ITMI950766A1 - PROCESS AND EQUIPMENT FOR THE VERTICAL PRODUCTION OF PRE-EXPANDED POLYURETHANE FOAM BLOCKS - Google Patents
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Abstract
Un procedimento ed una apparecchiatura per la produzione in continuo di blocchi di schiuma poliuretanica pre - espansa. I componenti poliuretanici reattivi vengono miscelati, sotto pressione, con un agente di espansione basso bollente mantenuto allo stato liquido; la miscela risultante viene fatta pre - espandere alimentandola, in continuo, in una cavità di frothizzazione attraverso una feritoia allungata che si apre al fondo della cavità di frothizzazione, trasversalmente al flusso della miscela. La frothizzazione della miscela poliuretanica avviene al fondo di un percorso di polimerizzazione della schiuma che si estende verticalmente verso l'alto; la schiuma polimerizzata viene continuamente trascinata verso l'alto con una velocità correlata alla velocità di espansione della miscela poliuretanica in fase di frothizzazione, e successivamente viene tagliata in blocchi alla estremità superiore del suo percorso in verticale.A process and equipment for the continuous production of pre - expanded polyurethane foam blocks. The reactive polyurethane components are mixed, under pressure, with a low boiling expansion agent maintained in the liquid state; the resulting mixture is made to pre-expand by feeding it, continuously, into a frothization cavity through an elongated slit which opens at the bottom of the frothization cavity, transversely to the flow of the mixture. The frothization of the polyurethane mixture takes place at the bottom of a foam polymerization path that extends vertically upwards; the polymerized foam is continuously dragged upwards with a speed related to the expansion speed of the polyurethane mixture during the frothization phase, and is subsequently cut into blocks at the upper end of its vertical path.
Description
DESCRIZIONE PER BREVETTO DI INVENZIONE DESCRIPTION FOR INVENTION PATENT
La presente invenzione si riferisce ad un procedimento ed a una apparecchiatura per la produzione continua, in verticale, di schiume poliuretaniche preespanse, utilizzando in modo nuovo e vantaggioso i principi innovativi di un processo di frothizzazione di miscele poliuretaniche che forma oggetto di una precedente domanda di Brevetto Europeo EP A 0645 226, in combinazione con un sistema di produzione in verticale. The present invention relates to a process and an apparatus for the continuous vertical production of pre-expanded polyurethane foams, using in a new and advantageous way the innovative principles of a process of frothization of polyurethane mixtures which is the subject of a previous application for European Patent EP A 0645 226, in combination with a vertical production system.
Nella produzione in continuo di schiume poliuretaniche in blocchi, sia di tipo flessibile, che rigido, vengono convenzionalmente utilizzati impianti orizzontali caratterizzati da grandi dimensioni e da elevata produzione giornaliera, poiché un normale processo di schiumatura di poliuretano richiede elevate velocità di scorrimento del convogliatore e un conseguente lungo percorso di polimerizzazione della schiuma, per evitare l’indesiderabile fenomeno del riflusso della miscela ancora allo stato liquido, al di sotto della schiuma poliuretanica in fase di espansione o che si trova nella fase iniziale di polimerizzazione; impianti convenzionali di questo genere sono descritti ad esempio in US-A-3.325.B23 e DS-A- 3.786.122. In the continuous production of polyurethane foams in blocks, both flexible and rigid, horizontal systems characterized by large dimensions and high daily production are conventionally used, since a normal polyurethane foaming process requires high conveyor sliding speeds and a consequent long polymerization path of the foam, to avoid the undesirable phenomenon of reflux of the mixture still in the liquid state, below the polyurethane foam in the expansion phase or in the initial polymerization phase; conventional systems of this kind are described for example in US-A-3.325.B23 and DS-A-3.786.122.
