KR20030010749A - 블록 발포체의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이산화탄소를 함유한 폴리우레탄 반응성 혼합물을 이산화탄소의 평형 용액 압력보다 높은 압력으로부터 상압으로 급격히 팽창시키고, 용해된 이산화탄소가 방출하면서 액상 폴리우레탄 반응성 혼합물이 발포하는 폴리우레탄 블록 발포체의 제조 방법을 제공한다. 발포된 혼합물을 기판에 가한 후 경화시켜 블록 발포체를 형성하고, 이산화탄소를 초기에 이산화탄소의 평형 용액 압력보다 실질적으로 높은 압력하에 반응성 혼합물, 또는 폴리올 및 이소시아네이트 중 1 종 이상의 성분에 완전히 용해시키고, 이어서 압력을 평형 용액 압력에 근사한 압력으로 감소시키고 소량의 이산화탄소가 방출하면서 평형 용액 압력 미만으로 감소시켜 기포 미세 분산액을 형성하고, 적절한 경우 이산화탄소를 함유하는 성분을 다른 성분과 혼합하고, 방출된 이산화탄소가 완전히 재용해되기 전에 상압으로 급격히 감압시킨다.

Description

블록 발포체의 제조 방법 {Method for the Production of Block Foam}

본 발명은 발포제로서 이산화탄소를 사용한 폴리우레탄 블록 발포체의 제조 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 방법에서, 바람직하게는 액상 이산화탄소가 바람직하게는 성분들 중 1종, 특히 폴리올 성분과 가압하에 혼합되고, 이어서 용해된 이산화탄소를 함유한 성분이 혼합실로 도입되어 다른 성분, 통상적으로 이소시아네이트 성분, 및 추가의 보조 물질과 혼합된다. 균일한 발포체를 제조하기 위해, 많은 수의 기포핵이 가능한 균일하게 혼합물 내에 형성되어 균일한 발포체 기포로 성장하도록, 용해된 이산화탄소를 함유하는 폴리올/이소시아네이트 혼합물의 압력은 급격히 상압으로 감소되어야 한다. 생성된 액상 발포체는 컨베이어 벨트로 이송되어 추가의 발포제의 존재에 의해 발포를 계속하고 경화될 수 있다. 특히 적합한 추가의 발포제는 이소시아네이트와의 반응으로 이산화탄소를 형성하는 물이다.

본 출원인에 의한 많은 수의 제안 (EP-A 767 728, EP-A 777 564 및 EP-A 794 857)에 따라, 팽창은 이산화탄소를 함유하는 폴리올/폴리이소시아네이트 혼합물을 일련의 수 개의 서로 연결된 스크린 또는 직경 100 ㎛ 정도의 다수의 천공을 갖는 천공판을 통해 가압하여 수행된다. 상기 천공판은 통상적으로 수만개의 천공된 구멍 또는 관통공을 갖는다. 스크린 또는 천공판이 서로에 대해 밀접하게 배열되기때문에 팽창은 매우 단시간 내에 일어나며, 수만개의 각각의 폴리올/폴리이소시아네이트 혼합물의 스트림은 천공판을 통과할 때 높은 전단률이 가해져서 혼합물 내에 1 cm³당 수십만개의 기포핵의 높고 균일한 기포핵 밀도를 생성한다. 감압에 의해 생성된 혼합물의 과포화는 상응하는 숫자의 매우 균일한 발포체 기포를 생성한다. 사용되는 천공판의 숫자, 관통공의 크기 및 천공판의 전체 자유 단면적은 생성되는 발포체의 품질 (혼합물의 이산화탄소 함량, 발포 밀도, 팽창 전 압력)의 함수로서 선택된다. 작업 중에, 즉 천공판을 변화시키지 않고서 발포체의 품질을 변화시킬 가능성은 거의 없다. 또한, 스크린 구멍의 작은 직경으로 인해, 장기간에 걸쳐 작업하면 폴리올/이소시아네이트 혼합물에 존재하는 미세 고형 입자에 의해 스크린 구멍이 막힐 우려가 있다.

