FI90085B - Foerfarande foer snabb haerdning av polyeterpolyuretanskum - Google Patents

Description

, 90085

Menetelmä polyeetteripolyuretaanivaahdon nopeasti kovetta-miseksi

Polyuretaanivaahtoa valmistetaan kaupallisesti suurten lohkareiden muodossa, jotka leikataan sitten haluttuun muotoon käytettäviksi erilaisten artikkeleiden valmistuksessa, jotka vaativat vaahtopehmikettä. On tunnettua, että polyuretaanivaahto tarvitsee aikaa sen fysikaalisten ominaisuuksien täydelleen kehittymiseen. Tyypillisissä polyuretaanivaahtoformulaatioissa annetaan polyolin, veden ja di-isosyanaatin reagoida katalysaattorien tai muiden lisäaineiden mukana ollen. Hyvin usein jää pieni prosentuaalinen määrä terminaalisista isosyanaatti-ryhmistä reagoimatta vaahdon rakenteessa. Jos vaahtoa väännetään tai puristetaan tässä tilassa, se ei pysty palaamaan alkuperäisiin dimensioihinsa kun vääntö- tai puristusvoima laukeaa. Normaalisti terminaaliset isosyanaattiryhmät, jotka ovat jääneet reagoimatta vaahdon rakenteessa, reagoivat vaahdon rakenteessa olevan jäännösveden kanssa tai atmosfäärin vesihöyryn kanssa useiden tuntien tai päivien aikana ja vaahto saavuttaa täydet fysikaaliset ominaisuutensa.

Kuten teoksessa Encyclopedia of Polymer Scinece and Technology (John Wiley and Sons, New York 1969), kappaleessa polyuretaanit on esitetty, ovat polyeetterit kaupallisesti kaikkein tärkeimpiä polyhydroksiyhdisteitä ("polyoleja"), joita käytetään polyuretaanien valmistukseen. Nykyään on suurin osa poly-eettereistä, joita käytetään taipuisien polyuretaanivaahtojen valmistukseen, johdettu propyleenioksidista ja etyleenioksi-dista. Tässä valmistuksessa annetaan propyleenioksidin reagoida glyserolin kanssa emäksisen katalysaattorin läsnäollessa, jolloin muodostuu poly(oksipropyleeni)-homopolymeeriä, jonka annetaan edelleen reagoida etyleenioksidin kanssa, jolloin muodostuu segmenttikopolymeeriä.

2 90085

Poly(oksitetrametyleeni)-glykoleja valmistetaan polymeroi-malla tetrahydrofuraania. Poly(oksipropyleeni)-triolit ovat nykyään tärkein polyeetterien luokka, joita käytetään polyuretaanien valmistukseen. Näitä trioleja valmistetaan samojen yleisten reaktioiden avulla kuin poly(oksipropyleeni)-glykoleja .

Kaikkein tärkeimmät tavalliset monomeerit, joita käytetään polyestereissä uretaanipolymeerien valmistukseen, ovat adi-piinihappo, ftaalihappoanhydridi, etyleeniglykoli, propyleeni-glykoli, 1,3-butyleeniglykoli ja dietyleeniglykoli. Polyestereistä johdetuilla polyuretaaneilla ei ole normaalisti jälki-kovetusprobleemeja. Termi "polyeetteripolyuretaani", jota käytetään koko tässä patenttiselityksessä, tarkoittaa polyeetteri-polyoleista johdettuja polyuretaaneja.

Kyseessä olevan keksinnön mukaisen menetelmän avulla päästään nopeaan ja täydelliseen polyeetteripolyuretaanivaahdon jälki-kovettumiseen, niin että vaahto saavuttaa alhaiset puristus-painuma-arvot mitattuina standardipuristuspainumatestissä (Constant Deflection Compression Set Test, ASTM D-3574). Menetelmä lyhentää jälkikovettumisen kokonaisaikaa useasta tunnista alle 5 minuuttiin. Tätä menetelmää käyttämällä voidaan useimmat polyeetteripolyuretaanivaahtotyypit kovettaa, valmistaa ja laivata alle 24 tunnissa.

US-patentti 3 061 885 tekee selkoa menetelmästä, jossa paine-ilmaa puhalletaan niin että se tunkeutuu vaahtolohkareeseen. Tämän patentin menetelmä avaa vaahdon solurakenteen ja tekee sen huokoisemmaksi.

US-patentti 3 890 414 käsittelee vasta valmistettua vaahtoa, s.o. 15-240 min sen jälkeen kun se poistuu vaahtoa muodostavalta alueelta, ilman tai muun reagoimattoman kaasun avulla. Keksijät toteavat, että jäähdyttämällä vaahtoa tulevat sen fysikaaliset ominaisuudet tasaisemmiksi lyhyemmässä ajassa kuin mikä tarvitaan normaalisti näiden ominaisuuksien kehitty- ο Π π Ο £ 3 U (J Ο ο miseen.

