an apparatus for applying a foamable reaction mixture to a moving cover layer, but it is not apparent from the description and from the drawings of this document that a duct is arranged to take at least two configurations, which can be found in the Route length, which traverses the flowing through the conduit reaction mixture different.
  • the apparatus for applying a foamable reaction mixture to a moving cover layer comprises:
  • a mixing head having at least two inlets and at least one outlet for mixing components which yield the foamable reaction mixture and
  • the conduit is arranged to assume at least two configurations which differ in the length of the passage traversing the reaction mixture flowing through the conduit.
  • the method of applying a foamable reaction mixture to a moving topcoat comprises the steps of:
  • the application device is a device according to the present invention
  • the reaction mixture is in particular a reacting to a polyurethane and / or Polyisocyanuratschaum mixture.
  • a cover layer or substrate for example, metal foils, in particular aluminum foils, multi-layer cover layers, z. As aluminum and paper, and plastic films. Furthermore, nonwovens can be used.
  • the width of the cover layer is basically not limited.
  • the cover layer may have a width between 1000 and 1300 mm, but also 2400 mm width are possible.
  • the cover layer speed is for example> 1 to ⁇ 70 meters per minute, preferably> 15 meters per minute, more preferably> 30 meters per minute.
  • One component of the device is a mixing head which mixes at least two input streams and which leaves the mixture as at least one output stream.
  • the mixing head can be a static mixer.
  • Particularly preferred are the high-pressure mixing heads known in polyurethane technology.
  • the output stream leaves the actual mixing head and is then in a line with a discharge element. Finally, the output current leaves the invention Device on this discharge element and contacted the cover layer.
  • the discharge element can be for example a simple discharge opening, a casting bar or a slot die.
  • the conduit may be both rigid and flexible, and is preferably constructed of a thermoplastic polymer such as nylon-6, nylon-6,6, polyethylene, polypropylene, polyvinylchloride, etc.
  • the apparent time of start means the period of time which elapses from the discharge of the reacting polyurethane reaction mixture from the application element until the beginning of the foaming process.
  • the reacting polyurethane melt is pre-reacted in a residence time element (the variable-length line) and therefore it is applied to cover layers with already increased viscosity, or with an apparent shortened start time.
  • foaming of diffusion-open cover layers for example mineral nonwovens
  • foaming of diffusion-open cover layers can advantageously be foamed with the effect of reduced penetration.
  • the inventive method is carried out by means of the applicator device according to the invention.
  • Correlation of the length of the conduit with the desired viscosity of the reaction mixture can be accomplished by previously recording (e.g., in a reaction viscometer) the change in viscosity over time after combining the starting materials with the reaction mixture.
  • the required route length can be easily determined.
  • the reaction mixture comprises> 20% by weight of a component which has a viscosity measured at 25.degree (Rotational viscometry according to DIN 53019) of ⁇ 2500 mPas, preferably ⁇ 1500 mPas, more preferably ⁇ 700 mPas and very particularly preferably> 50 mPas to ⁇ 650 mPas.
  • the present invention makes it possible in particular to be able to use advantageously low-viscosity polyols and / or low-viscosity polyisocyanates without adaptation of the formulation.
  • the reaction mixture comprises a polyol, a polyisocyanate, optionally additives such. Stabilizers and catalysts, optionally one or more flame retardants and one (or more) blowing agents.
  • the polyol is selected from the group of polyether polyols, polyester polyols, polycarbonate polyols and / or polyetheresterpolyols.
  • the OH number of the polyol used or of the polyols used can be, for example,> 100 mg KOH / g to ⁇ 800 mg KOH / g and the average OH functionality of the polyol used or of the polyols used is> 2.
  • the OH number gives in the case of a single polyol added its OH number. In the case of mixtures, the average OH number is given. This value can be determined using DIN 53240.
  • the average OH functionality of the polyols is, for example, in a range of> 2 to ⁇ 6.
  • polyether polyols are, for example, polytetramethylene glycol polyethers obtainable by polymerization of tetrahydrofuran by means of cationic ring opening.
  • suitable polyether polyols are addition products of styrene oxide, ethylene oxide, propylene oxide, butylene oxide and or epichlorohydrin to di- or polyfunctional starter molecules.
  • polyether polyols are used from predominantly propylene oxide and ethylene oxide.
  • Suitable starter molecules are, for example, ethylene glycol, diethylene glycol, butyl diglycol, glycerol, diethylene glycol, trimethylolpropane, propylene glycol, pentaerythritol, sorbitol, sucrose, ethylenediamine, toluenediamine, triethanolamine, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol and low molecular weight, hydroxyl-containing esters of such polyols with dicarboxylic acids.
  • Useful polyester polyols include polycondensates of di- and tri- and tetraols and di- and tri- and tetracarboxylic acids or hydroxycarboxylic acids or lactones. Instead of the free polycarboxylic acids, it is also possible to use the corresponding polycarboxylic acid anhydrides or corresponding polycarboxylic acid esters of lower alcohols for the preparation of the polyesters.
  • suitable diols are ethylene glycol, butylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, polyalkylene glycols such as polyethylene glycol, furthermore 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol and isomers, Neopentyl glycol or hydroxypivalic acid neopentyl glycol ester.
  • polyols such as trimethylolpropane, glycerol, erythritol, pentaerythritol, trimethylolbenzene or trishydroxyethyl isocyanurate.
  • polycarboxylic acids examples include phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, tetrahydrophthalic acid, hexahydrophthalic acid, cyclohexanedicarboxylic acid, adipic acid, azelaic acid, sebacic acid, glutaric acid, tetrachlorophthalic acid, maleic acid, fumaric acid, itaconic acid, malonic acid, suberic acid, 2-methylsuccinic acid, 3,3-diethylglutaric acid, 2 2-dimethylsuccinic acid, dodecanedioic acid,
  • Endomethylenetetrahydrophthalic acid, dimer fatty acid, trimer fatty acid, citric acid or trimellitic acid can be used.
  • the acid source used may also be the corresponding anhydrides.
  • the polyols may be of biogenic origin and / or may have been obtained by the surfactant route.
  • polyols and / or polycarboxylic acids having functionalities> 2 are used in the synthesis of the polyesterpolyols
  • monofunctional carboxylic acids for example fatty acids, such as oleic acid and monofunctional alcohols, such as, for example, fatty acids
  • monofunctional carboxylic acids such as fatty acids, such as oleic acid
  • monofunctional alcohols such as, for example, fatty acids
  • Oleyl or stearyl alcohol be used proportionally.
