ITMI971136A1

ITMI971136A1 - Procedimento ed apparecchiatura per la produzione in continuo di schiuma poliuretanica frotizzata

Info

Publication number: ITMI971136A1
Application number: IT97MI001136A
Authority: IT
Inventors: Carlo Fiorentini
Original assignee: Foaming Techn Cardio Bv
Priority date: 1997-05-15
Filing date: 1997-05-15
Publication date: 1998-11-15
Also published as: ITMI971136A0; IT1291736B1

Description

DESCRIZIONE PER BREVETTO DI INVENZIONE

Sfondo dell’invenzione

La presente invenzione si riferisce ad un procedimento e ad una apparecchiatura per la produzione in continuo di schiume poliuretaniche flessibili, mediante la tecnica della frotizzazione, più comunemente nota con il termine inglese di "frothing". In particolare l'invenzione è diretta alla produzione di schiuma poliuretanica in blocchi, in cui i singoli blocchi di schiuma sono tagliati da schiuma poliuretanica prodotta in continuo mediante il procedimento e l'apparecchiatura secondo le rivendicazioni 1 e 12.

Stato dell’arte

La frotizzazione di una miscela poliuretanica, nella produzione in continuo di schiume poliuretaniche espanse mediante un agente di espansione bassobollente, ad esempio CO2 liquida, è una tecnologia più volte sperimentata e proposta in numerosi brevetti anteriori, ad esempio in EP-A- 645226 ed EP-A- 734830.

In EP-A- 645226 si propone l'uso di un dispositivo di frotizzazione comprendente una camera di equalizzazione della pressione, a cui viene continuamente alimentata una miscela poliuretanica con un agente di espansione bassobollente, in particolare CO2, ad una pressione sufficiente a mantenere la miscela con l'agente di espansione allo stato liquido prima della loro erogazione; la camera di equalizzazione della pressione si apre verso un diffusore attraverso una stretta feritoia o una pluralità di piccoli fori di suddivisione del flusso, opportunamente dimensionati per generare una contropressione nella miscela a monte, sufficiente a mantenere quest'ultima con l'agente di espansione allo stato liquido durante la miscelazione. Una simile apparecchiatura si è dimostrata altamente efficiente e ha dato buoni risultati in molteplici applicazioni.

Con la successiva domanda di brevetto EP-A- 734830 si è inteso perfezionare ulteriormente il precedente dispositivo di frotizzazione, al fine di ottenere condizioni ottimali di flusso laminare della miscela, migliorando la qualità della schiuma poliuretanica ottenuta.

Le apparecchiature di frotizzazione descritte in entrambe le domande di brevetto precedenti, sono basate sul principio di utilizzare un diffusore per controllare il graduale rilascio dell'agente di espansione durante la fase iniziale di frotizzazione, prima che la schiuma venga depositata su un substrato sottostante.

Tuttavia, nella pratica utilizzazione di queste apparecchiature si è riscontrata una certa tendenza alla formazione di fori e di irregolarità sulla superficie della schiuma polimerizzata, che non trova una plausibile giustificazione in quanto la schiuma frotizzata viene erogata in modo regolare, priva di alcuna turbolenza. Si è altresì constatato che con l'uso prolungato dell'apparecchiatura tale fenomeno tende ad accentuarsi.

Dopo un’attenta valutazione si è pervenuti alla conclusione che tale fenomeno dipende presumibilmente dal contatto della schiuma poliuretanica con le pareti fisse del diffusore, nella fase delicata di frotizzazione, quando la schiuma presenta uno stato cremoso ed una consistenza relativamente bassa.

Si è altresì constatato che il fenomeno tende ad aggravarsi col tempo, in quanto la schiuma poliuretanica che aderisce alle pareti del diffusore, tende a polimerizzare creando incrostazioni a cui si deve attribuire la causa dei maggiori difetti riscontrati.

Per cercare di risolvere il problema, sono stati fatti vari tentativi con scarso successo in quanto la semplice eliminazione del diffusore di per sé non si è dimostrata sufficiente.

Il documento WO 96/00644 illustra altre forme di realizzazione di un dispositivo di frotizzazione, secondo cui la miscela poliuretanica passa attraverso varie piastre forate o reti poste in successione. Poiché la frotizzazione della miscela poliuretanica avviene immediatamente, al rilascio della pressione, col passaggio attraverso ciascuna piastra forata, in pratica secondo questo documento la frotizzazione inizia all'interno dello stesso dispositivo che pertanto deposita sul substrato una schiuma poliuretanica già in stato avanzato di frotizzazione. Anche con questo dispositivo noto la schiuma poliuretanica già frotizzata tende a scorrere a contatto con superfici fisse dello stesso dispositivo, con il conseguente pericolo di formazione di incrostazioni .