충전된 발포체의 제조는 미결 문제로 남아있다. 심지어는 특정 입도 10 ㎛의 매우 미분된 충전제도 충전제 입자가 응집하는 경향으로 인해 스크린을 막히게 한다.

본 발명의 목적은 폴리올/이소시아네이트 혼합물 중 기포핵 생성을 개선하여 미세공을 갖는 스크린을 사용할 필요가 없도록 하고, 또한 발포제로서 이산화탄소를 사용하여 제조한 폴리우레탄 발포체 중에 충전제의 사용을 가능하게 하는 것이다.

본 발명의 구체적인 한 목적은 상압으로 팽창하기 이전의 압력이 최소인, 즉 기포 생성기 (종래 제안된 바에 따른 천공판 또는 스크린)의 압력 유지 용량에 최소한의 제한이 행해지는, 발포제로서 이산화탄소를 사용한 폴리우레탄 발포체의 제조 방법을 제공하는 것이다.

상술한 종래 제안된 바에 따르면, 기포핵 생성은 폴리올/이소시아네이트 혼합물이 압력 유지 장치를 통과하면서 일어난다. 기포핵 생성은 혼합물이 이산화탄소로 과포화되어야 할뿐만 아니라 (즉 우세 압력이 평형 용액 압력 미만임) 고전단률의 생성을 필요로 한다. 이러한 고전단률은 압력 유지 장치 내의 천공의 주변부에서만 일어난다. 충분히 많은 수의 균일한 기포핵을 생성하기 위해, 따라서 매우 좁은 천공, 예컨대 직경 50 ㎛ 이하의 천공을 선택하거나, 압력 유지 장치를 수 개의 천공판의 다발로서 설계하여 혼합물에 고전단률을 간헐적으로 수차례 가하는 것이 필요하다. 이렇게 하여 직경 100 내지 120 ㎛의 구멍을 갖는 5 내지 7 개의 적층된 스크린으로 고품질의 발포체를 제조할 수 있다. 그러나, 매우 작은 스크린 구멍 직경이나 다수의 적층된 스크린의 어느 것도 폴리올/이소시아네이트 혼합물에 충전제를 함께 사용하는 것이 바람직하지 않다. 압력 유지 장치 내의 혼합물의 체류 시간에 적합한 수의 적층된 스크린을 사용하여, 약 200 ㎛의 구멍 직경을 갖는 천공판을 사용하려는 시도는 일반적으로 현대적인 조건하에 상업적으로 더 이상 사용할 수 없는 발포체 품질을 야기하였다.

노즐 통과시 폴리올에 충분히 큰 압력 강하가 일어난다면 용해된 이산화탄소를 함유하는 폴리올 내에 충분한 수의 기포핵이 생성될 수 있다는 것을 드디어 발견하였다. 형성된 기포핵의 수는 노즐 통과시 압력 강하에 좌우된다. 노즐 통과시 압력 강하가 용해된 이산화탄소의 평형 용액 압력의 5 배 이상에 상응하는 경우폴리우레탄 발포체 제조를 위한 충분한 수의 기포핵이 생성된다. 폴리올에 대한 기초 실험이 수행되었다. 샘플은 이소시아네이트 및 폴리올/이소시아네이트 혼합물에 적용된다.

이러한 관찰을 이용하여, 상압으로의 팽창으로부터 기포핵 생성을 분리할 수 있다.