  • Hydroxycarboxylic acids which may be co-used as reactants in the preparation of a hydroxyl-terminated polyester polyol include, for example, ricinoleic acid, hydroxycaproic acid, hydroxybutyric acid, hydroxydecanoic acid, hydroxystearic acid and the like. Suitable factors include caprolactone, butyrolactone and homologs.
  • polycarbonate polyols are hydroxylated polycarbonates, for example polycarbonate diols. These are obtainable by reaction of carbonic acid derivatives, such as diphenyl carbonate, dimethyl carbonate or phosgene, with polyols, preferably diols, or from carbon dioxide and alkylene oxides.
  • carbonic acid derivatives such as diphenyl carbonate, dimethyl carbonate or phosgene
  • diols examples include ethylene glycol, 1,2- and 1,3-propanediol, 1,3- and 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, 1,8-octanediol, neopentyl glycol, 1,4-bishydroxymethylcyclohexane, 2- Methyl-l, 3-propanediol, 2,2,4-Trimethylpentandiol-l, 3, dipropylene glycol, polypropylene glycols, dibutylene glycol, polybutylene glycols, bisphenol A and lactone-modified diols of the type mentioned above.
  • polyether polycarbonate can be used become.
  • Useful polyetherester polyols are those compounds containing ether groups, ester groups and OH groups.
  • Organic dicarboxylic acids are suitable for preparing the polyetherester polyols, preferably aliphatic dicarboxylic acids having> 3 to ⁇ 16 carbon atoms or aromatic dicarboxylic acids, used singly or in admixture. Examples which may be mentioned are suberic acid, azelaic acid, decanedicarboxylic acid, maleic acid, malonic acid, phthalic acid, pimelic acid and sebacic acid, and in particular glutaric acid, fumaric acid, succinic acid, adipic acid, phthalic acid, terephthalic acid and isophthalic acid. As derivatives of these acids, for example, their anhydrides and their esters and half esters with low molecular weight, monofunctional alcohols having> 1 to ⁇ 4 carbon atoms are used.
  • polyisocyanates examples include 1, 4-butylene diisocyanate, 1,5-pentane diisocyanate, 1,6-hexamethylene diisocyanate (HDI), isophorone diisocyanate (IPDI), 2,4- and / or 2,4,4-trimethylhexamethylene diisocyanate, the isomeric bis ( 4,4'-isocyanatocyclohexyl) methanes or mixtures thereof of any isomer content, 1,4-cyclohexylene diisocyanate, 1,4-phenylene diisocyanate, 2,4- and / or 2,6-toluene diisocyanate (TDI), 1,5-naphthylene diisocyanate, 2, 2'- and / or 2,4'- and / or 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (MDI) or higher homologs (polymeric MDI, pMDI), 1,3- and / or l, 4-bis (2-
  • modified diisocyanates with uretdione, isocyanurate, urethane, carbodiimide, uretonimine, allophanate, biuret, amide, iminooxadiazinedione and / or oxadiazinetrione structure and unmodified polyisocyanate having more than 2 NCO groups per molecule such as 4-isocyanatomethyl-l, 8-octane diisocyanate (nonane triisocyanate) or triphenylmethane-4,4 ', 4 "triisocyanate are used.
  • index the ratio multiplied by the factor 100 of the number of NCO groups in the isocyanate and the number of isocyanate-reactive groups, referred to as index (index), is in the range of 110 to 600. Preferably between 115 and 400. This characteristic number can also be in a range from> 180: 100 to ⁇ 330: 100 or else from> 90: 100 to ⁇ 140: 100.
  • Suitable propellants may be physical blowing agents such as n-pentane, cyclopentane, isopentane, propane or butane or blends thereof or carbon dioxide. Also fluorinated olefins such as e.g. Chemours 1100 or Solstice LBA or additives like FA 188 from 3M can be used. Furthermore, chemical blowing agents such as water or formic acid can be used. A combination of physical and chemical blowing agents is also possible.
  • the reaction mixture contains an amine catalyst and for a predetermined value of the viscosity of the reaction mixture leaving the discharge element, the content of the amine catalyst in the reaction mixture for the configuration of the line with the longest path length ⁇ 90% (preferably ⁇ 85%). , more preferably ⁇ 80%) of the content in the reaction mixture for the configuration of the shortest path length of the conduit.
  • the amine catalysts preferably originate from the group of aliphatic tertiary amines and quaternary ammonium salts.
  • suitable amine catalysts are pentamethyldiethylenetriamine, N, N-dimethylcyclohexylamine or the quaternary ammonium salts sold by Air Products / Evonik under the trade names Dabco TMR-3, -4 and -5, such as, for example, triethylenediamine, triethylamine, tributylamine, N, N, N '. , N'-tetramethylethylenediamine, N, N, N ', N'-
  • the content for the longest configuration may be 90% of the content in the shortest configuration, in the case of DMCHA (N, N-dimethylcyclohexylamine) 80% and Desmorapid PV (Bis (2-dimethylaminoethyl) methylamine) 66%.
  • the route length of the line is changed during the application of the reaction mixture.
  • the residence time can be adjusted.
  • FIG. 1 shows a first device according to the invention in a first configuration
  • FIG. 2 shows the first device according to the invention in a second configuration
  • FIG. 3 shows a second device according to the invention in a first configuration
  • FIG. 4 shows the first device according to the invention in a second configuration
  • FIG. 5 shows a detail of a third device according to the invention in a first configuration
  • FIG. 6 shows a detail of the third device according to the invention in a second configuration
  • the line is set up to take steplessly variable track lengths. This can be done, for example, that the line has an inner part and an outer coaxial with the inner part Part has and the inner and the outer part along their common axis are mutually movable. Such a variant is shown in FIG. 1 and 2 shown.
  • FIG. 1 shows a first device according to the invention with a mixing head 100, which has two inputs 200, 300 as well as an output 400.
  • the mixing head is here designed as a static mixer and can be used, for example, for mixing a polyol stream and an isocyanate stream to obtain a reaction mixture which reacts with a PUR / PIR foam.
  • the conduit connected to the outlet 400 of the mixing head 100 has an inner portion 410 which first receives the reaction mixture flowing out of the outlet 400. Coaxially on the inner part 410, an outer part 420 is attached. The parts 410 and 420 are movable along their common axis.
  • Optional seals may prevent the escape of reaction mixture through any gap between parts 410 and 420.
  • the output 400 opposite end 500 of the outer part 420 forms the Austragselement of the device.