Nella continua ricerca di una soluzione a questo problema, dopo vari tentativi si è constatato che buoni risultati sono conseguibili se la frotizzazione della miscela poliuretanica viene fatta iniziare immediatamente all'uscita di un dispositivo di erogazione opportunamente disposto ed orientato in modo che la frotizzazione della miscela poliuretanica inizi, in modo controllato, all'interno della stessa massa di schiuma poliuretanica frotizzata che si forma su un substrato in movimento, in corrispondenza della zona di erogazione.

Pertanto, scopo principale della presente invenzione è di fornire un procedimento ed una apparecchiatura per la produzione in continuo di schiuma poliuretanica frotizzata, in particolare per la produzione di schiuma poliuretanica flessibile in blocchi, che siano idonei ad eliminare gli inconvenienti precedentemente riscontrati.

Breve descrizione dell'invenzione

Il nuovo principio su cui si basa la presente invenzione consiste dunque nell'erogare una miscela poliuretanica in fase di frotizzazione mediante un dispositivo di erogazione del tutto privo del tradizionale diffusore, utilizzando la stessa schiuma poliuretanica che frotizza in corrispondenza della zona di erogazione, come mezzo idoneo per controllare la formazione dei nuclei di avvio di formazione delle celle ed un rilascio graduale dell'agente di espansione. In questo modo si ottiene una schiuma poliuretanica avente una struttura cellulare omogenea e sostanzialmente priva di difetti superficiali .

Quanto sopra è conseguibile mediante un procedimento secondo l'invenzione, per la produzione in continuo di schiuma poliuretanica frotizzata, secondo cui i componenti poliuretanici reattivi, con un agente di espansione bassobollente ed un agente di nucleazione vengono miscelati ad una pressione sufficiente per mantenere la miscela dei componenti poliuretanici e l'agente di espansione allo stato liquido, ed in cui la miscela risultante viene erogata su un substrato in movimento mediante un dispositivo di erogazione comprendente una camera di equalizzaziorie della pressione provvista di almeno una feritoia di uscita della miscela atta a creare una contropressione sufficiente a mantenere la miscela poliuretanica con l'agente di espansione allo stato liquido, a monte di detta feritoia, nella stessa camera di equalizzazione della pressione e durante la miscelazione, detta feritoia di erogazione essendo delimitata da pareti laterali che si estendono nella direzione del flusso e che terminano con superfici divergenti, caratterizzato dal fatto di erogare la miscela poliuretanica alla pressione atmosferica depositandola allo stato frotizzante direttamente sul substrato in movimento, mantenendo il flusso della miscela in uscita dalla feritoia orientato verso e dentro la massa di schiuma poliuretanica ancora in fase di frotizzazione, mentre si muove con lo stesso substrato di supporto; dal fatto di controllare il rilascio dell'agente di espansione nel flusso della miscela in uscita dal dispositivo di erogazione, contenendolo mediante la stessa schiuma poliuretanica che frotizza sul substrato di supporto in corrispondenza della zona di erogazione; e dal fatto di controllare l'espansione e la crescita della schiuma poliuretanica che frotizza, stabilizzandole ad un'altezza prefissata rispetto al substrato, in corrispondenza del dispositivo di erogazione.

Preferibilmente le pareti laterali che delimitano la feritoia di erogazione della miscela poliuretanica, terminano con superfici tra loro divergenti; modificando in fase di progetto l'angolo di divergenza di queste superfici è possibile ricercare le migliori condizioni di flusso della miscela in uscita dal dispositivo, ed un maggiore controllo nel rilascio dell'agente di espansione all'interno della stessa massa di schiuma poliuretanica in fase di frotizzazione .

Secondo l'invenzione si è altresì fornito un'apparecchiatura per la produzione in continuo di schiume poliuretaniche frotizzate, comprendente: un dispositivo di miscelazione in cui i componenti poliuretanici reattivi, un'agente di espansione basso bollente ed un agente di nucleazione vengono miscelati ad una pressione sufficiente per mantenere la miscela risultante con l'agente di espansione allo stato liquido; in cui la miscela risultante viene erogata su un substrato in movimento mediante un dispositivo di erogazione comprendente una camera di equalizzazione della pressione provvista di almeno una feritoia di uscita della miscela atta a creare una contropressione sufficiente a mantenere la miscela con l'agente di espansione allo stato liquido a monte della stessa feritoia del dispositivo di erogazione; ed in cui la feritoia di uscita della miscela è delimitata da pareti laterali che si estendono nella direzione del flusso, terminando in un'apertura formata da superfici divergenti, caratterizzata dal fatto che l'apertura di uscita della feritoia è posizionata a breve distanza o a leggero contatto con la massa di schiuma poliuretanica che frotizza sul substrato di supporto in movimento, e dal fatto che sono previsti mezzi di controllo per stabilizzare la crescita della schiuma poliuretanica sul substrato in movimento, in corrispondenza della zona di erogazione .