따라서 본 발명은 이산화탄소를 함유한 폴리우레탄 반응성 혼합물을 이산화탄소의 평형 용액 압력보다 높은 압력으로부터 상압으로 급격히 팽창시키고, 용해된 이산화탄소가 방출하면서 액상 폴리우레탄 반응성 혼합물이 발포하며, 발포된 혼합물을 기판에 가한 후 경화시켜 블록 발포체를 형성하는, 폴리우레탄 블록 발포체의 제조 방법을 제공하며, 상기 방법은 이산화탄소를 초기에 이산화탄소의 평형 용액 압력보다 실질적으로 높은 압력하에 반응성 혼합물, 또는 폴리올 및 이소시아네이트 중 1 종 이상의 성분에 완전히 용해시키고, 이어서 압력을 평형 용액 압력에 근사한 압력으로 감소시키고 소량의 이산화탄소가 방출하면서 평형 용액 압력 미만으로 감소시켜 기포 미세 분산액을 형성하고, 적절한 경우 이산화탄소를 함유하는 성분을 다른 성분들과 혼합하고, 방출된 이산화탄소를 완전히 재용해시키지 않고 상압으로 급격히 감압시키는 것을 특징으로 한다.

제 1 감압 이전의 평형 용액 압력보다 실질적으로 큰 압력의 크기는 제 1 감압 도중 생성되는 기포핵의 숫자를 결정한다. 균일하고 작은 기포의 블록 발포체를 제조하기 위해, 용해된 CO₂의 비율에 따라 액상 폴리올/폴리이소시아네이트 혼합물 1 cm³당 약 100,000 내지 200,000의 기포핵을 생성하는 것이 필요하다. 이는 일반적으로 제 1 감압 이전의 압력이 용해된 이산화탄소의 평형 용액 압력의 5 배를 초과하는 경우이다. 제 1 감압 이전의 압력은 바람직하게는 용해된 이산화탄소의 평형 용액 압력의 8 내지 15 배이어야 한다. 압력 조절의 기술적 어려움과는 별개로, 압력의 상한은 없으며, 압력이 높을수록 생성되는 블록 발포체 중 기포는 더 작다.

원칙적으로, 제 1 감압은 폴리올, 이소시아네이트 및 이산화탄소가 혼합된 후 수행될 수 있으며, 이어서 폴리올 및 이소시아네이트의 혼합용 장치가 높은 압력 하에 작동되어야 한다.

따라서, 이산화탄소는 높은 압력 하에 폴리올 중에 용해되는 것이 바람직하며, 이산화탄소를 함유하는 폴리올 성분은 혼합실 내로 감압하에 도입되어 이소시아네이트와 혼합된다. 감압은 바람직하게는 조절가능한 니들 밸브의 형태인 단순한 감압 밸브를 통과시켜 수행될 수 있다. 밸브를 통과할 때의 높은 속도로 인해, 폴리올/이산화탄소 혼합물의 압력은 일시적으로 평형 용액 압력 미만으로 감소되고, 동시에 생성된 고전단률에 의해 기포핵이 생성된다.

혼합실 내의 압력은 폴리올/이소시아네이트 혼합물 중 이산화탄소의 평형 용액 압력에 근사한 압력으로 유지된다. 이산화탄소를 함유한 폴리올이 이소시아네이트와 혼합되므로, 이산화탄소 농도는 혼합 성분의 비율로 혼합됨에 따라 감소한다. 이소시아네이트와 혼합되기 전까지, 혼합실로 주입된 이산화탄소를 함유한 폴리올은 안정한 기포핵을 형성하기에 충분한 시간 동안 이소시아네이트 중의 이산화탄소의 평형 용액 압력 미만의 압력이다. 다시 말해서 이산화탄소로 과포화된다. 안정한 기포핵, 즉 재용해되는 경향을 방지하기 위한 표면 장력에 충분한 직경을 갖는 기포핵을 형성하는데 요구되는 일반적인 기간은 10^-4내지 10^-2초이다.

제 1 감압이 폴리올과 이소시아네이트가 혼합된 후 수행된다면 충분히 긴 시간 동안 압력이 평형 용액 압력 미만으로 되도록 주의하여야 한다. 이는 적절하게 설계된 라발 (Laval) 노즐로 달성될 수 있다.