US-patentti 3 723 393 tekee selkoa menetelmästä, jossa isosyanaatti- tai halogeeniformyylipäätteisten hydrofiilis-ten polyoksialkyleeniprepolymeerien annetaan reagoida joidenkin yhdisteiden kanssa, jotka sisältävät vapautuvia vety-atomeja, kuten hydroksi-, tioli-, amino-, amidiyhdisteet, ammoniakki tai primääriset amiinit, jolloin muodostuu hydro-fiilistä amidi-päätteistä prepolymeeriä. Prepolymeeri verk-koutetaan verkkouttavan aineen kanssa happamissa olosuhteissa ja saadaan kovetettua hydrofiilistä materiaalia.

Polyuretaanivaahtojen jälkikovettamista pohditaan teoksessa "Plastic Foams", osa I, Frisch ja Saunders (M. Dekker Inc., New York 1973) sivuilla 232-235.

Tämän keksinnön mukaan polyeetteripolyuretaanivaahdon jälki-kovetus tapahtuu johtamalla vaahtoon, jonka huokoisuus on suurempi kuin 1,4 1/s, ilman ja kaasumaisen ammoniakin tai primäärisen tai sekundäärisen amiinin seosta lämpötilassa, joka on yli 10°C, jolloin ammoniakkia tai amiinia on mukana konsentraatiolla ainakin 0,5 tilavuus-% ilmasta, ilman suhteellinen kosteus on yli 50 % ja ilma/ammoniakki- tai ilma/-amiiniseos reagoi vaahdon kanssa ainakin yhden minuutin ajan. Tämän ajan kuluttua polyeetteripolyuretaanivaahto ko-. . vettuu ja se palaa alkuperäisiin dimensioihinsa, kun sitä väännetään tai kun siihen kohdistetaan puristusvoimia, joiden annetaan sitten laueta.

Tämän menetelmän avulla saadaan aikaan nopeasti polyeetteri-polyuretaanivaahdon täydellinen jälkikovettuminen ja alhaiset puristuspainuma-arvot. Tätä menetelmää käyttämällä voidaan useimmat polyeetteripolyuretaanivaahtotyypit valaa, valmistaa ja laivata alle 24 tunnissa.

4 9 0 0 8 5

Piirustus esittää parhaina pidettyjä laitteita keksinnön suorittamiseksi.

Tämän keksinnön olennaisin seikka on se havainto, että vaahdossa olevien jäännösisosyanaattiryhmien reaktio ammoniakin tai primääristen tai sekundääristen amiinien kanssa kosteuden mukana ollessa on itse asiassa silmänräpäyksellinen ja siten paljon nopeampi kuin jäännösisosyanaattiryhmien reaktio yksinomaan veden kanssa tai yksinomaan ammoniakin kanssa. Ammoniakin, amiinien, hydroksyyliryhmien ja veden reaktio isosya-naattiryhmien kanssa on tekniikasta hyvin tunnettu. Viimeksi mainitut kolme reaktiota kuuluvat polyuretaanivaahdon muodostumisen kemiaan.

Siitä huolimatta tähän keksintöön sisältyvät kemialliset reaktiot keskittyvät kostean ammoniakin ja vaahdon muodostumis-reaktiosta jäljelle jääneiden isosyanaattiryhmien reaktion ympärille.

Nämä jäännösisosyanaattiryhmät ovat suljettuina vaahdon kiinteään uretaanirakenteeseen. Ne ovat erillään tai eristettyinä kaikista reagoivista hydroksyyli- ja amiiniryhmistä. Ammoniakki reagoi terminaalisten isosyanaattiryhmien kanssa seu-raavan yhtälön mukaan: Λ ? _/^f3 NH^ i /"Ό y^°-c/-V>NC0 —y „

Terminaalinen isosyanaattiryhmä muuttuu monosubstituoiduiksi urearyhmiksi. On tärkeätä ottaa huomioon, että normaali urearyhmä polyuretaanivaahdossa on disubstituoitu ryhmä 5 90085 CH3 >~rci'—

H H N-/ H H

Normaali urearyhmä

On ilmeistä, että vesi ei osallistu yllä olevaan reaktioon. Polyuretaanivaahto sisältää normaalisti sitoutumatonta kosteutta rakenteessaan. Tämä mitataan normaalisti kosteuden imemisenä. Vastamuodostettu vaahto on luontaisesti vedetöntä, koska vesi kuluu vaahtoamisreaktioon. Kosteus ammoniakin kanssa tyydyttää yksinkertaisesti vaahdon kosteuden imemiskyvyn ja avaa puolestaan tien, minkä kautta ammoniakki voi päästä kiinteän uretaanin rakenteeseen.