Al fine di ovviare a questo inconveniente, e con lo scopo anche di realizzare impianti di minori dimensioni e di minore portata, tali da consentire risultati migliori ed una gestione più economica dell'impianto stesso, la domanda di Brevetto Europeo EP-A- 0645 226 propone un particolare processo di frothizzazione ed un sistema per la produzione in continuo di schiume poliuretaniche in blocchi, che utilizza una particolare apparecchiatura di frothizzazione che rendono possibile la miscelazione dei componenti poliuretanici reattivi, con un agente di espansione basso bollente, in particolare CO2 o altro agente di espansione chimicamente inerte, sotto condizioni di pressione controllate, tali da mantenere l'agente di espansione in uno stato liquido. In particolare, secondo questo documento, la frothizzazione della miscela poliuretanica avviene secondo un processo in continuo che prevede una fase di equalizzazione della pressione ottenuta facendo passare la miscela attraverso una zona allungata di caduta della pressione, che si estende trasversalmente alla direzione di flusso della miscela la quale successivamente viene fatta fluire in una cavità di frothizzazione dove l'agente di espansione viene gradualmente rilasciato allo stato gassoso nella stessa miscela che sta espandendo, prima che abbia inizio la reazione chimica tra i componenti chimici e la polimerizzazione della schiuma poliuretanica prodotta. In order to obviate this drawback, and with the aim also of creating smaller and smaller plants, such as to allow better results and a more economical management of the plant itself, the European Patent application EP-A- 0645 226 proposes a particular frothization process and a system for the continuous production of polyurethane foams in blocks, which uses a particular frothization equipment that makes it possible to mix reactive polyurethane components, with a low boiling expansion agent, in particular CO2 or other chemically inert blowing agent, under controlled pressure conditions, such as to maintain the blowing agent in a liquid state. In particular, according to this document, the frothization of the polyurethane mixture takes place according to a continuous process which involves a pressure equalization phase obtained by passing the mixture through an elongated pressure drop zone, which extends transversely to the flow direction of the mixture. which is then made to flow into a frothization cavity where the expanding agent is gradually released in the gaseous state in the same mixture that is expanding, before the chemical reaction between the chemical components and the polymerization of the polyurethane foam produced begins.
In passato sono state altresì proposte macchine per la produzione in continuo di schiume poliuretaniche, secondo formulazioni tradizionali in cui la schiuma poliuretanica si sviluppava e veniva trascinata verso l*alto, con velocità e portate relativamente basse, tali da ridurre gli ingombri dell'intero impianto. Esempi si ritrovano in diversi documenti anteriori, ad esempio nella domanda di brevetto francese 2.023.961 o nella corrispondente domanda di brevetto tedesca 1.956.419, ovvero nella domanda di brevetto EP-A- 0 058 553. Tra le varie proposte, per varie ragioni, ben poche hanno trovato una pratica applicazione. In the past, machines for the continuous production of polyurethane foams have also been proposed, according to traditional formulations in which the polyurethane foam was developed and dragged upwards, with relatively low speeds and flow rates, such as to reduce the overall dimensions of the entire plant. . Examples are found in various prior documents, for example in the French patent application 2.023.961 or in the corresponding German patent application 1.956.419, or in the patent application EP-A-0 058 553. Among the various proposals, for various reasons , very few have found a practical application.
In particolare, sia nella domanda di brevetto FR-A-2.023.961 che nella domanda europea EP-A- 0058 553, la miscela poliuretanica ottenuta mediante un dispositivo di miscelazione convenzionale, viene alimentata allo stato liquido in un canale posto alla estremità inferiore di uno spazio di schiumatura, dove la miscela espande per reazione chimica tra i componenti poliuretanici, polimerizzando mentre viene trascinata verso l'alto; l'altezza dello spazio di schiumatura, la velocità di trascinamento del materiale poliuretanico schiumato, nonché la lunghezza dell'intero percorso di polimerizzazione, vengono dunque a dipendere dalle condizioni di miscelazione e dalle stesse condizioni di schiumatura. In particular, both in the patent application FR-A-2.023.961 and in the European application EP-A-0058 553, the polyurethane mixture obtained by means of a conventional mixing device is fed in the liquid state into a channel located at the lower end of a foaming space, where the mixture expands by chemical reaction between the polyurethane components, polymerizing as it is dragged upwards; the height of the foaming space, the dragging speed of the foamed polyurethane material, as well as the length of the entire polymerization path, therefore depend on the mixing conditions and on the foaming conditions themselves.