  • a discharge element such as a casting bar or a slot die can be attached.
  • the device in FIG. 1 is configured for a comparatively short stay. By pulling the outer part 420 apart, as shown in FIG. 2, a longer dwell distance can be realized. It is readily apparent that the dwell can be adjusted continuously.
  • FIG. 3 shows a second first device according to the invention with a mixing head 100, which has two inputs 200, 300 and an output 400.
  • the mixing head is here designed as a static mixer and can be used, for example, for mixing a polyol stream and an isocyanate stream to obtain a reaction mixture which reacts with a PUR / PIR foam.
  • the conduit connected to the outlet 400 of the mixing head 100 has an inner portion 410 which first receives the reaction mixture flowing out of the outlet 400. Coaxially on the inner part 410, a straight portion of an outer part 440 is plugged.
  • the parts 410 and 440 are movable along their common axis.
  • the outer part is bent in a U-shape and further attached to the second inner part 430 of the line coaxially. This arrangement is comparable to that in a train trombone.
  • Optional seals may prevent the escape of reaction mixture through any gap between parts 410, 430, and 440.
  • the end 500 of the second inner part 430 forms the delivery element of the device.
  • a discharge element such as a casting bar or a slot die can be attached.
  • FIG. 4 shows the device of FIG. 3, in which the dwell distance has been increased by moving the outer part 440.
  • the line is set up to assume a plurality (for example 2, 3, 4, 5, 6 or 7) of discrete configurations each having a different route length. This can be done, for example, in that the device extends at least partially through a multi-way valve. Such a variant is shown in FIG. 5 and 6 are shown.
  • FIG. 5 shows as a detail of a device according to the invention a 6-way valve or 6-way stopcock.
  • the valve has three pairs of apertures fluidly interconnected by channels: apertures 610/620, apertures 630/640, and apertures 650/660.
  • flow 700 which originates directly or indirectly from the mixing head, enters the inlet 610, exits the inlet 620, travels through the external conduit to the inlet 650 and exits the valve 660 from inlet 660 to be applied via a discharge element on the cover layer in the process.
  • Stream 710 may be, for example, a solvent for purging the valve, and exits through input 630 into the valve and out of the valve through input 640.
  • FIG. 5 are rotated by 60 degrees, wherein the position of the outer, formerly flowed through by the material flow 700 line does not change.
  • This new configuration is shown in FIG. 6 shown.
  • the stream 700 with the reaction mixture takes the short path through the inlet 610 and out of the inlet 660 out of the valve.
  • Stream 710 for example, again in the form of a solvent for purging, enters the valve through input 630, exits through inlet 620, flows through the external conduit, re-enters the valve through input 650 and finally exits through inlet 640.

Landscapes

  • Polyurethanes Or Polyureas (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auftragen einer schäumbaren Reaktionsmischung auf eine sich bewegende Deckschicht, umfassend einen Mischkopf (100) mit wenigstens zwei Eingängen (200, 300) und wenigstens einem Ausgang (400) zum Mischen von Komponenten, welche die schäumbare Reaktionsmischung ergeben und eine mit einem Ausgang des Mischkopfs verbundene Leitung (410, 420, 430, 440), durch welche die schäumbare Reaktionsmischung strömen kann und welche ein Austragselement (500) aufweist, aus der die schäumbare Reaktionsmischung auf die Deckschicht aufgetragen werden kann. Die Leitung (410, 420, 430, 440) ist eingerichtet, um wenigstens zwei Konfigurationen einzunehmen, welche sich in der Streckenlänge unterscheiden, welche die durch die Leitung strömende Reaktionsmischung zurücklegt. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zum Auftragen einer schäumbaren Reaktionsmischung auf eine sich bewegende Deckschicht unter Einsatz einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Description

Variable Vorrichtung und Verfahren zum Aufträgen einer schäumbaren Reaktionsmischung auf eine sich bewegende Deckschicht
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufträgen einer schäumbaren Reaktionsmischung auf eine sich bewegende Deckschicht, umfassend einen Mischkopf mit wenigstens zwei Eingängen und wenigstens einem Ausgang zum Mischen von Komponenten, welche die schäumbare Reaktionsmischung ergeben und eine mit einem Ausgang des Mischkopfs verbundene Leitung, durch welche die schäumbare Reaktionsmischung strömen kann und welche ein Austragselement aufweist, aus der die schäumbare Reaktionsmischung auf die Deckschicht aufgetragen werden kann. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zum Aufträgen einer schäumbaren Reaktionsmischung auf eine sich bewegende Deckschicht unter Einsatz einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Verbundelemente aus einer Deckschicht und einem Isolierkern werden heutzutage in vielen Industriebereichen eingesetzt. Der grundlegende Aufbau solcher Verbundelemente besteht dabei aus einer Deckschicht, auf welche ein isolierend wirkender Werkstoff aufgebracht wird. Als Deckschichten können dabei beispielsweise Bleche aus beschichtetem Stahl, Edelstahl, Aluminium, Kupfer oder Legierungen der beiden letztgenannten eingesetzt werden. Darüber hinaus können auch Dämmplatten aus einer Kombination aus Deckschichten und Isolierkern hergestellt werden. Es können Kunststofffolien, Aluminiumfolien, Holz, Glasfaser- oder Mineralfaservliese sowie cellulosehaltige Materialien wie Papier, Pappe oder Pappmasche als Deckschichtmaterialien eingesetzt werden. Oft werden Mehrschichtdeckschichten aus z. B. Aluminium und Papier verwendet. Die Wahl des geeigneten Deckschichtmaterials hängt dabei von dem beabsichtigten Einsatzgebiet der Verbundelemente oder Dämmplatte und den sich daraus ergebenden Materialanforderungen ab. Als Isolierkern können insbesondere Schaumstoffe auf Basis von Polyurethan (PUR) und/oder Polyisocyanurat (PIR) eingesetzt werden.
Dämmplatten werden häufig im Haus- oder Wohnungs-Bau eingesetzt. Neben der Verwendung von Verbundelementen zur Isolierung von beispielsweise Kühlhäusern finden sie auch immer häufiger Anwendung als Fassadenelemente an Gebäuden oder als Elemente von Industrietüren wie beispielsweise Sektionaltore. Entsprechende Verbundelemente, im Folgenden auch als Sandwich- Verbundelemente bezeichnet, zeigen durch ihre Deckschicht eine dem verwendeten Material entsprechende Stabilität und Oberflächengestaltung, während der aufgebrachte Schaumstoff entsprechende wärmeisolierende Eigenschaften verleiht.