Kyseessä olevan patenttihakemuksen mukaisen menetelmän ensimmäisessä vaiheessa annetaan vastavalmistetun vaahdon vanheta ja jäähtyä vähintään 4 tuntia. Vaahdon huokoisuuden tulee olla suurempi kuin 1,4 1/s, etupäässä noin 1,4-2,8 1/s mitattuna standardihuokoisuustestillä (testi G ASTM D-3574), jotta se olisi helposti kovettuvaa.

Lohkaretta valmistetaan menetelmän seuraavaa vaihetta varten peittämällä lohkareen päät ja avaamalla lohkareen ylä- ja alapuolen kuori kaasuvirralle. Ylä- ja alapuolen kuoret poistetaan ideaalisesti vaakasuorassa asennossa olevalla sahalla, joka on asennettu lohkareen käsittelyyn käytettävän kuljettimen yläpuolelle.

Vaikka kuoren poistamista pidetään etusijalla, voidaan käyttää mitä tahansa mekaanista menetelmää kuten uurtamista, lävistämistä, puhkaisemista tai hiontaa.

Menetelmän muut vaiheet selostetaan parhaiten viittaamalla kuvioon. Kuviossa nähdään syöttöjohto 10, joka on reaktorin 11 päällä. Syöttö johtoon 10 kuuluu kosteuttaja 12 ja ammoniakin tuloputki 13 ja ilman imujohto 14 ja ilman kuumentaja 15.

6 90085

Puhallin 16 on asennettu kuljettimen 19 yläpuolelle, jota käytetään siirtämään vaahtolohkare 18 reaktioyksikköön 11.

Ovet 17 sijaitsevat reaktioyksikön kummassakin päässä. Piirros esittää pääpiirteittäin menetelmän laitteistoa menetelmän havainnollistamiseksi. Laitteiden päälle on asennettu sopivia välineitä, jotka tarkkailevat ilmavirtoja ja paine-eroja vaahdon pinnan läpi. Reaktorin alueen pituus ei ole ratkaisevan tärkeä, mutta se määräytyy nopeudesta, millä halutaan kovettaa lohkare.

Reaktoriyksikön sisään on asennettu liikkuvat sivuseinämät (ei kuvassa). Nämä seinämät estävät tehokkaasti ilman kulkemista lohkareen ympäri sivuille, kun lohkare on asetettu kunnolla yksikköön ja sivuseinämät ovat tiiviisti lohkareen sivuja vasten. Tällöin on lohkareen alla oleva tila eristetty tehokkaasti tilasta suoraan lohkareen yläpuolella.

Seuraavassa menetelmän vaiheessa suoritetaan kovetus antamalla kostean ammoniakkikaasun virrata syöttöjohdon läpi ja sisään reaktoriyksikköön. Vesihöyryn ja ammoniakin seosta syötetään yksikköön. Lohkareen alla oleva tila yhdistetään puhaltimiin, niin että syntyy vakuumi suunnilleen 50-380 mm vettä. Lohkareen pohjalle synnytetty vakuumi aiheuttaa sen, että ilma virtaa lohkareen läpi ja lohkareen yläpuolella olevan tilan läpi. Syöttöjohtoon 10 on asennettu kuumentimia 15, jotka nostavat lämpötilan noin 10-66°C:een. Kosteutta kontrolloidaan syöttämällä höyryä kosteuttajän suuttimesta 12. Kosteus säädetään vähän yli 50 %:iin, mieluummin välille 50-100 % suhteellista kosteutta yllä mainituissa lämpötiloissa. Virtausmittaria käytetään säätelemään syötettävän ammoniakin määrää. Ammoniakin konstraatio pidetään suunnilleen yläpuolella 0,5 %, mieluummin suunnilleen välillä 0,5-15 tilavuus-%.

Menetelmän erikoisen hyvänä pidetyssä suoritustavassa säädetään suhteellinen kosteus arvoon noin 70 % suhteellista kosteutta, lämpötila säädetään noin 46°C:een ja ammoniakin kon-sentraatio on 0,5-1 tilavuus-%.

7 90085

Menetelmää on selostettu käyttämällä kaasuna ammoniakkia. Voidaan kuitenkin käyttää primäärisiä ja sekundäärisiä amiineja kuten metyyliamiinia, dimetyyliamiinia, etyyli-amiinia ja dietyyliamiinia ammoniakin tilalla.

Kuten edellä on korostettu, polyeetteripolyuretaanilohka-retta tulisi esikäsitellä mieluimmin poistamalla lohkareen ylä- ja alapuolen kuoret. Tämä antaa ammoniakille ja vesihöyrylle nopean pääsyn vaahdon sisähuokosiin. Parhaana pidetty menetelmä on poistaa kuoret sahalla. Menetelmässä jätetään sivukuoret ehjiksi ja lohkareen päät peitetään, jotta estetään ilman pääsy sisään päiden kautta.