Preferibilmente la feritoia di erogazione, ovvero l'apertura di uscita della miscela viene orientata verticalmente verso il basso, in una direzione sostanzialmente perpendicolare o formante un certo angolo con un piano di scorrimento del substrato di supporto della schiuma poliuretanica sottostante. Sono tuttavia possibili altri orientamenti del dispositivo di erogazione della miscela: ad esempio, l'uscita della feritoia potrebbe essere orientata nella direzione di scorrimento della schiuma e del substrato di supporto, o in direzione contraria, ovvero potrebbe essere orientata dal basso verso l'alto mantenendo sostanzialmente invariati i principi generali dell'invenzione.

Breve descrizione dei disegni

Queste ed ulteriori caratteristiche dell'invenzione, nonché alcuni esempi di realizzazione dell'apparecchiatura associata ad un impianto per la produzione in continuo di schiuma poliuretanica in blocchi, risulteranno maggiormente dalla descrizione che segue, con riferimento ai disegni allegati, in cui:

Fig. 1 è una vista in sezione longitudinale di un impianto per la produzione in continuo di schiuma poliuretanica in blocchi, comprendente un dispositivo di frotizzazione secondo l'invenzione;

Fig. 2 è una vista dall'alto dell'impianto di figura 1;

Fig. 3 è un particolare di figura 1, illustrante una prima disposizione dell'apparecchiatura secondo l'invenzione ;

Fig. 4 è un particolare ingrandito simile a quello di figura 3, illustrante una seconda disposizione dell'apparecchiatura;

Fig. 5 è una vista sempre simile a quella di figura 3 mostrante una terza disposizione possibile dell'apparecchiatura;

Fig. 6 mostra un particolare ingrandito di una seconda forma di realizzazione di un dispositivo di erogazione della miscela utilizzabile secondo la presente invenzione .

Descrizione dell'invenzione

La presente invenzione è basata sul principio che la struttura cellulare di un materiale poliuretanico espanso, nella produzione in continuo di schiuma poliuretanica in blocchi, può essere influenzata e migliorata, con la quasi totale scomparsa di difetti superficiali, utilizzando una particolare disposizione e conformazione di un dispositivo di erogazione di una miscela poliuretanica liquida, sfruttando la stessa schiuma poliuretanica in fase di frotizzazione depositata su un substrato in movimento, come mezzo per controllare sia il flusso della miscela in uscita, che il rilascio dell'agente di espansione direttamente all'interno della stessa schiuma che frotizza, mentre si muove con un substrato di supporto sottostante, sul quale la schiuma poliuretanica depositata sotto forma di froth può crescere liberamente e polimerizzare, per poi essere tagliata in blocchi di dimensioni prefissate.

La presente invenzione riguarda dunque la produzione in continuo di schiuma poliuretanica in blocchi, a partire da una miscela poliuretanica comprendente un agente di espansione bassobollente, in particolare CO2, che viene mantenuto allo stato liquido durante la miscelazione, ed in cui si fa altresì uso di un agente di nucleazione, ad esempio aria, in combinazione con un particolare modo di impiego di un dispositivo di erogazione per una miscela poliuretanica che viene fatta frotizzare in condizioni controllate, mediante i quali è possibile variare le caratteristiche della struttura cellulare della schiuma, eliminando nel contempo ogni possibile causa di formazione di difetti superficiali.

Per gli scopi della presente descrizione, l'espressione "miscela contenente un agente di espansione bassobollente allo stato liquido" significa una miscela liquida omogenea di almeno due componenti poliuretanici chimicamente reattivi, ad esempio un poliolo e un isocianato, con un agente di espansione inerte avente un punto di ebollizione notevolmente al di sotto dello 0°C alla pressione atmosferica, ad esempio biossido di carbonio, secondo cui la miscela poliuretanica con l'agente di espansione, prima della fase di frotizzazione sono mantenuti ad una pressione superiore a quella atmosferica, in cui la miscela è mantenuta in condizioni prossime a quelle di equilibrio, o ad una pressione leggermente superiore, per cui lo stesso agente di espansione rimane disciolto allo stato liquido nella miscela fintantoché quest'ultima non viene portata alla pressione ed alla temperatura ambiente.

Un esempio di un impianto per la produzione in continuo di schiuma poliuretanica espansa, mediante un dispositivo ed il procedimento della presente invenzione, è mostrato nelle figure 1, 2 e 3 dei disegni allegati.

Secondo questo primo esempio, l'impianto comprende un convogliatore 10 che si estende orizzontalmente o con una leggera inclinazione verso il basso, a partire da uno scivolo o piano di caduta 11, la cui inclinazione può essere opportunamente variata agendo ad esempio su idonei mezzi di comando schematicamente indicati con 12. In sostituzione del piano di caduta 11, in modo del tutto equivalente potrebbe essere utilizzato un secondo convogliatore inclinato per trasportare la schiuma poliuretanica in fase di espansione verso il convogliatore 10. Superiormente al piano inclinato 11 ed al convogliatore 10, corre un nastro di carta 13 nonché un film plastico 14 definente un substrato mobile di supporto per uno strato 15 di una schiuma poliuretanica che continuamente viene formato e si muove lungo un percorso di polimerizzazione definito dal convogliatore 10, verso una stazione dì taglio in blocchi.