제 1 팽창 후 압력은 폴리올/이소시아네이트 혼합물 중에 용해된 이산화탄소의 평형 용액 압력에 가능한 한 근접해야 하며, 즉 기포핵이 재용해하도록 평형 용액 압력보다 충분히 높지 않아야 하며 응집하는 경향이 있는 기포 크기로 기포핵이 성장하도록 평형 용액 압력보다 충분히 낮지 않아야 한다.

바람직하게는, 평형 용액 압력은 0.5/t 바아 (여기서, t는 제 1 감압과 제 2 감압 사이에 경과된 초 단위의 시간임)의 Δp의 차이 미만의 압력만큼 초과되어야 한다. 제 1 감압 및 제 2 감압 사이에 필요한 시간은 제 1 및 제 2 감압 장치 사이의 장치 (혼합실 및 배관)의 부피 및 폴리올/폴리이소시아네이트 혼합물의 처리량에 따라 결정된다. 상기 시간은 통상적으로 0.5 내지 6 초, 바람직하게는 2 내지 4 초이다.

제 1 및 제 2 감압 사이의 평형 용액 압력 미만으로 감소되는 압력의 양은 바람직하게는 평형 용액 압력의 5 ％ 미만, 특히 바람직하게는 3 ％ 미만, 보다 특히 바람직하게는 2 ％ 미만이어야 한다. 이 경우 기포핵 직경은 평형이 조절되는 경우에도 100 ㎛ 미만으로 유지되어 기포핵은 실질적으로 응집되지 않는다.

따라서, 폴리올 100 중량부에 대해 4 중량부의 이산화탄소를 함유하고 평형 용액 압력이 약 5 바아인 폴리올/이소시아네이트 혼합물의 경우, 압력은 통상적으로 평형 용액 압력보다 ± 0.1 바아 이내이어야 한다. 상이한 품질의 원료 내의 이산화탄소의 상이한 용해도 및 특정 장치 조건으로부터 변동이 일어날 수 있다.

따라서, 본 발명의 본질적인 특징은 제 1 및 제 2 감압 사이의 폴리올/이소시아네이트 혼합물의 압력의 민감한 조절 및 유지이다. 이는 여러 방법으로 달성할 수 있으며, 하나의 가능성은 제 1 감압을 위한 감압기를 통해 평형 용액 압력을 유지하는 것으로 이루어진다. 또 다른 가능성은 성분들의 질량 유속을 조절하여 주어진 장치 조건 하에 제 1 및 제 2 감압 사이의 평형 용액 압력을 확보하는 것이다. 평형 용액 압력은 바람직하게는 제 2 감압을 위한 가변 압력 유지 용량의 감압기를 사용하여 확보할 수 있다.

본 발명은 또한,혼합물의 흐름 방향을 가로지르는 하우징 유출구에서 분리 간격이 0.1 내지 0.3 mm로 조절가능한 두 개의 평행한 천공판을 포함하고, 천공판은 일정한 피치의 균일한 천공 격자를 갖고, 두 개의 격자는 서로에 대해 주기의 절반으로 오프셋되어 있으며, 하류 천공판의 구멍 밀도는 1 cm²당 1.5 내지 5이고, 상류 천공판의 자유 단면적은 천공판의 전체 단면적을 기준으로 1.5 내지 4 ％이며, 하류 천공판의 자유 단면적은 천공판의 전체 단면적을 기준으로 10 내지 30 ％인 것을 특징으로 하는, 가압하에 용해된 이소시아네이트 및 임의로는 충전제를 함유한 폴리올/폴리이소시아네이트 혼합물을 발포시키기 위한 압력 유지 장치를 제공한다.

압력 유지 장치는 바람직하게는 각각이 삼변형 또는 사변형의 천공 격자를 갖는 두 개의 천공판으로 형성된다.