Vaikka ylhäältä alaspäin tapahtuvaa jälkikovettamista pidetään parhaana, hyviä tuloksia saadaan kun jälkikovetus suoritetaan sivulta sivulle menetelmänä poistamalla tai muulla tavoin avaamalla sivukuoret kaasuvirralle.

Ylhäältä alaspäin tapahtuvaa jälkikovetusmenetelmää pidetään parhaana, koska on helpompaa kontrolloida lohkareen korkeutta kuin sen leveyttä.

Esimerkki I

Valmistettiin jatkuva polyeetteripolyuretaanivaahdon levy käyttäen kaupallista vaahdon valmistuslaitteistoa valmistusre-septin mukaan, jonka koostumus oli seuraava:

Koostumus (osia/paino)

Polyeetteripolyoli (3000 molekyylipaino) 100 Tolueenidi-isosyanaatti (80/20) 49,57

Stanno-oktoaatti, katalysaattori 0,61

Silikoni, pinta-aktiivinen aine 1,00

Amiinikatalysaattori 0,98

Vesi 3,55

Metyleenikloridi 1,50

Palamista hidastava aine 8,00

Vaahtoamisaika sekunneissa 5,00

Kohoamisaika sekunneissa 90 8 ''008 5 Tätä valmistusreseptiä käytettiin vaahdon valmistamiseen esimerkeissä II-VII.

Esimerkki II

Tämä esimerkki valaisee niitä etuja, joita saavutetaan kyseessä olevan patenttihakemuksen mukaisen menetelmän avulla. Suureen autoklaaviin sovitettiin vakuumipumppu ja vedettömän ammoniakin syöttösysteemi ja laitteet autoklaavin tyhjentämiseksi paineilman avulla käyttämättömän ammoniakin poistamiseksi. Autoklaavi oli kyllin suuri, niin että siihen mahtui polyuretaanivaahtolohkare 50,8x50,8x101,6 cm. Valmistuslinjalta otettiin suuria taipuisan polyuretaanivaah-don lohkareita ja niitä leikattiin kokoon 50,8x50,8x101,6 cm. Leikatut lohkareet kiedottiin tarkoin polyetyleeniin niiden suojaamiseksi atmosfäärin kosteudelta ennen niiden käsittelyä autoklaavissa. Näitä lohkareita tullaan nimittämään pieniksi lohkareiksi.

Suojatusta käsittelemättömästä pienestä lohkareesta otettiin näyte sen jälkeen kun se oli vanhentunut 2, 8, 14 ja 24 tuntia valmistushetkestä. Lohkareen kovettumista tarkkailtiin käyttäen ASTM-testiä D-3574, johon on viitattu edellä. Tämä testi on selostettu yksityiskohtalaisesti julkaisussa Publication ASTM American National Standard ANSI/ASTM B-3574-77. Tämä julkaisu on liitetty mukaan lähteeksi. Hyvin lyhyesti sanottuna tässä menetelmässä painetaan vaahtonäy-tettä kokoon spesifisissä aika- ja lämpötilaolosuhteissa ja merkitään muistiin vaikutus näytteen paksuuteen. Puristuslaite muodostuu kahdesta tai useammasta sileästä levystä, jotka on järjestetty siten, että levyt pysyvät yhdensuuntaisina toisiinsa nähden ja levyjen väliä voidaan säätää halutulle painuman paksuudelle välikkeiden avulla. Testinäytteillä on yhdensuuntaiset ylä- ja pohjapinnat ja kohtisuorat sivut ja dimensiot 50x50x25 mm. Näytteen pituus ja paksuus mitataan 2 mittakellon tyyppisellä ja minimialue on 650 mm .

9 ^0085

Kaikki mittaukset suoritetaan näytteistä lämpötilassa 23° - 2°C atmosfäärissä, jonka suhteellinen kosteus on 50 - 2 %. Uunin olosuhteet ovat 70° - 2°C ja 5 - 1 % suhteellista kosteutta. Testinäytteet mitataan edellä esitetyllä tavalla ja testinäytteet pannaan laitteeseen ja ne painetaan joko 50 - 1,75 - 1 tai 90 - 1 % paksuudestaan.

Laitteessa oleva painettu näyte pannaan uuniin, jossa on mekaaninen lämmönvirtaus, 22 tunnin ajaksi. Näyte poistetaan laitteesta ja se mitataan 30 ja 40 min. palautumisen jälkeen. Pysyvän puristuspainuman arvot lasketaan ja ne ilmoitetaan joko prosentteina paksuudesta tai prosentteina alkuperäisestä painumasta riippuen siitä, kumpaa kaavaa käytetään laskujen suorittamiseen. Suoritettiin kolme koeajoa noudattaen seuraa-vaa tekniikkaa.