Zur Herstellung entsprechender Dämmplatten oder Verbundelemente wird auf eine bereitgestellte Deckschicht ein schäumendes Reaktionsgemisch mittels einer Auftragsvorrichtung aufgebracht. Hierzu werden zum Beispiel bei der Verwendung von Schaumstoffen auf Basis von Isocyanaten die entsprechenden Polyol-Komponenten und Isocyanat-Komponenten miteinander gemischt und auf die Deckschicht aufgetragen, auf welcher sie aufschäumen und aushärten.
Vorrichtungen und Verfahren zur Herstellung von Verbundelementen mit einer Deckschicht und einem Isolierkern werden beispielsweise in den folgenden Patentanmeldungen beschrieben: WO 2008/104492, WO 2015/150304, WO 2014/124824, CA 2880780, DE 20 2011 001109, US 2014/227441, EP 2 614 944, WO 2013/107739, EP 2 411 198, EP 2 393 643, EP 1 857 248, EP 1 593 438 und DE 2038253.
OB 2 035 887 A beschreibt eine Vorrichtung zum Aufträgen einer schäumbaren Reaktionsmischung auf eine sich bewegende Deckschicht, es geht aus der Beschreibung und aus den Zeichnungen dieses Dokumentes jedoch nicht hervor, dass eine Leitung eingerichtet ist, um wenigstens zwei Konfigurationen einzunehmen, welche sich in der Streckenlänge, die die durch die Leitung strömende Reaktionsmischung zurücklegt, unterscheiden.
Im Stand der Technik ist unabhängig von den oben beschrieben unterschiedlichen Auftragstechniken bislang noch keine Lösung für den Fall bekannt, dass Anpassungen der Viskosität der reagierenden Schmelze ohne Rezepturänderung erforderlich sind. Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die Nachteile im Stand der Technik zumindest teilweise zu überwinden. Insbesondere hat sie sich die Aufgabe gestellt, eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, bei dem die Verweilzeit der Reaktionsmischung (die Zeit, die zwischen Herstellung der reagierenden Schmelze im Mischkopf und dem Aufträgen derselben auf eine Deckschicht vergeht) veränderbar ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zum Aufträgen einer schäumbaren Reaktionsmischung auf eine sich bewegende Deckschicht gemäß Anspruch 1 und einem Verfahren zum Aufträgen einer schäumbaren Reaktionsmischung auf eine sich bewegende Deckschicht gemäß Anspruch 6. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Sie können beliebig kombiniert werden, sofern sich aus dem Kontext nicht eindeutig das Gegenteil ergibt.
Die Vorrichtung zum Aufträgen einer schäumbaren Reaktionsmischung auf eine sich bewegende Deckschicht umfasst:
- einen Mischkopf mit wenigstens zwei Eingängen und wenigstens einem Ausgang zum Mischen von Komponenten, welche die schäumbare Reaktionsmischung ergeben und
- eine mit einem Ausgang des Mischkopfs verbundene Leitung, durch welche die schäumbare Reaktionsmischung strömen kann und welche ein Austragselement aufweist, aus der die schäumbare Reaktionsmischung auf die Deckschicht aufgetragen werden kann. Die Leitung ist eingerichtet, um wenigstens zwei Konfigurationen einzunehmen, welche sich in der Streckenlänge unterscheiden, welche die durch die Leitung strömende Reaktionsmischung zurücklegt.
Das Verfahren zum Aufträgen einer schäumbaren Reaktionsmischung auf eine sich bewegende Deckschicht umfasst die Schritte:
- Bereitstellen einer Auftragvorrichtung, wobei die Auftragvorrichtung eine Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
- Auswählen der schäumbaren Reaktionsmischung; wobei die Reaktionsmischung eine zeitliche Veränderung ihrer Viskosität aufweist;
- Bestimmen einer gewünschten Viskosität der Reaktionsmischung zum Zeitpunkt des Auftragens auf die Deckschicht;
- Konfigurieren der Auftragvorrichtung, so dass die Streckenlänge der Leitung mit der gewünschten Viskosität der Reaktionsmischung zum Zeitpunkt des Auftragens auf die Deckschicht korreliert;
- Bereitstellen der Reaktionsmischung in dem Mischkopf der Auftrag Vorrichtung;
- Bewegen der Reaktionsmischung von dem Mischkopf durch die Leitung auf das Austragselement der Auftragvorrichtung heraus auf die Deckschicht.
Als Reaktionsmischung kommt insbesondere eine zu einem Polyurethan- und/oder Polyisocyanuratschaum reagierende Mischung in Frage. Als Deckschicht oder Substrat eignen sich beispielsweise Metall-Folien, insbesondere Aluminium-Folien, Mehrschichtdeckschichten, z. B. aus Aluminium und Papier, und Kunststoff-Folien. Weiterhin können Vliese eingesetzt werden. Die Breite der Deckschicht ist grundsätzlich nicht beschränkt. Beispielsweise kann die Deckschicht eine Breite zwischen 1000 und 1300 mm aufweisen, aber auch 2400 mm Breite sind möglich. Die Deckschichtgeschwindigkeit beträgt beispielsweise > 1 bis < 70 Meter pro Minute, vorzugsweise > 15 Meter pro Minute, mehr bevorzugt > 30 Meter pro Minute.
Ein Bestandteil der Vorrichtung ist ein Mischkopf, welcher wenigstens zwei Eingangsströme mischt und welchen das Gemisch als wenigstens ein Ausgangsstrom verlässt. Der Mischkopf kann ein Statikmischer sein. Besonders bevorzugt sind die in der Polyurethantechnologie bekannten Hochdruck-Mischköpfe .
Der Ausgangsstrom verlässt den eigentlichen Mischkopf und befindet sich dann in einer Leitung mit einem Austragselement. Letztendlich verlässt der Ausgangsstrom die erfindungsgemäße Vorrichtung über dieses Austragselement und kontaktiert die Deckschicht. Das Austragselement kann beispielsweise eine einfache Austragsöffnung, eine Gießharke oder eine Breitschlitzdüse sein. Die Leitung kann sowohl starr als auch biegbar sein und ist vorzugsweise aus einem thermoplastischen Polymeren aufgebaut wie beispielsweise Nylon-6, Nylon-6,6, Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid, etc.