Con 16 nelle figure 1 - 3 è stato inoltre indicato un dispositivo di erogazione di una miscela poliuretanica frotizzabile; il dispositivo 16, in questo esempio è sotto forma di una barra allungata che si estende trasversalmente, per parte o per l'intera larghezza del substrato di supporto 14. Come mostrato, il dispositivo di erogazione 16 è orientato verticalmente in modo da erogare la miscela poliuretanica verso il basso, in direzione del substrato mobile. Il dispositivo di erogazione 16 è inoltre supportato mobile verticalmente ed è funzionalmente collegato ad un mezzo di comando 17 azionabile per variare la distanza relativa tra lo stesso dispositivo di erogazione 16 ed il substrato 11 sottostante .

La schiuma poliuretanica 15 che polimerizza lungo il convogliatore 10, è inoltre contenuta sui due lati da nastri di carta 18 e rispettivamente 19 che corrono lungo le pareti rigide 20 e 21 che si protendono verso l'alto sui due lati del convogliatore 10.

Il dispositivo 16 di erogazione della miscela comprende a sua volta una camera 22 di equalizzazione della pressione che si apre verso almeno una feritoia allungata 23 di erogazione della miscela come più avanti spiegato; la camera 22 a sua volta è collegata ad un dispositivo di miscelazione 24, costituito ad esempio da un miscelatore statico o a rotore, il quale viene continuamente alimentato con quantità stechiometricamente dosate di almeno due componenti poliuretanici chimicamente reattivi, quali ad esempio un poliolo ed un isocianato, contenuti in rispettivi serbatoi di stoccaggio 25 e 26. Un agente di ebollizione bassobollente, ad esempio CO2 è contenuta in un rispettivo serbatoio 27 e viene alimentato direttamente al dispositivo di miscelazione 24, o indirettamente in forma premiscelata con uno dei due componenti poliuretanici, mantenendo l'agente di espansione bassobollente allo stato liquido nel dispositivo di miscelazione 24 e nella camera 22 di equalizzazione delle pressioni del dispositivo di erogazione 16. Ciò è ottenuto generando una contropressione nella camera 22 del dispositivo di erogazione della miscela e nel dispositivo di miscelazione 24, mediante la stessa feritoia 23 di erogazione della miscela poliuretanica.

In figura 2 con 28 è stato inoltre indicato un serbatoio contenente un agente di nucleazione, ad esempio aria, che viene alimentato al dispositivo di miscelazione 24 unitamente ai componenti poliuretanici ed all'agente di espansione; la quantità dell'agente di espansione e dell'agente di nucleazione da miscelare con i componenti poliuretanici possono essere opportunamente variate agendo su rispettive valvole di regolazione 27' e 28' per controllare il grado di frotizzazione della miscela poliuretanica che continuamente viene erogata mediante la barra 16.

Infine con 30 in figura 1 è stata indicata una corta rampa inclinata su cui scorre il film plastico 14, posteriormente al dispositivo di frotizzazione 16; la rampa 30 costituisce un mezzo idoneo ad impedire un eccessivo accumulo di schiuma posteriormente al dispositivo di erogazione della miscela. Nel caso di figure 1 e 3 è stato mostrato l'uso di una rampa inclinata 30 su cui scorre il film 14, per impedire l'accumulo posteriore di schiuma poliuretanica frotizzata; tuttavia è evidente che in sostituzione dello scivolo 30 potranno essere utilizzati altri sistemi o mezzi idonei a tale scopo.

Come mostrato nel particolare ingrandito di figura 3, secondo una prima forma di realizzazione dell'invenzione, il dispositivo 16 di erogazione della miscela è costituito da una barra metallica che si estende trasversalmente, ad una distanza H dal piano di caduta 11, calcolata nel piano trasversale definito dalla feritoia 23 di erogazione della miscela poliuretanica che viene fatta frotizzare direttamente sul film 14 del substrato sottostante .

La camera 22 di equalizzazione delle pressioni si estende longitudinalmente alla barra 16 comunicando con una feritoia 23 orientata verticalmente verso il basso, nel modo mostrato. La feritoia 23 di erogazione della miscela, presenta uno spessore dell'ordine di qualche decimo di millimetro ed è delimitata da due pareti laterali piane 23A e 23B che si estendono nella direzione del flusso, terminando in apertura di uscita della miscela costituita da pareti divergenti.