1) Pieni lohkare paljastettiin peitteistään ja pantiin autoklaaviin. Ovi suljettiin ja tiivistettiin.

2) Käynnistettiin vakuumipumppu ja autoklaavissa mitattiin 635-686 mm Hg vakuumi. Tähän kului 25-30 min.

3) Vakuumipumppu suljettiin ja aloitettiin ammoniakin ruiskuttaminen autoklaaviin välittömästi. Autoklaavin paine nousi 762:sta 635 mm:iin Hg. Kun paine oli noussut 584 mm:iin Hg, suljettiin ammoniakin virta. Tähän meni noin 1 min.

4) . Tuoretta höyryä suihkutettiin autoklaaviin, kunnes paine autoklaavissa oli 533 mm Hg. Tähän vaiheeseen kului 7-10 min.

5) Ilmaa suihkutettiin välittömästi autoklaaviin, kunnes mittarin lukema oli 0 mm Hg mikä ilmoitti, että autoklaavi • oli atmosfäärin paineessa. Tähän meni 2 min.

6) Autoklaavin ilmanvaihtoreikä aukaistiin ja ilmaa suih-kutettiin systeemin läpi ylimäärän ammoniakkia poistamiseksi autoklaavista. Tämä tyhjennysvaihe vaati alle 15 min.

Ensimmäisessä koeajossa käsiteltiin pientä lohkaretta edellä olevan menetelmän mukaisesti paitsi että vaihe 3 jätettiin pois ja lohkaretta käsiteltiin ainoastaan höyryn kanssa.

9 0 0 8 5

10 υ J

Lohkareesta leikattiin puristuspainumanäytteitä välittömästi ja 6, 12 ja 24 tunnin kuluttua. Välittömästi otetussa näytteessä ja näytteissä, jotka oli otettu 6 ja 12 tunnin kuluttua oli puristuspainumahäviö yli 80 %, mikä ilmaisi, että vaahto ei ollut kovettunut. 24 tunnin näytteessä oli puristuspainumahäviö 10 %. On ilmeistä näiden datojen perusteella, että käytettäessä yksinomaan höyryä vaaditaan suunnilleen 24 tunnin aika saavuttamaan polyuretaanivaahdon kovettuminen.

Toisessa koeajossa käsiteltiin pientä lohkaretta edellä olevan menetelmän mukaisesti paitsi, että vaihe 4 jätettiin pois. Lohkaretta käsiteltiin siis vain ammoniakilla. Puristuspainumanäytteitä otettiin kuten ensimmäisessä koeajossa edellä. Välittömästi otetussa ja 6 tunnin näytteessä oli ainoastaan osittainen palautuminen ja suurimmalla osalla näytteen alaa oli puristuspainuma yli 80 %. 12 ja 24 tunnin näytteissä olivat puristuspainumahäviöt alle 10 %. On ilmeistä näiden datojen perusteella, että jälkikovettuminen voidaan saada aikaan noin 12 tunnin aikana käytettäessä yksinomaan ammoniakkia.

Kolmannessa koeajossa pientä lohkaretta käsiteltiin edellä olevan menetelmän mukaisesti, kaikki kuusi vaihetta mukaanluettuina. Välittömästi otettu näyte oli täysin palautunut (häviö alle 10 %). 6, 12 ja 24 tunnin näytteet osoittivat alle 10 % häviöitä ja olivat siten täysin palautuneita. On ilmeistä näiden datojen perusteella, että polyeetteripoly-uretaanivaahto kovettuu heti, kun sitä käsitellään höyryn ja ammoniakin seoksella.

Esimerkit II ja IV on selostettu viitaten kuvioon. On olemassa kaksi tekniikkaa, joita voidaan käyttää jälkikovetta-maan oikein valmistettu lohkare. Näitä kahta tekniikkaa tullaan pohtimaan seuraavissa esimerkeissä.