In generale, questi documenti anteriori propongono dunque l'uso di miscele poliuretaniche convenzionali in cui l'espansione della schiuma è ottenuta esclusivamente per effetto del biossido di carbonio generato dalla reazione chimica tra acqua e isocianato. Pertanto, l'altezza dello spazio di schiumatura richiesto per ottenere una completa espansione della miscela risulta ancora indesiderabilmente elevata; inoltre, le caratteristiche fisiche del materiale poliuretanico prodotto, e dello stesso impianto, vengono a dipendere dalla tecnologia impiegata. Nessuno di questi documenti pertanto suggerisce o propone un procedimento ed un impianto che siano idonei per una applicazione della tecnica della frothizzazione , nella produzione in continuo di schiume poliuretaniche in blocchi. In general, these prior documents therefore propose the use of conventional polyurethane blends in which the expansion of the foam is obtained exclusively by the effect of the carbon dioxide generated by the chemical reaction between water and isocyanate. Therefore, the height of the foaming space required to obtain a complete expansion of the mixture is still undesirably high; moreover, the physical characteristics of the polyurethane material produced, and of the plant itself, depend on the technology used. None of these documents therefore suggests or proposes a process and a plant that are suitable for an application of the frothization technique, in the continuous production of polyurethane foams in blocks.
Pertanto, scopo della presente invenzione è di fornire un procedimento ed un impianto per la produzione in continuo di schiume poliuretaniche pre-espanse, che utilizzino vantaggiosamente la tecnologia della frothiz— zazione ed una particolare apparecchiatura predisposta per consentire una miscelazione sotto pressione dei componenti poliuretanici e di un agente di espansione inerte, allo stato liquido, nonché tale da consentire il rilascio controllato dell'agente di espansione, come gas, in una condizione atta a favorire maggiormente la frothizzazione della miscela, in modo che la preespansione avvenga in uno spazio comparativamente ridotto. Therefore, the object of the present invention is to provide a process and a plant for the continuous production of pre-expanded polyurethane foams, which advantageously use the frothization technology and a particular apparatus designed to allow mixing under pressure of the polyurethane components and of an inert expansion agent, in the liquid state, as well as such as to allow the controlled release of the expansion agent, as a gas, in a condition suitable to further favor the frothization of the mixture, so that the pre-expansion takes place in a comparatively small space .
In generale, secondo l'invenzione, si è fornito un procedimento e relativo impianto per la produzione in continuo di blocchi di schiume poliuretaniche pre-espanse, comprendente le fasi di: preparare una miscela di componenti poliuretanici reattivi con un agente di espansione basso bollente, in particolare CO2 liquida, sottoponendo la miscela ad una pressione sufficiente a mantenere l'agente di espansione in uno stato liquido; frothizzare la miscela sotto condizioni di pressione controllate equalizzandone la pressione lungo una camera di equalizzazione e attraverso una feritoia allungata che si estendono trasversalmente al flusso della miscela stessa, facendo successivamente pre-espandere e poliraerizzare detta miscela poliuretanica mentre fluisce lungo una cavità di frothizzazione costituente parte di un percorso verticale in cui la miscela si muove e viene trascinata verso l'alto. In general, according to the invention, a process and relative plant have been provided for the continuous production of pre-expanded polyurethane foam blocks, comprising the steps of: preparing a mixture of reactive polyurethane components with a low boiling expanding agent, in particular liquid CO2, by subjecting the mixture to a pressure sufficient to keep the expanding agent in a liquid state; frothize the mixture under controlled pressure conditions by equalizing its pressure along an equalization chamber and through an elongated slot that extends transversely to the flow of the mixture itself, subsequently making the polyurethane mixture pre-expand and polymerize while it flows along a frothization cavity constituting part of a vertical path in which the mixture moves and is dragged upwards.