Come si vede dal particolare di figura 3, la barra 16 è del tutto priva di qualsiasi diffusore di frotizzazione in quanto, secondo la presente invenzione, si utilizza la stessa schiuma poliuretanica 15A in fase di frotizzazione, che si muove con il substrato 14 in corrispondenza della zona di erogazione della miscela, come mezzo per controllare un graduale rilascio dell'agente di espansione all'interno della stessa massa di schiuma poliuretanica in fase di polimerizzazione, evitando la generazione di turbolenza nel flusso di miscela che fuoriesce dalla stessa barra di erogazione 16 penetrando nella massa della schiuma che sta forzando. A questo proposito è necessario controllare la crescita della schiuma poliuretanica che frotizza nella zona di erogazione della miscela, facendo in modo che cresca gradualmente fino a stabilizzarsi in una condizione di contatto o di stretta vicinanza con l'apertura di uscita della feritoia 23. In questa condizione, l'energia cinetica residua conservata dal flusso di miscela in uscita dalla barra 16, non viene a contatto dell'aria o con alcuna superficie fissa, risultando smorzato o fortemente attenuato dalla stessa schiuma poliuretanica che si genera immediatamente alla pressione atmosferica all'uscita della barra 16, e che cresce gradualmente per effetto della frotizzazione.

Il controllo e la stabilizzazione della schiuma poliuretanica che frotizza in corrispondenza della zona di erogazione della miscela può essere fatto in vario modo, ad esempio agendo sulla quantità di aria o di agente di nucleazione, nonché sulla posizione della barra 16 o del piano di caduta 11, modificando la loro distanza reciproca .

Secondo la presente invenzione, regolando la quantità di agente di nucleazione o dell'agente di espansione e/o la distanza H tra l'uscita della miscela dal dispositivo di erogazione 16 ed il substrato di supporto 14 sottostante, è possibile stabilizzare la crescita della schiuma all'altezza voluta, nella zona di erogazione, per conseguire il voluto effetto di smorzamento del flusso di miscela in uscita dalla barra 16, ed un graduale rilascio controllato dell'agente di nucleazione,· è altresì possibile modificare o controllare le caratteristiche della schiuma poliuretanica ottenuta, mantenendo i vantaggi dell'invenzione.

La regolazione della quantità di aria di nucleazione nella miscela poliuretanica può essere effettuata agendo sulla valvola di controllo 28' o in altro modo, mentre la regolazione della distanza H del dispositivo 16 di erogazione della miscela dal substrato sottostante 14 può essere effettuata variando separatamente o congiuntamente la posizione dello stesso dispositivo 16 e/o del piano di caduta 11, agendo sui rispettivi mezzi di comando 17 e 12.

Come inizialmente detto, si è partiti dal presupposto che i difetti superficiali, in particolare la presenza di fori nella parte superiore della schiuma poliuretanica ottenuta con le apparecchiature precedentemente note fossero in buona parte causati dal contatto con le pareti fisse del diffusore. Sono state fatte numerose prove utilizzando un'apparecchiatura secondo la disposizione di figura 3, con una barra 16 avente le seguenti caratteristiche :

W= 195 cm - larghezza della barra nella direzione trasversale al substrato;

L1= 22 min - lunghezza della parte rettilinea della feritoia, nella direzione del flusso;

L2= 4 min - lunghezza della parte divergente della feritoia;

α= 5,5° - apertura angolare della parte divergente; S= 150-500 microns - spessore della feritoia.

È stata inoltre utilizzata una formulazione standard, con poliolo premiscelato al 5% con acqua e con il 2% di CO2; la portata Q del poliolo era fissata in 125 litri/min con una velocità del convogliatore di 5,5 m/min. E' stato inoltre utilizzato un miscelatore a bassa pressione mantenendo una pressione compresa tra 19 e 20 bar nella camera di miscelazione, a cui corrispondeva una pressione tra 14 e 15 bar nella camera di equalizzazione della pressione nella barra di erogazione.

La rampa posteriore di contenimento della schiuma, era inclinata di un angolo compreso fra 50 e 60 gradi rispetto ad un piano orizzontale, che si prolungava verso l'alto per 40 cm circa del piano di caduta 11.

Durante le prove, la distanza verticale H tra l'uscita della feritoia della barra di frotizzazione ed il piano di caduta 11, era inizialmente di circa 10 cm, mentre la velocità di uscita della miscela dalla parte divergente della feritoia era attorno ai 4,5 m/sec.

All'inizio della prova, la miscela che usciva in modo privo di turbolenza ha cominciato immediatamente a frotizzare in modo omogeneo consentendo alla schiuma poliuretanica in fase di frotizzazione di stabilizzarsi immediatamente, mantenendosi a contatto con l'apertura di uscita della miscela dalla barra 16 di erogazione. La schiuma poliuretanica ottenuta risultava di buona qualità e priva di difetti superficiali.

Nel corso della prova si è gradatamente aumentata la percentuale di CO2 fino ad arrivare al 5%. Man mano che si aumentava la percentuale di CO2, si generava una turbolenza che andava crescendo fino a generare delle grosse bolle per inclusione di aria sulla superficie della schiuma che direttamente frotizzava sul substrato in movimento; inoltre, per la maggiore quantità di CO2, la schiuma che frotizzava tendeva a crescere sommergendo la barra di erogazione.