n 90085

Esimerkki III

Tämä esimerkki valaisee "vaiheittaista" tekniikkaa. Tässä tekniikassa ovat käsiteltävän lohkareen 18 päät peitettyinä , ja lohkare kuljetetaan käsittelyalueelle 11 kuljettimen 19 avulla kunnes ainoastaan 5 tai 7,5 cm tulee siitä esiin käsittelyalueen 11 vastakkaisista päistä. Pystysuorat päätyovet 17 pudotetaan alas kunnes ovien pohjalla olevat lukitut pyörät puristuvat vaahtoon 18 1,25-2,5 cm verran. Puhaltaja 16 pohjan kokonaissysteemissä käynnistyy automaattisesti ja käynnistää automaattisesti kuumentajan 15 ja kostuttajan 12, niin että kostutettua ilmaa kulkeutuu kuumennusjohdon 10 kautta ja liikkuu läpi vaahtolohkareen 18. Sen jälkeen tulee ammoniakki suuttimen 13 läpi syöttöjohtoon 10 ja panee alulle kovettumisen. Merkitään muistiin aika, jolloin aloitettiin ammoniakin syöttö ja annetaan kaasuseoksen kulkea lohkareen läpi halutun pitkän ajan, mieluimmin 2-5 min. Halutun kovettu-misajan loputtua kuljetin 19 käynnistetään ja vasta valmistettu käsittelemätön lohkareen osa kuljetetaan käsittelyalueelle 11. Heti kun kuljetin pysähtyy, merkitään taas aika muistiin ja uusi lohkareen osa käsitellään kuten edellä. Tämä vaiheittainen menetelmä toistetaan, kunnes koko lohkareen pituus on käsitelty. Käyttämällä tätä menetelmää, jossa käsitellään vaiheittain lohkaretta 4,3 m pituudelta ja kovetus-aika on 2 min., pystytään 30 m pituinen lohkare kovettamaan noin 18 minuutissa.

Esimerkki IV

Seuraava esimerkki valaisee toista tekniikkaa - "jatkuvaa" tekniikkaa. Tässä tekniikassa on lohkareen ensimmäisen osan käsittely identtistä vaiheittaisen tekniikan kanssa. Sen jälkeen kun ensimmäinen osa on käsitelty, käynnistetään kuljetin 19 ja lohkaretta siirretään vakionopeudella läpi käsittelyalueen pysähtymättä. Nopeus käsittelyalueen läpi kuljettaessa on rajoitettua riippuen lohkareen pituudesta ja vaahdon huokoisuudesta. Ideaalisesti kuljetin 19 siirtyy nopeudella 0,6-9,2 m per minuutti ja parhaana pidetään nopeutta 3-7,6 m 12 9 O C 8 5 per minuutti. Tätä menetelmää käyttäen voidaan 30 m pituinen lohkare kovettaa noin 11 minuutissa.

Esimerkki V

Tässä esimerkissä olivat reaktioajat 1 ja 2 minuuttia. Ammo-niakkivirta pidettiin vakiona ja ilmavirta (noin 70 % suhteellinen kosteus)pidetiin vakiona. Näiden kahden käyntikerran aikana kootut datat ovat seuraavassa taulokssa 1.

Taulukko 1

Ammoniakilla kovetettava lohkare B C

Vaahdon tekniset yksityiskohdat

Leikatun näytteen korkeus (cm) 91,4 91,4 Näytteen tilavuus (dm^) 183,2 183,2

Reaktioaika (min.) 1 2

Ilman datat

Paineen putoaminen (mm I^O) 105 105

Ammoniakin datat

Ammoniakkivirran virtausmittari (1/s) 0,66 0,66

Reaktioinformaatio

Indeksi (suhde NCO/polyolin hydroksi) 106 106

Tolueenidi-isosyanaatin (TDI) paino formulaatiossa (kg) 23,6 23,6

Kovetusdatat

Vaahdon ikä (min.) 210 251 Lämpötila pohjalla (°C) 91 94,5 Lämpötilan muutos (°C) 4,8 4,5

Kontrolli - Puristuspainuma-arvo 90 %

Yläosa 86,2 86,2

Pohja 86,8 86,8

Kovetuksen jälkeen - 90 % puristus-painumat

Yläosa 11,5 12,4

Pohja 11,5 9,9 13 90085 Näiden datojen perusteella on ilmeistä, että polyuretaanin hyvä kovettuminen voidaan saavuttaa niin lyhyellä reaktio-ajalla kuin 1 minuutti. Reaktioajalla 2 minuuttia tapahtuu . hieman parannusta.

Esimerkki VI

Tässä esimerkissä reaktio suoritettiin 4 minuutin ajassa. Kostean ilmavirran painetta vaihdeltiin välillä 51-127 mm vettä. Ammoniakin virtaama pidettiin vakiona. Tässä laitteen käyntisarjassa kerätyt datat on esitetty seuraavassa taulukossa :

Taulukko 2

B C D E

Ammoniakilla kovetettava lohkare Vaahdon tekniset yksityiskohdat

Leikatun näytteen korkeus (cm) 91,4 91,4 91,4 91,4 Näytteen tilavuus (dm3) 183,2 183,2 183,2 183,2

Reaktioaika (min.) 4 444

Ilman datat

Paineen putoaminen (mm H20) 50,8 76,2 105 127

Tasapainotettu ilmavirta (1/s) 12,3 19,8 23,1 26,4

Ammoniakin datat

Ammoniakin virtausmittari (1/s) 0,66 0,66 0,66 0,66

Ammoniakin konsentraatio ilmassa (tilavuus-%) 8,38 5,36 4,63 4,07

Reaktioinformaatio Indeksi (suhde NCO/polyolin hydroksi) 106 106 106 106

Tolueenidi-isosyanaatin (TDI) paino formulaatiossa (kg) 23,6 23,6 23,6 23,6

Isosyanaatin ylimäärä (%) 6 666 14 90085

Taulukko 2 (jatkuu)