Il procedimento e l'apparecchiatura secondo la presente invenzione, verranno maggiormente illustrati qui di seguito con riferimento ai disegni allegati, in cui: The process and the apparatus according to the present invention will be further illustrated below with reference to the attached drawings, in which:
Fig. 1 è una sezione longitudinale dell'impianto secondo l'invenzione; Fig. 1 is a longitudinal section of the plant according to the invention;
Fig. 2 è una sezione longitudinale dello stesso impianto, fatta in ùn piano ortogonale a quello di figura 1; Fig. 2 is a longitudinal section of the same plant, taken in a plane orthogonal to that of Fig. 1;
Fig. 3 fe una vista prospettica ingrandita del dispositivo di frothizzazione; Fig. 3 is an enlarged perspective view of the frothization device;
Fig. 4 mostra una variante del dispositivo di frothizzazione; Fig. 4 shows a variant of the frothization device;
La presente invenzione parte dal presupposto di utilizzare, vantaggiosamente, la tecnologia della frothizzazione nella produzione in continuo di blocchi di schiuma poliuretanica espansa, messa a punto e descritta nella precedente domanda di brevetto europeo EP-A-0645226, adattandola ad un processo verticale, in modo da migliorare le condizioni di frothizzazione in quanto la pre-espansione della miscela avviene nella stessa direzione in cui si sviluppa l'agente gassoso di frothizzazione, il tutto in uno spazio estremamente contenuto, mentre la schiuma poliuretanica si muove e viene trascinata a bassa velocità, dal basso verso l'alto; in questo modo non solo si migliorano le condizioni di frothizzazione e di pre-espansione della schiuma, ma si consente anche di ridurre in altezza le dimensioni dell'intero impianto di schiumatura, rispetto ad impianti tradizionali. The present invention starts from the premise of using, advantageously, the frothization technology in the continuous production of expanded polyurethane foam blocks, developed and described in the previous European patent application EP-A-0645226, adapting it to a vertical process, in in order to improve the frothization conditions as the pre-expansion of the mixture occurs in the same direction in which the gaseous frothization agent develops, all in an extremely limited space, while the polyurethane foam moves and is dragged at low speed , bottom up; in this way not only the frothization and pre-expansion conditions of the foam are improved, but it also allows to reduce the height of the entire foaming plant, compared to traditional plants.
Pertanto, come mostrato nelle figure 1 e 2, l'impianto sostanzialmente comprende un'apparecchiatura di frothizzazione 10 all'estremità inferiore di un percorso 11 di polimerizzazione di una schiuma poliuretanica 12, che si sviluppa in verticale, dal basso verso l'alto. Therefore, as shown in Figures 1 and 2, the plant substantially comprises a frothization apparatus 10 at the lower end of a path 11 for the polymerization of a polyurethane foam 12, which develops vertically, from the bottom upwards.
L'apparecchiatura di frothizzazione 10 a sua volta è costituita da una barra tubolare 13 comprendente una camera longitudinale 14 collegata, tramite condotti 15 all'uscita di una apparecchiatura di miscelazione 16, ad esempio del tipo ad alta pressione, nella cui camera vengono alimentati e miscelati in condizioni di pressione controllate, sia i componenti poliuretanici chimicamente reattivi, quali un poliolo ed un isocianato, con eventuali additivi, che un agente di espansione inerte, allo stato liquido, di tipo basso bollente, ad esempio CO2 liquida che verrà successivamente rilasciata come gas per causare la frothizzazione o la pre-espansione della miscela poliuretanica, prima che avvenga la reazione chimica tra i componenti poliuretanici e la polimerizzazione della schiuma così ottenuta. The frothization apparatus 10 in turn consists of a tubular bar 13 comprising a longitudinal chamber 14 connected, by means of ducts 15, to the outlet of a mixing apparatus 16, for example of the high-pressure type, into the chamber of which are fed and mixed under controlled pressure conditions, both the chemically reactive polyurethane components, such as a polyol and an isocyanate, with any additives, and an inert expansion agent, in the liquid state, of a low boiling type, for example liquid CO2 which will subsequently be released as gas to cause frothization or pre-expansion of the polyurethane mixture, before the chemical reaction between the polyurethane components and the polymerization of the foam thus obtained takes place.
La camera 14 della barra tubolare del dispositivo di frothizzazione 10, serve per equalizzare la pressione e per distribuire omogeneamente la miscela, estendendosi longitudinalmente in un piano trasversale alla direzione del flusso, sostanzialmente per l'intera larghezza dei blocchi di materiale poliuretanico da produrre. The chamber 14 of the tubular bar of the frothization device 10 serves to equalize the pressure and to homogeneously distribute the mixture, extending longitudinally in a plane transversal to the direction of flow, substantially for the entire width of the blocks of polyurethane material to be produced.