Mantenendo la CO2 ad un valore costante del 5%, si è provato ad allontanare la barra di erogazione 16 dal substrato 14 sottostante, constatando che la turbolenza nella schiuma andava sempre più riducendosi man mano che aumentava la distanza H dall'apertura divergente della feritoia della stessa barra di erogazione del substrato 14, raggiungendo una nuova condizione di stabilizzazione ad una distanza di 25 cm, con la schiuma nuovamente a contatto o a breve distanza dall'uscita della feritoia.

Le prove sono state ripetute con successo variando sia le portate che i parametri del dispositivo di erogazione della miscela.

In generale le prove sono state eseguite operando entro i seguenti valori:

Q= 100÷250 litri/min;

L1= 15÷50 mm;

L2= 3÷15 mm;

α= 3°÷10°;

S= 150÷500 microns, preferibilmente tra 200 e 350 microns .

Dalle varie prove svolte si è dunque constatato che in tutti quei casi in cui venivano sostanzialmente rispettate le condizioni di stabilità della schiuma, rispetto alla barra di erogazione, si otteneva una schiuma di buona qualità e priva di difetti. Inoltre, variando sia la distanza tra la barra di erogazione della miscela ed il substrato sottostante di supporto della schiuma, che la quantità dell'agente di nucleazione, e/o dell'agente di espansione, era possibile controllare o variare la densità della schiuma stessa mantenendo sempre condizioni di schiumatura ideali.

Nel corso delle prove svolte sono considerati altri parametri di processo accertando che alcuni di essi risultavano in certi casi critici in relazione ai risultati ottenuti. In particolare si sono dimostrati critici la velocità della miscela all’uscita della feritoia di erogazione, oltre alla distanza della barra, più in generale del dispositivo di erogazione della miscela poliuretanica dal substrato sottostante, in relazione anche all'orientamento della barra ed alla direzione del flusso di miscela rispetto alla schiuma poliuretanica che si muoveva col substrato di supporto.

Buoni risultati si ottenevano mantenendo una velocità di uscita della miscela dalla barra di erogazione, compresa fra 1 e 5 m/sec., e che risultati comunque accettabili potevano essere altresì ottenuti in un campo di velocità più ampio, compreso fra 0,3 e 10 m/sec.

Non è stato possibile fornire una plausibile spiegazione al fenomeno, salvo ipotizzare un comportamento della schiuma poliuretanica che frotizza in corrispondenza del dispositivo di erogazione, tale da effettuare un'azione di smorzamento della miscela in uscita dal dispositivo nonché di controllo nella formazione dei nuclei iniziali grazie anche ad un graduale rilascio della CO2 nella stessa massa della schiuma sul substrato, in fase di frotizzazione.

Nella figura 4, lo stesso dispositivo di frotizzazione della figura 3 è stato collocato con la feritoia orizzontale o parallela al piano di scorrimento del substrato, anziché verticale, rivolta in avanti nella stessa direzione di movimento del substrato e della stessa schiuma poliuretanica che frotizza e polimerizza lungo l'impianto. Pertanto in figura 4 sono stati utilizzati gli stessi riferimenti numerici per indicare parti simili o equivalenti a quelle di figura 3. Volendo, la feritoia della barra 16 potrebbe essere orientata in senso opposto a quello di figura 3, dando alla barra, o alla feritoia una certa inclinazione verso il basso.

La figura 5 mostra una terza soluzione e disposizione della stessa barra 16 di figura 3. In questo caso la barra presenta una disposizione sempre verticale della feritoia 23; tuttavia è orientata dal basso verso l'alto, ad un livello pari o leggermente sporgente rispetto al piano di caduta 11 come mostrato. Pertanto anche in figura 5 sono stati usati gli stessi riferimenti numerici per indicare parti simili o equivalenti.

Negli esempi precedenti il dispositivo di frotizzazione 16 è sostanzialmente costituito da una barra allungata comprendente una camera 22 di equalizzazione della pressione ed un'unica feritoia di erogazione 23 che si prolungano longitudinalmente alla barra stessa ed in cui la stessa feritoia si estende in altezza per qualche centimetro nella direzione del flusso della miscela. Sono tuttavia possibili altre conformazioni del dispositivo di frotizzazione 16 che prevedono due o più feritoie di erogazione dirette sia longitudinalmente al dispositivo stesso, che in direzione trasversale. Quest'ultima soluzione è schematicamente rappresentata nel disegno di figura 6 dove il dispositivo 16 comprende un involucro esteriore 35 definente sempre una camera interna di equalizzazione della pressione 22; il dispositivo di figura 6 comprende una pluralità di piastre trasversali 36, 37, 38 disposte fianco a fianco, a breve distanza dell'ordine di qualche decimo dì millimetro, in modo da definire una pluralità di feritoie 39, 40, 41 che si estendono parallelamente alla direzione di scorrimento del substrato e che terminano con un'apertura divergente come nei casi precedentemente descritti.