B C D E

Kovetusdatat

Vaahdon ikä (min.) 109 134 234 286

Alapuolen lämpötila (°C) 142 124 64 66 Lämpötilan muutos (°C) 61 75 34 23

Kontrolli - 90 % puristus-painumat

Yläosa 86,5 86,5 86,5 86,5

Pohja 85,3 85,3 85,3 85,3

Kovetuksen jälkeen - 90 % puristus-painumat

Yläosa 13,2 14,9 12,4 12,2

Pohja 72,5 12,8 10,2 10,7 Näistä datoista käy ilmi, että hyviä tuloksia voidaan saada kun käytetään 70 % suhteellisen kosteuden omaavaa ilmaa paineella välillä 76-127 mm vettä. Laitteen käynti B:stä saadut datat ilmaisevat, että ilman paine 51 mm vettä ei ole riittävä kovettamaan täysin lohkareen pohjaa, kun käytetään 4 min. reaktioaikaa.

Esimerkki VII

Tämä esimerkki valaisee sen seikan tärkeyttä, että vaahdon annetaan seisoa ainakin 2 tuntia ennen kovettamista. Tässä laitteen käyntisarjassa pidettiin kostean ilman virtaus ja ammoniakin virtaus vakioina ja käytetty vaahto poistettiin systeemistä ja sitä käsiteltiin 32, 51 ja 69 min. kuluttua. Tässä käyntisarjassa kootut datat on esitetty alla olevassa taulukossa.

Taulukko 3

BCD

Ammoniakilla kovetettava lohkare Vaahdon tekniset yksityiskohdat

Leikatun näytteen korkeus (cm) 81,3 81,3 81,3 Näytteen tilavuus (dm^) 170,2 170,2 170,2

Reaktioaika (min.) 1 23 ,5 90085

Taulukko 3 (jatkuu)

BCD

Ilman datat

Paineen putoaminen (mm H^O) 76,2 76,2 76,2

Ammoniakin datat

Ammoniakin virtausmittari (1/s) 0,66 0,66 0,66

Reaktioinformaatio

Indeksi (suhde NCO/polyolin hydroksi) 106 106 106

Tolueeni-di-isosyanaatin (TDI) paino formulaatiossa (kg) 23,6 23,6 23,6

Isosyanaatin ylimäärä (%) 666

Kovetusdatat

Vaahdon ikä (min.) 69 51 32

Pohjapuolen lämpötila (°C) 146 141 149 Lämpötilan muutos (°C) 27 21 18

Kontrolli - 90 % puristuspainumat

Yläosa 86,2 86,2 86,2

Pohja 86,8 86,8 86,8

Kovetuksen jälkeen

Yläosa 14,8 15,3 74,3

Pohja 85,8 82,9 84,7 Näiden datojen perusteella on ilmeistä, että hyviä tuloksia ei saada, kun vaahdon annetaan seisoa 32, 51 ja 69 min. ennen käsittelyä kostealla ilmalla ja kaasumaisella ammoniakilla. Reaktioajan nostaminen 3 minuuttiin ei parantanut tuloksia.

90 % puristuspainuma-arvo pohjalla kullakin näistä näytteistä on yli 82, ja ilmaisee, että vaahto ei ollut kovettunut läpi kotaisin .

Esimerkki VIII

Tässä esimerkissä valmistettiin vaahdot seuraavista valmis-' tusresepteistä.

16 9 O 0 8 5

Koostumus (osia/paino)

BCD

Polyeetteripolyoli (3000 molekyyli- paino) 100 100 100

Tolueenidi-isosyanaatti (80/20) 57,40 57,40 57,40

Stanno-oktoaatti, katalysaattori 0,90 0,90 0,45

Silikoni, pinta-aktiivinen aine 1,05 1,05 0,90

Amiini-katalysaattori 0,46 0,46 0,77

Vesi 4,45 4,45 2,6

Metyleenikloridi 6,0

Palamista hidastava aine 12 12

Reaktioaikaa vaihdeltiin 2-4 minuuttiin ja kostean ilman paine pidettiin arvossa 51-76 mm vettä.