In particolare, come mostrato in figura 1 e nella vista ingrandita di figura 3, la barra di distribuzione 13, presenta su un suo lato una stretta feritoia longitudinale 17 che sbocca in un breve condotto orizzontale 18 il quale a sua volta si apre verso una cavità di frothizzazione 19 rivolta verso l'alto, delimitata da pareti laterali divergenti 20 che si prolungano in altezza per un tratto divergente 19A costituente una sorta di diffusore. Il tratto divergente 19A del diffusore, penetra parzialmente tra pareti laterali inclinate 20 che definiscono una zona di espansione o uno spazio chiuso lateralmente che si estende verticalmente, nel quale la frothizzazione e l'espansione della miscela poliuretanica può avvenire in modo controllato mentre la stessa miscela cresce e si muove, ovvero viene trascinata dal basso verso l'alto. In particular, as shown in Figure 1 and in the enlarged view of Figure 3, the distribution bar 13 has a narrow longitudinal slot 17 on one side of it which opens into a short horizontal duct 18 which in turn opens towards a cavity of frothization 19 facing upwards, delimited by diverging side walls 20 which extend in height by a divergent portion 19A constituting a sort of diffuser. The diverging section 19A of the diffuser partially penetrates between inclined side walls 20 which define an expansion zone or a laterally closed space that extends vertically, in which the frothization and expansion of the polyurethane mixture can take place in a controlled manner while the same mixture it grows and moves, that is, it is dragged from the bottom upwards.
In particolare, lo spazio di espansione ed il percorso 11 di polimerizzazione della schiuma, sono delimitati, sui lati, da superiici mobili che accompagnano e contengono lateralmente la schiuma poliuretanica 12 mentre si muove o viene trascinata verso una zona di taglio superiore 21. In particular, the expansion space and the path 11 for polymerization of the foam are delimited, on the sides, by movable surfaces which accompany and laterally contain the polyurethane foam 12 while it moves or is dragged towards an upper cutting area 21.
Come mostrato nelle figure 1 e 2 dei disegni, le superfici mobili che accompagnano la schiuma poliuretanica sono definite da materiale in nastro 22, ad esempio da un nastro in carta o da una pellicola plastica, che si svolge da un rullo inferiore 23 e si riavvolge su un rullo superiore 24, essendo detti rulli 23 e 24 opportunamente motorizzati e controllati in modo che la velocità di ciascun singolo nastro di materiale 22 corrisponda alla velocità di trascinamento o di scorrimento verso l'alto della schiuma poliuretanica 12, contenendola nella fase di frothizzazione. As shown in Figures 1 and 2 of the drawings, the movable surfaces accompanying the polyurethane foam are defined by web material 22, for example a paper web or plastic film, which unwinds from a lower roll 23 and rewinds on an upper roller 24, said rollers 23 and 24 being suitably motorized and controlled so that the speed of each individual strip of material 22 corresponds to the speed of dragging or sliding upwards of the polyurethane foam 12, containing it in the frothization phase .
Il trascinamento verso l'alto della schiuma poliuretanica 12 deve pertanto essere fatto con velocità correlata alla velocità di espansione della miscela nella cavità di frothizzazione 19, ed è ottenuto mediante almeno due nastri trasportatori 25 disposti sui due lati opposti dell'apparecchiatura, mentre sugli altri due lati, nell'esempio descritto, sono previste pareti laterali rigide 26 che si prolungano a partire dal bordo superiore delle pareti 20, lungo il percorso 11, per un tratto sufficiente a consentire una stabilizzazione dimensionale e strutturale della schiuma poliuretanica 12 in fase di polimerizzazione The upward dragging of the polyurethane foam 12 must therefore be carried out with a speed correlated to the expansion speed of the mixture in the frothization cavity 19, and is obtained by means of at least two conveyor belts 25 arranged on the two opposite sides of the apparatus, while on the other two sides, in the example described, rigid side walls 26 are provided which extend starting from the upper edge of the walls 20, along the path 11, for a length sufficient to allow dimensional and structural stabilization of the polyurethane foam 12 during the polymerization phase
Come mostrato, la schiuma poliuretanica 12 viene trascinata verso l'alto, oltre i rulli 24 di riaw olgimento del nastro di materiale 22, verso un dispositivo di taglio trasversale schematicamente indicato con 21, per formare singoli blocchi di schiuma poliuretanica pre-espansa 27 che di volta in volta vengono rimossi dall'alto dell'apparecchiatura. As shown, the polyurethane foam 12 is dragged upwards, past the rollers 24 for rewinding the web of material 22, towards a transversal cutting device schematically indicated by 21, to form single blocks of pre-expanded polyurethane foam 27 which from time to time they are removed from the top of the equipment.