Die Länge der Strecke, welche der Ausgangsstrom in der Leitung von dem Ausgang des Mischkopfes bis zum Austragselement zurücklegt, ergibt zusammen mit der Strömungsgeschwindigkeit des Ausgangsstroms in der Leitung eine Verweilzeit der Reaktionsmischung in der Leitung, während derer die Reaktion im Reaktionsgemisch schon ablaufen kann. Dann kann durch die Variabilität der Streckenlänge beeinflusst werden, mit welchem Reaktionsfortschritt und damit auch mit welcher Viskosität das Reaktionsgemisch auf die Deckschicht aufgetragen wird.
Beispielsweise kann es vorteilhaft sein, die apparente Startzeit eines Polyurethanschaumes zu verkürzen, wobei mit apparenter Startzeit der Zeitraum gemeint ist, der vom Austrag der reagierenden Polyurethan-Reaktionsmischung aus dem Auftragselement bis zum Beginn des Aufschäumvorganges vergeht. Dies wird entsprechend der vorliegenden Erfindung dadurch erreicht, dass die reagierende Polyurethanschmelze in einem Verweilzeitelement (der Leitung mit variabler Länge) vorreagiert wird und sie deswegen mit bereits erhöhter Viskosität, beziehungsweise mit apparent verkürzter Startzeit, auf Deckschichten aufgetragen wird.
Von besonderem Vorteil ist ein solches Vorgehen insbesondere dann, wenn profilierte Bleche ohne Materialanhäufungen in den Vertiefungen (Sicken) beschäumt werden sollen.
Weiterhin können Beschäumungen diffusionsoffener Deckschichter, beispielsweise Mineralvliese, mit dem Effekt einer verminderten Durchdringung vorteilhaft beschäumt werden.
Die Verwendung erfindungsgemäßer Verweilzeitstrecken ermöglicht des Weiteren die Einsparung von Katalysatoren.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird mittels der erfindungsgemäßen Auftragvorrichtung durchgeführt. Die Korrelation der Streckenlänge der Leitung mit der gewünschten Viskosität der Reaktionsmischung kann erfolgen, indem zuvor (beispielsweise in einem Reaktionsviskosimeter) die zeitliche Änderung der Viskosität nach Kombinieren der Edukte zur Reaktionsmischung aufgezeichnet wird. In Kenntnis des Stofftransports dm/dt in der Leitung kann dann leicht die benötigte Streckenlänge ermittelt werden.
In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst die Reaktionsmischung > 20 Gewichts-% einer Komponente, welche eine bei 25 °C gemessene Viskosität (Rotationsviskosimetrie gemäß DIN 53019) von < 2500 mPas, bevorzugt < 1500 mPas, besonders bevorzugt < 700 mPas und ganz besonders bevorzugt > 50 mPas bis < 650 mPas aufweist. Die vorliegende Erfindung ermöglicht es insbesondere, niederviskose Polyole und/oder niederviskose Polyisocyanate ohne Anpassung der Rezeptur vorteilhaft einsetzen zu können.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst die Reaktionsmischung ein Polyol, ein Polyisocyanat, gegebenenfalls Additive wie z. B. Stabilisatoren und Katalysatoren, gegebenenfalls ein oder mehrere Flammschutzmittel und ein (oder mehrere) Treibmittel.
Vorzugsweise ist das Polyol ausgewählt aus der Gruppe der Polyetherpolyole, Polyesterpolyole, Polycarbonatpolyole und /oder Polyetheresterpolyole. Die OH-Zahl des eingesetzten Polyols oder der eingesetzten Polyole kann beispielsweise > 100 mg KOH/g bis < 800 mg KOH/g betragen und die durchschnittliche OH-Funktionalität des eingesetzten Polyols oder der der eingesetzten Polyole ist > 2. Die OH-Zahl gibt im Falle eines einzelnen zugesetzten Polyols dessen OH-Zahl an. Im Falle von Mischungen wird die mittlere OH-Zahl angegeben. Dieser Wert kann anhand von DIN 53240 bestimmt werden. Die durchschnittliche OH-Funktionalität der Polyole liegt beispielsweise in einem Bereich von > 2 bis < 6.
Verwendbare Polyetherpolyole sind beispielsweise Polytetramethylenglykolpolyether, wie sie durch Polymerisation von Tetrahydrofuran mittels kationischer Ringöffnung erhältlich sind. Ebenfalls geeignete Polyetherpolyole sind Additionsprodukte von Styroloxid, Ethylenoxid, Propylenoxid, Butylenoxid und oder Epichlorhydrin an di- oder polyfunktionelle Startermoleküle. Meistens werden Polyetherpolyole aus überwiegend Propylenoxid sowie Ethylenoxid verwendet.
Geeignete Startermoleküle sind zum Beispiel Ethylenglykol, Diethylenglykol, Butyldiglykol, Glycerin, Diethylenglykol, Trimethylolpropan, Propylenglykol, Pentaerythrit, Sorbit, Saccharose, Ethylendiamin, Toluoldiamin, Triethanolamin, 1 ,4-Butandiol, l,6-Hexandiol sowie niedermolekulare, Hydroxylgruppen aufweisende Ester derartiger Polyole mit Dicarbonsäuren.
Verwendbare Polyesterpolyole sind unter Anderem Polykondensate aus Di- sowie weiterhin Tri-, und Tetraolen und Di- sowie weiterhin Tri- und Tetracarbonsäuren oder Hydroxycarbonsäuren oder Lactonen. Anstelle der freien Polycarbonsäuren können auch die entsprechenden Polycarbonsäureanhydride oder entsprechende Polycarbonsäureester von niederen Alkoholen zur Herstellung der Polyester verwendet werden.
Beispiele für geeignete Diole sind Ethylenglykol, Butylenglykol, Diethylenglykol, Triethylenglykol, Polyalkylenglykole wie Polyethylenglykol, weiterhin 1 ,2-Propandiol, 1,3- Propandiol, l,3-Butandiol, 1 ,4-Butandiol, 1 ,6-Hexandiol und Isomere, Neopentylglykol oder Hydroxypivalinsäureneopentylglykolester. Daneben können auch Polyole wie Trimethylolpropan, Glycerin, Erythrit, Pentaerythrit, Trimethylolbenzol oder Trishydroxyethylisocyanurat eingesetzt werden. Als Polycarbonsäuren können beispielsweise Phthalsäure, Isophthalsäure, Terephthalsäure, Tetrahydrophthalsäure, Hexahydrophthalsäure, Cyclohexandicarbonsäure, Adipinsäure, Azelainsäure, Sebacinsäure, Glutarsäure, Tetrachlorphthalsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Itaconsäure, Malonsäure, Korksäure, Bernsteinsäure, 2-Methylbernsteinsäure, 3,3- Diethylglutarsäure, 2,2-Dimethylbernsteinsäure, Dodekandisäure,
Endomethylentetrahydrophthalsäure, Dimerfettsäure, Trimerfettsäure, Zitronensäure oder Trimellithsäure eingesetzt werden. Als Säurequelle können auch die entsprechenden Anhydride verwendet werden. Selbstverständlich können die Polyole ebenso wie die Polycarbonsäuren biogenen Ursprungs sein und/oder auf fementativem Weg erhalten worden sein.