Taulukko 4

BCD

Ammoniakilla kovetettava lohkare Vaahdon tekniset yksityiskohdat

Vaahtotyyppi CS1535 A4140 A1130

Leikatun näytteen korkeus (cm) 81,3 71,1 81,3

Reaktioaika (min.) 4 22

Ilman datat

Paineen putoaminen (mm ^0) 50,8 76,2 50,8

Ammoniakin datat

Ammoniakin virtausmittari (1/s) 0,66 0,66 0,66

Ammoniakin konsentraatio ilmassa (tilavuus-%) 5,48 4,4 4,52

Reaktioinformaatio

Indeksi (suhde NCO/polyolin hydroksi) 110 108

Isosyanaatin ylimäärä 10 8 17 90 085

Taulukko 4 (jatkuu)

BCD

Kovetusdatat

Vaahdon ikä (min.) 237 286 354

Pohjan lämpötila (°C) 69 86 44 Lämpötilan muutos (°C) 21 31 7

Kontrolli - 90 % puristuspainumat

Yläosa 87,7 5,6 24

Pohja 88,3 4,5 72,1

Kovetuksen jälkeen - 90 % puristuspainumat

Yläosa 13,9 6,4 17,3

Pohja 9,9 3,8 15,6 Näistä datoista käy ilmi, että kyseessä olevan patenttihakemuksen mukainen menetelmä antaa hyvin tuloksia, kun käytetään erilaisia polyeetteripolyuretaanivaahtoja. Näytteet, jotka oli tehty B ja C mukaan kovettuivat jonkin verran paremmin ja täydellisemmin kuin näyte D. Tulokset kuitenkin osoittivat, että D:llä merkitty näyte oli itse asiassa kovettunut hyvin.

Claims (10)

18 ·1' O - 8 δ

1. Menetelmä, jonka avulla voidaan nopeasti jälkikovettaa polyeetteripolyuretaanivaahdon lohkareita ilman, että se vaikuttaisi haitallisesti mainitun vaahdon puristuspainuma-arvoihin, tunnettu siitä, että menetelmässä johdetaan mainittuun polyeetteripolyuretaanivaahtoon, jonka huokoisuus on suurempi kuin 1,4 1/s, ilman ja kaasumaisen ammoniakin tai primäärisen tai sekundäärisen amiinin seosta lämpötilassa, joka on yli 10°C, ja ammoniakkia tai amiinia on mukana kon-sentraatiolla ainakin 0,5 tilavuus-% ilmasta, ilman suhteellinen kosteus on yli 50 % ja ilma/ammoniakki- tai ilma/amii-niseos reagoi vaahdon kanssa ainakin yhden minuutin ajan.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lämpötila pidetään 43-49°C:ssa, suhteellinen kosteus on 65-70 % suhteellista kosteutta, seoksessa olevan ammoniakin tai amiinin konsentraatio pidetään 0,5-15 tila-vuus-%:na ilmasta, ja reaktio suoritetaan 1-5 minuutissa.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että primäärinen amiini valitaan ryhmästä, johon kuuluvat metyyliamiini ja etyyliamiini.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainitun lohkareen kuori avataan kaasuvirralle.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mainitun lohkareen kuori avataan lohkareen ylä- ja alapuolelta ja lohkareen päät peitetään, jotta ilman poispääsy sieltä estyisi.

6. Menetelmä, jonka avulla voidaan jälkikovettaa nopeasti polyeetteripolyuretaanivaahdon lohkareita, joiden huokoisuus on suurempi kuin 1,4 1/s ilman, että se vaikuttaisi haitallisesti mainitun vaahdon puristuspainuma-arvoihin, tunnettu siitä, että a) sijoitetaan mainittu lohkare rajoitettuun tilaan. 19 '->0085 b) avataan kuori mainitun lohkareen ylä- ja alapuolelta kaasuvirralle, c) ohjataan kaasumaisen ammoniakin tai primäärisen tai sekundäärisen amiinin ja ilman seosta, jossa ammoniakkia tai amiinia on mukana konsentraatiolla ainakin 0,5 tilavuus-% ilmasta, ja mainitun ilman kosteus on ainakin 0,5 tilavuus-% ilmasta, ja mainitun ilman kosteus on ainakin 50 %, mainitun lohkareen yhdeltä puolelta sisään, d) pidetään yllä vakuumia mainitun lohkareen vastakkaisella puolella, e) jatketaan ilma/ammoniakki- tai ilma/amiiniseoksen virtaamista mainitun lohkareen läpi ainakin yhden minuutin ajan ja pidetään lämpötila 10°C:n yläpuolella.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lohkareen päät peitetään ilman poispääsemisen ehkäisemiseksi sieltä.

8. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lämpötila pidetään 43-49°C:ssa, ilman suhteellinen kosteus on 50-100 % suhteellista kosteutta ja kaasumaisen ammoniakin tai amiinin konsentraatio pidetään arvossa 0,5-15 tilavuus-% ilmasta.

9. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että primäärinen amiini valitaan ryhmästä, johon kuuluvat metyyliamiini ja etyyliamiini.

10. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kuori poistetaan lohkareen ylä- ja alapuolelta. 20 'V Π 0 8 5