La figura 3 dei disegni mostra in scala ingrandita una sezione in prospettiva dell'apparecchiatura di frothizzazione 10, costituente parte sostanziale dell'impianto . Figure 3 of the drawings shows on an enlarged scale a perspective section of the frothization apparatus 10, which constitutes a substantial part of the plant.
Come si nota da detta figura, la feritoia allungata 17 definisce una zona di caduta della pressione delimitata da superfici piane parallele che si prolungano sostanzialmente nella direzione del flusso; in un piano parallelo e lateralmente distanziato dall'asse longitudinale della cavità di frothizzazione e del percorso verticale di polimerizzazione 11, la larghezza e lo spessore della feritoia 17 devono essere tali da generare nel dispositivo di miscelazione 10, una pressione sufficiente a mantenere l'agente di espansione allo stato liquido. A titolo puramente indicativo, la feritoia 17 può presentare uno spessore compreso tra l e 10 decimi di millimetro, una lunghezza nella direzione del flusso compresa tra 10 e 30 mm circa, nonché una larghezza, misurata in direzione trasversale al flusso della miscela, ad esempio di circa 2 metri e comunque pari alla larghezza nello stesso piano del materiale poliuretanico 12. As can be seen from said figure, the elongated slot 17 defines a pressure drop zone delimited by parallel flat surfaces which extend substantially in the direction of the flow; in a plane parallel and laterally spaced from the longitudinal axis of the frothization cavity and of the vertical polymerization path 11, the width and thickness of the slot 17 must be such as to generate in the mixing device 10 a pressure sufficient to maintain the agent expansion in the liquid state. Purely by way of indication, the slot 17 can have a thickness between 1 and 10 tenths of a millimeter, a length in the direction of the flow between about 10 and 30 mm, as well as a width, measured in the direction transverse to the flow of the mixture, for example of about 2 meters and in any case equal to the width in the same plane of the polyurethane material 12.
In figure 1 e 3 la feritoia 17 è disposta parallelamente all'asse del percorso verticale 11, tuttavia potrebbe essere diversamente orientato o formare un qualsiasi angolo con detto asse. In Figures 1 and 3 the slot 17 is arranged parallel to the axis of the vertical path 11, however it could be oriented differently or form any angle with said axis.
Sempre dalla figura 3, si nota che la feritoia 17 si apre in un primo condotto orizzontale 18 della cavità di frothizzazione, delimitato da una superficie esterna della stessa barra di distribuzione 13, da una parete laterale 28 arretrata rispetto alla feritoia 17 e da una parete superiore 29 che si prolunga oltre la feritoia citata. Also from figure 3, it can be seen that the slot 17 opens into a first horizontal duct 18 of the frothization cavity, delimited by an external surface of the distribution bar 13 itself, by a side wall 28 set back with respect to the slot 17 and by a wall upper 29 which extends beyond the slit mentioned.
La parte rivolta verso l'alto della cavità di frothizzazione 19, a sua volta è definita da una parete di fondo 30 che preferibilmente costituisce un'estensione della superficie superiore della barra di distribuzione 13, nonché dalle pareti laterali divergenti 19A e dalle pareti di testa 19B precedentemente definite. The upward facing part of the frothization cavity 19 is in turn defined by a bottom wall 30 which preferably constitutes an extension of the upper surface of the distribution bar 13, as well as by the diverging side walls 19A and the head walls 19B previously defined.
E' importante far notare che le pareti 19A e 19B penetrino in una cavità di frothizzazione che si prolunga in altezza per un tratto sufficiente a consentire la completa espansione della miscela poliuretanica sotto l'effetto della CO2 o dell'agente di espansione che gradualmente viene rilasciato allo stato gassoso mentre i componenti poliuretanici, non reagiscono ancora chimicamente tra loro. Poiché la miscela poliuretanica viene istantaneamente frothizzata espandendosi al rilascio della CO2 » assumendo l'aspetto di una densa crema che riempie la cavità 19 crescendo in modo omogeneo nella stessa direzione verticale di scorrimento del materiale poliuretanico 12, si ottiene in questo modo una struttura cellulare della schiuma poliuretanica, fine ed omogenea, priva di bolle o di cavità, in uno spazio di schiumatura relativamente ridotto e con velocità di traslazione molto bassa. It is important to note that the walls 19A and 19B penetrate into a frothization cavity which extends in height for a length sufficient to allow the complete expansion of the polyurethane mixture under the effect of CO2 or of the expansion agent which is gradually released. in the gaseous state while the polyurethane components do not yet chemically react with each other. Since the polyurethane mixture is instantaneously frothized, expanding when the CO2 is released, "assuming the appearance of a thick cream that fills the cavity 19, growing homogeneously in the same vertical direction of flow of the polyurethane material 12, thus obtaining a cellular structure of the polyurethane foam, fine and homogeneous, without bubbles or cavities, in a relatively small foaming space and with very low translation speed.