또한, 압력 유지 장치는 바람직하게는 육각형의 천공 격자를 갖는 상류 천공판과 삼각형 격자를 갖는 하류 천공판으로 형성되며, 상류 천공판의 구멍 밀도는 따라서 하류 천공판의 밀도의 2 배이다. "상류" 및 "하류"는 천공판 사이의 분리 간극에 관련된다.

특히 바람직하게는, 하류 천공판 내의 관통공은 흐름 방향으로 원뿔형으로 넓어지며, 특히 천공판의 배출구, 즉 판의 밑면이 날카로운 연부로 형성되어 흐름 중 공간이 형성되지 않도록 한다.

도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위한 장치를 개략적으로 나타낸 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 방법의 작동 도중 압력과 농도의 관계를 기초적으로 나타낸 것이다.

도 3은 본 발명에 따라 사용할 수 있는 제 2 감압 장치를 나타낸 것이다.

도 4는 제 2 감압 장치의 바람직한 실시 양태를 구체적으로 나타낸 것이다.

도 1은 예를 들어 핀 혼합기의 형태로 나타낸 폴리올과 이소시아네이트를 혼합하기 위한 혼합기 (1)을 나타낸다. 용해된 이소시아네이트를 함유한 폴리올은 라인 (24)를 통해 혼합기의 한 측면으로 공급된다. 폴리올은 용해된 이산화탄소의 평형 용액 압력의 5 배 이상, 예를 들어 30 내지 150 바아의 압력이다. 폴리올은 감압 밸브 (25)를 통해 감압하에 혼합기로 도입된다.

이산화탄소는 예를 들어 정류 혼합기 (23) 내에 폴리올과 액상 이산화탄소를 펌프 (21)과 펌프 (22)를 통해 공급하여 폴리올에 용해시킬 수 있다. 폴리올은 미분 충전제, 예를 들어 멜라민 수지를 함유할 수 있다. 예를 들어 발포 안정제와 같은 첨가제가 라인 (24)를 통해 폴리올에 공급될 수 있다. 이소시아네이트는 펌프 (31)에 의해 라인 (34)를 통해 혼합기 (1)로 도입된다. 다른 첨가제도 라인 (15) 및 라인 (16)을 통해 혼합실로 도입될 수 있다. 혼합 후에 수득된 이산화탄소를 함유한 폴리올/이소시아네이트 혼합물은 이어서 혼합기 (11) 내의 압력을 확보하는 제 2 압력 유지 장치 (11)을 통해 대기압으로 팽창된다. 본 발명에 따라, 혼합기 (11) 내의 압력은 라인 (24)를 통해 공급되는 폴리올/이소시아네이트 혼합물 중 이산화탄소의 평형 용액 압력과 거의 동일해야 한다. 압력 조절을 위해, 혼합기의 배출구 또는 압력 유지 장치 (11) 내에 압력 게이지를 제공하여 감압 밸브 (25) 또는 제 2 압력 유지 장치 (11) (조절가능한 제 2 압력 유지 장치를 사용하는 경우)를 우세 압력의 함수로서 조절할 수 있다. 압력 조절의 별법 또는 추가로, 혼합기 (1)과 제 2 압력 유지 장치 (11) 사이에 점검창 (12)를 제공하여 폴리올/이소시아네이트 혼합물을 관찰할 수 있다. 폴리올/이소시아네이트 혼합물은 바람직하게는 2 ％ 미만의 용해된 이산화탄소로 형성된 작은 발포체 기포로 인해 바람직하게는 약간 혼탁하여야 한다. 점검창 (12)는 바람직하게는 이산화탄소를 함유하는 폴리올/이소시아네이트 혼합물이 사이를 흐르는 두 개의 평행한 유리판으로 이루어진다. 그의 한 면을 조명하고 광전자 검출기로 다른 한 면에서 분산광을 측정하고, 측정된 신호를 압력 유지 장치 (25) 및(또는) (11)의 조절에 사용한다.