Werden Polyole und/oder Polycarbonsäuren mit Funktionalitäten > 2 bei der Synthese der Polyesterpolyole mitverwendet, können zur Anpassung der Funktionalität auch monofunktionelle Carbonsäuren, beispielsweise Fettsäuren, etwa Ölsäure und monofunktionelle Alkohole wie z.B. Oleyl- oder Stearylalkohol anteilig eingesetzt werden. Hydroxycarbonsäuren, die als Reaktionsteilnehmer bei der Herstellung eines Polyesterpolyols mit endständigen Hydroxylgruppen mitverwendet werden können, sind beispielsweise Ricinolsäure, Hydroxycapronsäure, Hydroxybuttersäure, Hydroxydecansäure, Hydroxystearinsäure und dergleichen. Geeignete Factone sind unter anderem Caprolacton, Butyrolacton und Homologe.
Verwendbare Polycarbonatpolyole sind Hydroxylgruppen aufweisende Polycarbonate, zum Beispiel Polycarbonatdiole. Diese sind durch Reaktion von Kohlensäurederivaten, wie Diphenylcarbonat, Dimethylcarbonat oder Phosgen, mit Polyolen, bevorzugt Diolen oder aus Kohlendioxid und Alkylenoxiden erhältlich.
Beispiele derartiger Diole sind Ethylenglykol, 1,2- und l,3-Propandiol, 1,3- und 1 ,4-Butandiol, 1,6- Hexandiol, l,8-Octandiol, Neopentylglykol, l,4-Bishydroxymethylcyclohexan, 2-Methyl-l,3- propandiol, 2,2,4-Trimethylpentandiol-l,3, Dipropylenglykol, Polypropylenglykole, Dibutylenglykol, Polybutylenglykole, Bisphenol A und lactonmodifizierte Diole der vorstehend genannten Art. Statt oder zusätzlich zu reinen Polycarbonatdiolen können auch Polyether- Polycarbonatdiole eingesetzt werden.
Verwendbare Polyetheresterpolyole sind solche Verbindungen, die Ethergruppen, Estergruppen und OH-Gruppen enthalten. Organische Dicarbonsäuren sind zur Herstellung der Polyetheresterpolyole geeignet, vorzugsweise aliphatische Dicarbonsäuren mit > 3 bis < 16 Kohlenstoffatomen oder aromatische Dicarbonsäuren, die einzeln oder im Gemisch verwendet werden. Beispielhaft seien Korksäure, Azelainsäure, Decandicarbonsäure, Maleinsäure, Malonsäure, Phthalsäure, Pimelinsäure und Sebacinsäure sowie insbesondere Glutarsäure, Fumarsäure, Bernsteinsäure, Adipinsäure, Phthalsäure, Terephthalsäure und Isophthalsäure genannt. Als Derivate dieser Säuren können beispielsweise deren Anhydride sowie deren Ester und Halbester mit niedermolekularen, monofunktionellen Alkoholen mit > 1 bis < 4 Kohlenstoffatomen eingesetzt werden.
Beispiele von geeigneten Polyisocyanaten sind 1 ,4-Butylendiisocyanat, l,5-Pentandiisocyanat, 1,6- Hexamethylendiisocyanat (HDI), Isophorondiisocyanat (IPDI), 2,4- und/oder 2,4,4- Trimethylhexamethylendiisocyanat, die isomeren Bis(4,4’-isocyanatocyclohexyl)methane oder deren Mischungen beliebigen Isomerengehalts, 1 ,4-Cyclobexylendiisocyanat, 1,4- Phenylendiisocyanat, 2,4- und/oder 2,6-Toluylendiisocyanat (TDI), 1,5-Naphthylendiisocyanat, 2,2’-und/oder 2,4’- und/oder 4,4’-Diphenylmethandiisocyanat (MDI) oder höhere Homologe (polymeres MDI, pMDI), 1,3- und/oder l,4-Bis-(2-isocyanato-prop-2-yl)-benzol (TMXDI), 1 ,3- Bis-(isocyanatomethyl)benzol (XDI), sowie Alkyl-2,6-diisocyanatohexanoate (Lysindiisocyanate) mit CI bis C6-Alkylgruppen.
Neben den vorstehend genannten Polyisocyanaten können anteilig auch modifizierte Diisocyanate mit Uretdion-, Isocyanurat-, Urethan-, Carbodiimid, Uretonimin, Allophanat-, Biuret-, Amid-, Iminooxadiazindion und/oder Oxadiazintrionstruktur sowie nicht-modifiziertes Polyisocyanat mit mehr als 2 NCO-Gruppen pro Molekül wie zum Beispiel 4-Isocyanatomethyl-l,8-octandiisocyanat (Nonantriisocyanat) oder Triphenylmethan-4,4’,4”-triisocyanat mit eingesetzt werden.
Es ist möglich, dass im Reaktionsgemisch das mit dem Faktor 100 multiplizierte Verhältnis von Anzahl der NCO-Gruppen im Isocyanat und Anzahl der gegenüber Isocyanaten reaktiven Gruppen, bezeichnet als Kennzahl (Index), imBereich von 110 bis 600 liegt. Bevorzugt zwischen 115 und 400. Diese Kennzahl kann auch in einem Bereich von > 180:100 bis < 330:100 oder aber auch von > 90:100 bis < 140:100 liegen.
Geeignete Treibmittel können physikalische Treibmittel wie n-Pentan, Cyclopentan, Isopentan, Propan oder Butan oder Blends davon oder Kohlendioxid sein. Auch fluorierte Olefine wie z.B. Chemours 1100 oder Solstice LBA oder Additive wie FA 188 von 3M können verwendet werden. Ferner können chemische Treibmittel wie Wasser oder Ameisensäure eingesetzt werden. Eine Kombination von physikalischen und chemischen Treibmitteln ist ebenfalls möglich.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens enthält die Reaktionsmischung einen Aminkatalysator und für einen vorbestimmten Wert der Viskosität der Reaktionsmischung beim Verlassen des Austragselements beträgt der Gehalt des Aminkatalysators in der Reaktionsmischung für die Konfiguration der Feitung mit der längesten Streckenlänge < 90% (vorzugsweise < 85%, mehr bevorzugt < 80%) des Gehalts in der Reaktionsmischung für die Konfiguration der Feitung mit der kürzesten Streckenlänge.