Pertanto, le velocità di traslazione sia dei nastri di materiale 22 che accompagnano la schiuma poliuretanica 12 durante il suo movimento verso l'alto, sia la velocità dei nastri trasportatori 25, devono essere opportunamente correlate con la velocità di crescita della schiuma poliuretanica che pre-espande nella cavità di frothizzazione 19 , le quali devono risultare sostanzialmente costanti in modo da evitare la formazione di schiume poliuretaniche con densità troppo elevate o disomogenee per la presenza di fori o di cavità. Therefore, the speeds of translation both of the material belts 22 accompanying the polyurethane foam 12 during its upward movement, and the speed of the conveyor belts 25, must be suitably correlated with the growth rate of the polyurethane foam which pre- expands in the frothization cavity 19, which must be substantially constant in order to avoid the formation of polyurethane foams with densities that are too high or inhomogeneous due to the presence of holes or cavities.
I comandi delle varie parti mobili dell'apparecchiatura dovranno quindi essere opportunamente correlati fra loro, controllando le velocità ad un valore costante ed ottimale, tramite opportuni mezzi di regolazione e controllo, non mostrati, stabilendo di volta in volta le velocità più idonee attraverso opportune prove preventive, in funzione della velocità di crescita stimata per la schiuma poliuretanica in fase di frothizzazione. The controls of the various moving parts of the equipment must therefore be suitably correlated to each other, controlling the speeds at a constant and optimal value, by means of suitable adjustment and control means, not shown, establishing the most suitable speeds from time to time through appropriate tests. preventive, according to the estimated growth rate for the polyurethane foam in the frothization phase.
Sono state fatte delle prove con un'apparecchiatura secondo l'esempio di figure 1 e 2 per la realizzazione di blocchi di materiale poliuretanico frothizzato con sezione rettangolare avente dimensioni di 2 per 1,20 m in larghezza. L'apparecchiatura si sviluppava in altezza per circa 5 m, compresa la zona superiore di taglio e rimozione dei blocchi, ed era dotata di due convogliatori laterali che venivano azionati ad una velocità costante di 0,9 m / minuto. La frothizzazione e l'espansione della schiuma avveniva lungo un tratto verticale di circa 1 m corrispondente a circa 1,2 minuti; la barra di distribuzione aveva una feritoia di 5/10 mm di spessore, ed era delimitata da pareti parallele che si prolungavano nella direzione del flusso per 30 mm. Tests were carried out with an apparatus according to the example of Figures 1 and 2 for the production of blocks of frothed polyurethane material with a rectangular section having dimensions of 2 by 1.20 m in width. The equipment developed in height for about 5 m, including the upper area for cutting and removing the blocks, and was equipped with two side conveyors that were operated at a constant speed of 0.9 m / minute. Frothization and expansion of the foam took place along a vertical section of about 1 m corresponding to about 1.2 minutes; the distribution bar had a 5/10 mm thick slot, and was delimited by parallel walls which extended in the direction of flow for 30 mm.
Sono stati altresì usati nastri di carta kraft per definire le superfici mobili 22 di accompagnamento della schiuma poliuretanica lungo il percorso di polimerizzazione 11. Kraft paper tapes were also used to define the movable surfaces 22 accompanying the polyurethane foam along the polymerization path 11.
E' stata usata una miscela poliuretanica formulata in tre parti componenti; A polyurethane blend formulated in three component parts was used;
PARTE Ai PART Ai
portata 24 kg/minuto; load 24 kg / minute;
poliolo polietere 3.500 mw = 100,00 polyether polyol 3,500 mw = 100.00
acqua = 3,50 water = 3.50
catalizzatore amminico = 0,10 amino catalyst = 0.10
silicone = 1,20 silicone = 1.20
PARTE B; PART B;
portata 12,5 kg/minuto capacity 12.5 kg / minute
80 : 20 TDI = 55,00 80: 20 TDI = 55.00
PARTE C: PART C:
portata 0,05 kg/minuto load 0.05 kg / minute
catalizzatore a base di ottoato stannoso= 0,22 Le quantità sopra riferite sono definite come parti in peso su poliolo. Stannous octoate-based catalyst = 0.22 The quantities referred to above are defined as parts by weight on polyol.