La scelta del tipo di dispositivo di erogazione, il suo posizionamento e/o il suo orientamento, così come le caratteristiche della feritoia o delle feritoie di erogazione della miscela, potranno di volta in volta variare in funzione di specifiche esigenze dell'utilizzatore che dovranno essere determinate in fase di progetto ed attraverso idonee prove sperimentali.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Procedimento per la produzione in continuo di una schiuma poliuretanica frotizzata, secondo cui i componenti poliuretanici reattivi, con un agente di espansione bassobollente ed un agente di nucleazione vengono miscelati ad una pressione sufficiente per mantenere la miscela dei componenti poliuretanici e l'agente di espansione allo stato liquido, ed in cui la miscela risultante viene erogata su un substrato in movimento mediante un dispositivo di erogazione comprendente una camera di equalizzazione della pressione provvista di almeno una feritoia di uscita della miscela atta a creare una contropressione sufficiente a mantenere la miscela poliuretanica con l'agente di espansione allo stato liquido a monte della feritoia di uscita e durante la miscelazione, detta feritoia di erogazione essendo delimitata da pareti laterali che si estendono nella direzione del flusso e che terminano con superfici divergenti, caratterizzato dal fatto di erogare la miscela poliuretanica alla pressione atmosferica depositandola allo stato frotizzante direttamente sul substrato in movimento, mantenendo il flusso della miscela in uscita dalla feritoia orientato verso e dentro la massa di schiuma poliuretanica in fase di frotizzazione, mentre si muove con lo stesso substrato di supporto; dal fatto di controllare il rilascio dell'agente di espansione nel flusso della miscela in uscita dal dispositivo di erogazione, contenendolo mediante la stessa schiuma poliuretanica che frotizza sul substrato di supporto in movimento, in corrispondenza della zona di erogazione; e dal fatto di controllare l'espansione e la crescita della schiuma poliuretanica che frotizza, stabilizzandola ad un'altezza prefissabile sul substrato, in corrispondenza del dispositivo di erogazione.
2. Procedimento per la produzione in continuo di una schiuma poliuretanica frotizzata secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di stabilizzare la crescita della schiuma poliuretanica in fase di frotizzazione sul substrato in movimento, fino a portarla in stretta vicinanza della feritoia di uscita del dispositivo di erogazione.
3. Procedimento per la produzione in continuo di una schiuma poliuretanica frotizzata secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di stabilizzare la crescita della schiuma poliuretanica che frotizza sul substrato in movimento, fino a portarla a contatto della feritoia di uscita del dispositivo di erogazione.
4. Procedimento per la produzione in continuo di una schiuma poliuretanica frotizzata, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di stabilizzare la crescita della schiuma variando singolarmente o in combinazione tra loro: la distanza tra il substrato in movimento ed il dispositivo di erogazione, la quantità dell'agente di nucleazione e/o dell'agente di espansione .
5. Procedimento per la produzione in continuo di una schiuma poliuretanica frotizzata secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di orientare il flusso della miscela in uscita dalla feritoia di erogazione, verso il basso e verso il substrato di supporto della schiuma poliuretanica in fase di frotizzazione .
6. Procedimento per la produzione in continuo di una schiuma poliuretanica frotizzata, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di orientare il flusso della miscela in uscita alla feritoia di erogazione verticalmente e verso il basso, facendolo penetrare nella massa della schiuma poliuretanica che frotizza sul substrato di supporto, in corrispondenza della zona di erogazione.
7. Procedimento per la produzione in continuo di una schiuma poliuretanica frotizzata, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di orientare il flusso della miscela in uscita dalla feritoia di erogazione, nello stesso verso di movimento della schiuma poliuretanica che frotizza sul substrato di supporto.
8 . Procedimento per la produzione in continuo di una schiuma poliuretanica frotizzata, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di orientare il flusso della miscela in uscita dalla feritoia di erogazione in direzione contraria al movimento della schiuma poliuretanica che frotizza sul substrato di supporto.
9. Procedimento per la produzione in continuo di una schiuma poliuretanica frotizzata, secondo la rivendicazione 7 o 8, caratterizzato dal fatto di orientare il flusso della miscela poliuretanica in uscita della feritoia di erogazione, in una direzione sostanzialmente parallela al substrato di supporto della schiuma poliuretanica .
10. Procedimento per la produzione in continuo di una schiuma poliuretanica frotizzata, secondo la rivendicazione 7 o 8, caratterizzato dal fatto di orientare il flusso della miscela poliuretanica della feritoia di erogazione, in direzione orizzontale.