도 2는 본 발명에 따른 장치의 통과시 압력의 변화를 정량적으로 나타낸 것이다. 점선은 장치의 다양한 부분의 유압 (Pa)를 나타낸다 (참조 번호는 도 1과 같음). 파선은 용해된 이산화탄소의 평형 용액 압력 (Pe)를 나타낸다. 라인 (24) 내의 우세 유압은 평형 용액 압력의 5 배 이상이다. 이산화탄소를 함유한 폴리올은 감압 장치 (25)를 통해 라인 (24)로부터 혼합실 (1)로 주입된다. 노즐 (25) 통과시의 높은 속도로 인해, 압력은 일시적으로 평형 용액 압력 미만으로 감소되어 많은 수의 기포핵을 생성한다. 본 발명에 따르면 혼합실 (1) 내의 유압은 이소시아네이트와의 혼합시 이산화탄소의 희석에 따라 약 1.5 내지 1.8 배로 라인 (24) 내의 평형 용액 압력보다 낮은 평형 용액 압력과 거의 동일해야 한다. 이산화탄소를 함유한 폴리올이 혼합기로 유입될 때 이소시아네이트와 아직 혼합되지 않았기 때문에, 평형 용액 압력은 혼합시까지 유압보다 크고, 따라서 노즐 (25) 내에 생성된 기포핵은 이들의 직경이 예를 들어 10 ㎛를 초과할 때까지 최초로 성장할 수 있다. 제 2 팽창 장치 (11)로 통과시, 유속으로 인해 유압은 일시적으로 급격히 강하하고 압력 유지 장치 (11)을 통과한 후 대기압에 도달하며, 아직 용해된 이산화탄소의 벌크가 방출된다. 혼합실 (1) 내의 우세 압력이 폴리올/이소시아네이트 혼합물 중의 용해된 이산화탄소의 평형 용액 압력과 거의 동일하다는 것은 본 발명의본질적인 특징이다. 평형 용액 압력을 초과하는 모든 압력은 감압 밸브 (25)에서 생성된 기포핵이 혼합물이 압력 유지 장치 (11)을 통과하기 전에 재용해될 정도로 크지 않아야 하며, 다른 한편으로 유압은 바람직하게는 용해된 이산화탄소의 2 ％ 이상이 방출되지 않도록 평형 용액 압력보다 너무 작지 않아야 한다.

도 3은 본 발명에 따라 바람직하게 사용할 수 있는 조절가능한 압력 유지 용량을 갖는 압력 유지 장치를 나타내며, 혼합기로부터의 유입 라인 (10)에 연결된 하우징 (2)로 이루어진다. 하우징 (2) 내에는 상부 천공판 (3)과 하부 천공판 (4)가 조절가능한 간극 (5)를 사이에 두어 배치되어 있다. 천공판 (3) 내의 천공으로부터 천공판 (4) 내의 천공으로의 흐름의 단면적, 따라서 압력 유지 용량은 간극 (5)의 높이를 조절하여 변화된다. 당업자는 간극 (5)의 높이를 변화시킬 수 있는 다수의 가능한 방법을 숙지하고 있다. 예로서 나타낸 도면에서, 상부 천공판 (3)은 스크류 (32)에 의해 액체가 새지 않도록 하우징부 (31)에 고정된다. 하부 천공판 (4)는 스크류 (42)에 의해 유지 고리 (41)에 고정된다. 유지 고리 (41)은 하우징 (2)에 나사로 고정된 플랜지 (51)로 고정된다. 볼 베어링 또는 롤러 베어링 (52)에 의해, 플랜지 (51)은 유지 고리 (41)에 대해 회전하여 간극 (5)의 높이를 변화시킬 수 있다. 이는 플랜지 (51)과 맞물린 전기 구동 장치 (53)에 의해 수행될 수 있다.