La parte A della miscela poliuretanica è stata inoltre saturata con una certa quantità di biossido di carbonio allo stato liquido, in quantità sufficiente per raggiungere una pressione di circa 10 bar nel serbatoio. Part A of the polyurethane mixture was also saturated with a certain quantity of carbon dioxide in the liquid state, in a quantity sufficient to reach a pressure of about 10 bar in the tank.
Messa in moto l'apparecchiatura, stabilita la velocità ottimale dei nastri convogliatori, la miscela poliuretanica frothizzava in modo regolare, completando la sua espansione al termine del diffusore, mentre proseguiva la sua corsa verso l'alto, lungo il percorso di polimerizzazione 11, trascinata dai convogliatori 25. Al termine della sua corsa verso l'alto, il materiale poliuretanico polimerizzato veniva tagliato in blocchi di altezza di 1,5 m circa, ottenendo una schiuma poliuretanica con densità omogenea, misurata in 15 kg/n»3. Once the equipment was started, the optimal speed of the conveyor belts was established, the polyurethane mixture frothized regularly, completing its expansion at the end of the diffuser, while continuing its upward stroke, along the polymerization path 11, dragged from the conveyors 25. At the end of its upward stroke, the polymerized polyurethane material was cut into blocks with a height of about 1.5 m, obtaining a polyurethane foam with a homogeneous density, measured in 15 kg / n »3.
La struttura delle celle era fine, regolare e non conteneva vuoti o bolle di grosse dimensioni, risultando quindi di qualità commercialmente accettabile. The cell structure was fine, regular and did not contain large voids or bubbles, resulting in a commercially acceptable quality.
Le prove sono state varie volte ripetute ottenendo risultati sostanzialmente omogenei che hanno dimostrato i grandi vantaggi ottenibili con il metodo e l'apparecchiatura secondo l'invenzione. The tests were repeated several times, obtaining substantially homogeneous results which demonstrated the great advantages obtainable with the method and apparatus according to the invention.
La figura 4 mostra una possibile variante per l'apparecchiatura di frothizzazione, che consente in certi casi di migliorare il funzionamento e le caratteristiche della schiuma poliuretanica ottenuta; nella detta figura vengono usati gli stessi riferimenti delle figure precedenti per indicare parti simili o equivalenti. Figure 4 shows a possible variant for the frothization apparatus, which allows in certain cases to improve the operation and characteristics of the polyurethane foam obtained; in said figure the same references as in the previous figures are used to indicate similar or equivalent parts.
L'apparecchiatura di figura 4 si differenzia da quella di figura 3 principalmente per il fatto che la parete 28 che chiude 1'estremità del condotto 18, costituisce una continuazione dell'analoga superficie laterale della feritoia 17; questa continuità delle due superfici tende a ridurre le cause di introduzione di turbolenza nella miscela poliuretanica che esce dalla barra di distribuzione 13 e che inizia a frothizzare, migliorando in questo modo le qualità della schiuma poliuretanica ottenuta. The apparatus of Figure 4 differs from that of Figure 3 mainly in that the wall 28 which closes the end of the duct 18 constitutes a continuation of the analogous lateral surface of the slot 17; this continuity of the two surfaces tends to reduce the causes of the introduction of turbulence in the polyurethane mixture which comes out of the distribution bar 13 and which begins to froth, thus improving the qualities of the polyurethane foam obtained.
Da quanto detto e mostrato risulta dunque evidente che l'invenzione è diretta ad una nuova combinazione di un impianto verticale per la produzione in continuo di blocchi di schiume poliuretaniche rigide o flessibili, con un dispositivo di frothizzazione che consente una fase iniziale di pre-espansìone, migliorando in questo modo l'intero processo e la qualità della schiuma prodotta. From what has been said and shown it is therefore evident that the invention is aimed at a new combination of a vertical plant for the continuous production of rigid or flexible polyurethane foam blocks, with a frothization device that allows an initial pre-expansion phase , thus improving the whole process and the quality of the foam produced.
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