Die Aminkatalysatoren entstammen vorzugsweise aus der Gruppe der aliphatischen tertiären Amine und der quaternären Ammoniumsalze. Geeignete Aminkatalysatoren sind beispielsweise Pentamethyldiethylentriamin, N,N- Dimethylcyclohexylamin oder die von Air Products/Evonik unter den Handelsnamen Dabco TMR- 3, -4 und -5 vertriebenen quarternären Ammoniumsalze ebenso wie zum Beispiel Triethylendiamin, Triethylamin, Tributylamin, N,N,N‘,N‘-Tetramethylethylendiamin, N,N,N‘,N‘-
Tetramethylbutandiamin, Tetramethylhexandiamin, N-Methylmorpholin, N-Ethylmorpholin, N- Cycloheylmorpholin, Triethanolamin, N-Methyldiethanolamin, N-Ethyldiethanolamin, Triisopropanolamin.
Vorzugsweise kommt im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein gegenüber einer Auftragstechnik ohne Verweilzeitelement eine verminderte Einsatzmenge der Katalysatoren Pentamethyldiethylentriamin, N,N-Dimethylcyclohexylamin oder die von Air Products/Evonik unter den Handelsnamen Dabco TMR-3, -4 und -5 vertriebenen quarternären Ammoniumsalze in Betracht.
Weiterhin kann im Fall von Desmorapid DB (N,N,-Dimethylbenzylamin) der Gehalt für die längste Konfiguration 90% des Gehalts in der kürzesten Konfiguration betragen, im Fall des DMCHA (N,N-Dimethylcyclohexylamin) 80% und des Desmorapid PV (Bis (2- dimethylaminoethyl)methylamin) 66% .
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird während des Auftragens der Reaktionsmischung die Streckenlänge der Leitung verändert. So kann im kontinuierlichen Betrieb des Verfahrens die Verweilzeit angepasst werden.
Die vorliegende Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. Es zeigen:
FIG. 1 eine erste erfindungsgemäße Vorrichtung in einer ersten Konfiguration
FIG. 2 die erste erfindungsgemäße Vorrichtung in einer zweiten Konfiguration
FIG. 3 eine zweite erfindungsgemäße Vorrichtung in einer ersten Konfiguration
FIG. 4 die erste erfindungsgemäße Vorrichtung in einer zweiten Konfiguration
FIG. 5 ein Detail einer dritten erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer ersten Konfiguration
FIG. 6 ein Detail der dritten erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer zweiten Konfiguration
Gemäß einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Leitung eingerichtet, um stufenlos veränderliche Streckenlängen einzunehmen. Dieses kann zum Beispiel dadurch erfolgen, dass die Leitung einen inneren Teil und einen koaxial über dem inneren Teil befindlichen äußeren Teil aufweist und der innere und der äußere Teil entlang ihrer gemeinsamen Achse gegeneinander beweglich sind. Solch eine Variante ist in FIG. 1 und 2 dargestellt.
FIG. 1 zeigt eine erste erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem Mischkopf 100, welcher zwei Eingänge 200, 300 sowie einen Ausgang 400 aufweist. Der Mischkopf ist hier als Statikmischer ausgeführt und kann beispielsweise zum Mischen eines Polyolstroms und eines Isocyanatstroms unter Erhalt eines zu einem PUR/PIR-Schaum reagierenden Reaktionsgemisches verwendet werden. Die mit dem Ausgang 400 des Mischkopfs 100 verbundene Leitung weist einen inneren Teil 410 auf, welcher die aus dem Ausgang 400 strömende Reaktionsmischung zuerst aufnimmt. Koaxial auf den inneren Teil 410 ist ein äußerer Teil 420 aufgesteckt. Die Teile 410 und 420 sind entlang ihrer gemeinsamen Achse beweglich.
Optionale, nicht dargestellte Dichtungen können den Austritt von Reaktionsmischung durch einen eventuell vorliegenden, zwischen Teilen 410 und 420 befindlichen Spalt verhindern. Das dem Ausgang 400 entgegengesetzte Ende 500 des äußeren Teils 420 bildet das Austragselement der Vorrichtung. Alternativ kann am Ende 500 ein Austragselement wie eine Gießharke oder eine Breitschlitzdüse angebracht werden.
Die Vorrichtung in FIG. 1 ist für eine vergleichsweise kurze Verweilstrecke konfiguriert. Durch Auseinanderziehen des äußeren Teils 420, wie in FIG. 2 dargestellt, lässt sich eine längere Verweilstrecke realisieren. Es ist ohne Weiteres einzusehen, dass die Verweilstrecke stufenlos eingestellt werden kann.
FIG. 3 zeigt zweite erste erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem Mischkopf 100, welcher zwei Eingänge 200, 300 sowie einen Ausgang 400 aufweist. Der Mischkopf ist hier als Statikmischer ausgeführt und kann beispielsweise zum Mischen eines Polyolstroms und eines Isocyanatstroms unter Erhalt eines zu einem PUR/PIR-Schaum reagierenden Reaktionsgemisches verwendet werden. Die mit dem Ausgang 400 des Mischkopfs 100 verbundene Leitung weist einen inneren Teil 410 auf, welcher die aus dem Ausgang 400 strömende Reaktionsmischung zuerst aufnimmt. Koaxial auf den inneren Teil 410 ist ein gerader Abschnitt eines äußeren Teil 440 auf gesteckt. Die Teile 410 und 440 sind entlang ihrer gemeinsamen Achse beweglich. Der äußere Teil ist U-förmig gebogen und weiterhin auf den zweiten inneren Teil 430 der Leitung koaxial aufgesteckt. Diese Anordnung ist mit der in einer Zugposaune vergleichbar.