도 4는 도 3의 천공판 (3) 및 (4)의 일부를 보다 자세히 나타낸 것이다. 도 4a는 축 방향에서 본 천공판의 평면도이며, 도 4b는 도 4a의 A-A의 단면을 나타낸다. 상부 및 하부 천공판 (3) 및 (4)는 각각 균일한 격자로 배열된 천공 (31) 및(41)을 갖고, 두 개의 천공 격자는 주기의 절반으로 오프셋된다. 도면에 나타낸 정사각 격자가 바람직하다. 두 격자의 구멍 밀도는 1 cm²당 약 1.5 내지 4 구멍이어야 한다. 상부 천공판 (3)의 개방 단면적, 즉 모든 구멍 (31)의 자유 단면적은 바람직하게는 천공판의 전체 면적의 1.5 내지 4 ％이다. 하부 천공판의 통로의 자유 면적, 즉 구멍 (41)의 합은 바람직하게는 천공판의 전체 단면적에 대해 12 내지 30 ％이다. 천공판 사이의 간극 (5)의 높이는 바람직하게는 0.1 내지 0.3 mm 사이로 조절가능하다.

구멍 (41)은 바람직하게는 측면을 향한 원뿔형, 특히 바람직하게는 판 밑의 흐름 중 공간이 형성되지 않도록 겹쳐진 원뿔형으로 천공되며, 여기서 폴리올/이소시아네이트/이산화탄소 혼합물이 배출된다.

또한, 간극 (5)에 인접한 이들의 측면에서, 구멍 (31) 및 (41)은 바람직하게는 각각 경사진 연부 (33) 및 (43)을 가져서 폴리올/이소시아네이트/이산화탄소 혼합물의 유입 및 배출을 돕는다.

통상적으로, 천공판을 통한 폴리올/이소시아네이트/이산화탄소 혼합물의 처리량 또는 주어진 처리량에 대한 천공판의 크기는 하부 천공판 (4) 내의 구멍 (41)을 통한 통과 속도가 1 내지 3 m/초가 되도록 선택할 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 조절가능한 압력 유지 장치의 천공판의 또 다른 바람직한 실시 양태를 나타낸다. 상부 천공판 (3)은 구멍 (31)을 갖는 균일한 육각형 천공 격자를 갖는다. 하부 천공판 (4)는 구멍 (41)을 갖는 동일한 간격의 균일한삼변형 천공 격자를 갖는다.

두 개의 천공판은 천공 격자가 서로에 대해 주기의 절반으로 오프셋되어 각각의 배출공 (41)이 간극 (5)에서 유입공 (31)로 둘러싸이도록 배열된다. 이로써 간극 (5) 내의 배출공 (41)에 대한 더욱 균일한 흐름이 달성된다.

Claims (18)