11. Procedimento per la produzione in continuo di una schiuma poliuretanica frotizzata secondo la rivendicazione 7 o 8 caratterizzato dal fatto di orientare il flusso della miscela in uscita dalla feritoia di erogazione, in una direzione che forma un angolo pari o minore di 90° rispetto al piano di scorrimento del substrato di supporto della schiuma in fase di frotizzazione.
12. Apparecchiatura per la produzione in continuo di una schiuma poliuretanica frotizzata comprendente: un dispositivo di miscelazione in cui i componenti poliuretanici reattivi, un'agente di espansione basso bollente ed un agente di nucleazione vengono miscelati ad una pressione sufficiente per mantenere la miscela risultante con l'agente di espansione allo stato liquido; in cui la miscela risultante viene erogata su un substrato in movimento mediante un dispositivo di erogazione comprendente una camera di equalizzazione della pressione provvista di almeno una feritoia di uscita della miscela atta a creare una contropressione sufficiente a mantenere la miscela con l'agente di espansione allo stato liquido a monte della feritoia stessa e durante la miscelazione; ed in cui la feritoia di uscita della miscela è delimitata da pareti laterali che si estendono nella direzione del flusso, terminando in un'apertura formata da superfici divergenti, caratterizzata dal fatto che l’apertura di uscita della feritoia è posizionata a breve distanza o a leggero contatto con la massa di schiuma poliuretanica che frotizza sul substrato di supporto, e dal fatto che sono previsti mezzi di controllo per stabilizzare la crescita della schiuma poliuretanica sul substrato in movimento, in corrispondenza della zona di erogazione.
13. Apparecchiatura per la produzione in continuo di schiuma poliuretanica frotizzata secondo la rivendicazione 12, caratterizzata dal fatto che detti mezzi di controllo e di stabilizzazione della crescita della schiuma poliuretanica in corrispondenza della zona di erogazione comprendono mezzi atti a regolare la posizione relativa tra il dispositivo di erogazione della miscela ed il substrato mobile di supporto della schiuma in fase di frotizzazione.
14. Apparecchiatura per la produzione in continuo di schiuma poliuretanica frotizzata secondo la rivendicazione 13, caratterizzata dal fatto di comprendere mezzi per variare la posizione del dispositivo di erogazione .
15. Apparecchiatura per la produzione in continuo di schiuma poliuretanica frotizzata secondo la rivendicazione 13, caratterizzata dal fatto di comprendere mezzi per regolare la posizione di un piano di supporto e di scorrimento del substrato, rispetto al dispositivo di erogazione .
16. Apparecchiatura per la produzione in continuo di schiuma poliuretanica frotizzata secondo la rivendicazione 12, caratterizzata dal fatto che sono previsti mezzi di ritegno della schiuma poliuretanica, in vicinanza del substrato mobile, posteriormente al dispositivo di erogazione.
17. Apparecchiatura per la produzione in continuo di schiuma poliuretanica frotizzata secondo la rivendicazione 16, caratterizzata dal fatto che i mezzi di ritegno della schiuma comprendono una rampa posteriore che si estende da un piano inclinato di scorrimento del substrato di supporto della schiuma poliuretanica in fase di frotizzazione .
18. Apparecchiatura per la produzione in continuo di schiuma poliuretanica frotizzata secondo la rivendicazione 12, caratterizzata dal fatto che il dispositivo di erogazione della miscela è sotto forma di una barra allungata che si estende in direzione trasversale al substrato mobile di supporto.
19. Apparecchiatura per la produzione in continuo di schiuma poliuretanica frotizzata secondo la rivendicazione 18, caratterizzata dal fatto che la barra di erogazione comprende almeno una feritoia che si estende in direzione longitudinale.
20. Apparecchiatura per la produzione in continuo di schiuma poliuretanica frotizzata secondo la rivendicazione 18, caratterizzata dal fatto che la barra di erogazione comprende una pluralità di feritoie trasversali che si estendono parallelamente alla direzione di scorrimento del substrato mobile di supporto.
21. Apparecchiatura per la produzione in continuo di schiuma poliuretanica frotìzzata secondo la rivendicazione 12, caratterizzata dal fatto che il dispositivo di erogazione è disposto con l'apertura di uscita della feritoia orientata verso il basso.
22. Apparecchiatura per la produzione in continuo di schiuma poliuretanica frotizzata secondo la rivendicazione 12, caratterizzata dal fatto che l'apertura della feritoia di uscita è orientata verso l'alto ed è posta a livello del piano di scorrimento del substrato mobile di supporto.
23. Apparecchiatura per la produzione in continuo di schiuma poliuretanica frotizzata secondo la rivendicazione 12, caratterizzata dal fatto che l'apertura della feritoia di uscita è orientata nella direzione di movimento del substrato.
24. Apparecchiatura per la produzione in continuo di schiuma poliuretanica frotizzata secondo la rivendicazione 12, caratterizzata dal fatto che l'apertura della feritoia è orientata in direzione contraria a quella di movimento del substrato.