Optionale, nicht dargestellte Dichtungen können den Austritt von Reaktionsmischung durch einen eventuell vorliegenden, zwischen Teilen 410, 430 und 440 befindlichen Spalt verhindern. Das Ende 500 des zweiten inneren Teils 430 bildet das Austragselement der Vorrichtung. Alternativ kann am Ende 500 ein Austragselement wie eine Gießharke oder eine Breitschlitzdüse angebracht werden. FIG. 4 zeigt die Vorrichtung aus FIG. 3, bei der die Verweilstrecke durch Bewegen des äußeren Teils 440 vergrößert wurde.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Leitung eingerichtet, um eine Mehrzahl (beispielsweise 2, 3, 4, 5, 6 oder 7) von diskreten Konfigurationen mit jeweils unterschiedlicher Streckenlänge einzunehmen. Dieses kann zum Beispiel dadurch erfolgen, dass die Vorrichtung wenigstens teilweise durch ein Mehrwegeventil verläuft. Solch eine Variante ist in FIG. 5 und 6 dargestellt.
FIG. 5 zeigt als Detail einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ein 6-Wege- Ventil oder 6-Wege-Hahn. Das Ventil weist drei Paare von durch Kanäle miteinander fluidisch verbundenen Öffnungen auf: Öffnungen 610/620, Öffnungen 630/640 und Öffnungen 650/660.
In der in FIG. 5 gezeigten Konfiguration einer langen Verweilstrecke tritt Stoffstrom 700, welcher mittelbar oder unmittelbar aus dem Mischkopf stammt, in den Eingang 610 ein, tritt aus dem Eingang 620 aus, wandert durch die außenliegende Leitung bis zum Eingang 650 und tritt aus Eingang 660 aus dem Ventil aus, um über ein Austragelement auf die Deckschicht im Verfahren auf getragen zu werden. Der Stoffstrom 710 kann beispielsweise ein Lösungsmittel zum Spülen des Ventils sein und tritt durch Eingang 630 in das Ventil und durch Eingang 640 aus dem Ventil wieder heraus.
Zur Verkürzung der Verweilstrecke kann das in FIG. 5 gezeigte Ventil um 60 Grad gedreht werden, wobei sich die Lage der außenliegenden, vormals vom Stoffstrom 700 durchflossenen Leitung nicht verändert. Diese neue Konfiguration ist in FIG. 6 gezeigt.
In FIG. 6 nimmt der Stoffstrom 700 mit dem Reaktionsgemisch den kurzen Weg durch Eingang 610 hinein und aus Eingang 660 aus dem Ventil heraus. Stoffstrom 710, beispielsweise wieder in Form eines Lösungsmittels zum Spülen, tritt durch Eingang 630 in das Ventil ein, verlässt dieses durch Eingang 620, durchströmt die außenliegende Leitung, tritt wieder durch Eingang 650 in das Ventil ein und verlässt dieses schließlich durch Eingang 640.
Selbstverständlich können auch mehrere Mehr-Wege-Hähne in Reihe geschaltet werden, wodurch ein Zurückspringen auf eine Konstellation ohne Verweilzeitelement vermieden wird.
Selbstverständlich können weiterhin mit dem Mehr-Wege-Hahn auch Ausführungsformen wie im Zusammenhang mit FIG. 1 bis 4 beschrieben kombiniert werden.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zum Aufträgen einer schäumbaren Reaktionsmischung auf eine sich bewegende Deckschicht, umfassend:
- einen Mischkopf (100) mit wenigstens zwei Eingängen (200, 300) und wenigstens einem Ausgang (400) zum Mischen von Komponenten, welche die schäumbare Reaktionsmischung ergeben und
- eine mit einem Ausgang (400) des Mischkopfs (100) verbundene Leitung (410, 420, 430, 440), durch welche die schäumbare Reaktionsmischung strömen kann und welche ein Austragselement (500) aufweist, aus der die schäumbare Reaktionsmischung auf die Deckschicht aufgetragen werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung (410, 420, 430, 440) eingerichtet ist, um wenigstens zwei Konfigurationen einzunehmen, welche sich in der Streckenlänge unterscheiden, welche die durch die Leitung strömende Reaktionsmischung zurücklegt.
2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Leitung (410, 420, 430, 440) eingerichtet ist, um stufenlos veränderliche Streckenlängen einzunehmen.
3. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, wobei die Leitung einen inneren Teil (410, 430) und einen koaxial über dem inneren Teil befindlichen äußeren Teil (420, 440) aufweist und der innere und der äußere Teil entlang ihrer gemeinsamen Achse gegeneinander beweglich sind
4. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Leitung (410, 420, 430, 440) eingerichtet ist, um eine Mehrzahl von diskreten Konfigurationen mit jeweils unterschiedlicher Streckenlänge einzunehmen.
5. Vorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei die Leitung (410, 420, 430, 440) wenigstens teilweise durch ein Mehrwegeventil verläuft.
6. Verfahren zum Aufträgen einer schäumbaren Reaktionsmischung auf eine sich bewegende Deckschicht, umfassend die Schritte:
- Bereitstellen einer Auftragvorrichtung, wobei die Auftragvorrichtung eine Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 ist;
- Auswählen der schäumbaren Reaktionsmischung; wobei die Reaktionsmischung eine zeitliche Veränderung ihrer Viskosität aufweist; - Bestimmen einer gewünschten Viskosität der Reaktionsmischung zum Zeitpunkt des Auftragens auf die Deckschicht;
- Konfigurieren der Auftragvorrichtung, so dass die Streckenlänge der Leitung mit der gewünschten Viskosität der Reaktionsmischung zum Zeitpunkt des Auftragens auf die Deckschicht korreliert;
- Bereitstellen der Reaktionsmischung in dem Mischkopf der Auftrag Vorrichtung;
- Bewegen der Reaktionsmischung von dem Mischkopf durch die Leitung aus das Austragselement der Auftragvorrichtung heraus auf die Deckschicht.
7. Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei die Reaktionsmischung > 20 Gewichts-% einer Komponente umfasst, welche eine bei 25 °C gemessene Viskosität mittels Rotationsviskosimetrie gemäß DIN 53019 von < 2500 mPas aufweist.
8. Verfahren gemäß Anspruch 6 oder 7, wobei die Reaktionsmischung ein Polyol, ein Polyisocyanat und ein Treibmittel umfasst.
9. Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei die Reaktionsmischung einen Aminkatalysator enthält und für einen vorbestimmten Wert der Viskosität der Reaktionsmischung beim Verlassen des
Austragselements (500) der Gehalt des Aminkatalysators in der Reaktionsmischung für die Konfiguration der Leitung (410, 420, 430, 440) mit der längesten Streckenlänge < 90% des Gehalts in der Reaktionsmischung für die Konfiguration der Leitung (410, 420, 430, 440) mit der kürzesten Streckenlänge beträgt.
10. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei während des Auftragens der
Reaktionsmischung die Streckenlänge der Leitung verändert wird.
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