1. 이산화탄소를 함유한 폴리우레탄 반응성 혼합물을 이산화탄소의 평형 용액 압력 보다 높은 압력으로부터 상압으로 급격히 팽창시키고, 용해된 이산화탄소가 방출하면서 액상 폴리우레탄 반응성 혼합물이 발포하며, 발포된 혼합물을 기판에 가한 후 경화시켜 블록 발포체를 형성하는 폴리우레탄 블록 발포체의 제조 방법에 있어서, 이산화탄소를 초기에 이산화탄소의 평형 용액 압력보다 실질적으로 높은 압력하에 반응성 혼합물, 또는 폴리올 및 이소시아네이트 중 1 종 이상의 성분에 완전히 용해시키고, 이어서 압력을 평형 용액 압력에 근사한 압력으로 감소시키고 소량의 이산화탄소가 방출하면서 평형 용액 압력 미만으로 감소시켜 기포 미세 분산액을 형성하고, 적절한 경우 성분들을 혼합하고, 방출된 이산화탄소가 완전히 재용해되기 전에 상압으로 급격히 감압시키는 것을 특징으로 하는 폴리우레탄 블록 발포체의 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 압력이 실질적으로 평형 용액 압력의 5배를 초과하는 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 평형 용액 압력보다 실질적으로 높은 압력으로부터 평형 용액 압력에 근사한 압력으로의 제 1 감압이 노즐에 의해 수행되어 고속 흐름 및 고전단률을 생성하는 방법.
4. 제 3 항에 있어서, 노즐이 조절가능한 환상의 슬롯이 설치된 노즐 (니들 밸브)의 형태로 설계된 것인 방법.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 고압하에 폴리올 성분중에 이산화탄소를 용해시키고, 폴리올 성분을 혼합기에 주입하여 이소시아네이트 성분과 혼합하고, 압력을 반응성 혼합물에서 평형 용액 압력에 근사한 압력으로 감소시키고, 반응성 혼합물을 혼합기에서 배출시킨 후 상압으로 팽창시키는 방법.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 제 1 감압과 제 2 감압 사이의 시간 간격이 0.3 내지 6 초인 방법.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 평형 용액 압력에 근사한 압력이 평형 용액 압력을 0.5 /t 바아 (여기서, t는 제 1 감압과 제 2 감압 사이의 초 단위의 시간 간격임)의 Δp 값 미만의 압력만큼 초과하는 방법.
8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 평형 용액 압력에 근사한 압력이 평형 용액 압력보다 5 ％ 미만의 압력만큼 감소되는 방법.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 제 2 감압 이전에 압력을 측정하여 조절하는 방법.
10. 제 9 항에 있어서, 성분들의 질량 유속을 조절하여 제 2 팽창 이전에 압력을 조절하는 방법.
11. 제 9 항에 있어서, 상압으로의 감압이 조절가능한 압력 유지 용량 (일정한 질량 유속을 기준으로 함)을 갖는 압력 유지 장치 내에서 수행되며, 제 2 감압 이전에 압력 유지 장치의 압력 유지 용량을 조절하여 압력을 조절하는 방법.
12. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 반응성 혼합물이 미분 충전제를 함유하는 방법.
13. 혼합물의 흐름 방향을 가로지르는 하우징 유출구에서 분리 간격이 0.1 내지 0.3 mm로 조절가능한 두 개의 평행한 천공판을 포함하고, 천공판은 일정한 피치의 균일한 천공 격자를 갖고, 두 개의 격자는 서로에 대해 주기의 절반으로 오프셋되어 있으며, 하류 천공판의 구멍 밀도는 1 cm²당 1.5 내지 5이고, 상류 천공판의 자유 단면적은 천공판의 전체 단면적을 기준으로 1.5 내지 4 ％이며, 하류 천공판의 자유 단면적은 천공판의 전체 단면적을 기준으로 10 내지 30 ％인 것을 특징으로 하는, 가압하에 용해된 이산화탄소 및 임의로는 충전제를 함유한 폴리올/폴리이소시아네이트 혼합물을 발포시키기 위한 압력 유지 장치.
14. 제 13 항에 있어서 천공판의 관통공이 분리 간극을 향해 경사진 연부를 갖는 압력 유지 장치.
15. 제 14 항에 있어서, 상류 천공판의 연부 경사가 0.2 내지 0.5 mm의 곡률 반경에 상응하는 압력 유지 장치.
16. 제 13 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 하류 천공판의 천공이 압력이 가해지지 않는 측면상에 겹쳐진 원뿔형으로 확장되어 있는 압력 유지 장치.
17. 제 14 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서, 두 개의 천공판이 모두 삼변형 또는 사변형의 천공 격자를 갖는 압력 유지 장치.
18. 제 14 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서, 상류 천공판이 육각형 천공 격자를 갖고 하류 천공판이 삼각형 천공 격자를 갖는 압력 유지 장치.