METODO PARA PRODUCIR UN ARTICULO MOLDEADO QUE COMPRENDE UNA CAPA DE POLIURETANO NEBULIZADA
MEMORIA DESCRIPTIVA
La presente invención concierne a un método para producir un artículo que comprenda al menos una capa de poliuretano, en dicho método una mezcla de reacción de poliuretano es suministrada bajo presión a una boquilla de nebulización, en la boquilla la mezcla de reacción es acelerada pasándola a través de uno o más canales en donde el flujo de la mezcla de reacción logra un área de sección transversal mínima medida perpendicular al flujo de la mezcla de reacción, la mezcla de reacción acelerada es nebulizada, con una cantidad pre-determinada de energía cinética, a través de una abertura de nebulización afuera de la boquilla de nebulización sobre una superficie para producir dicha capa de poliuretano y se deja curar la mezcla de reacción. Se describe un método tal en EP-B-0 303 305 y en EP-B-0 389 014. En el método conocido una capa pelicular de poliuretano elastomérico que muestra un espesor mayor que 0.3 m'm, y preferiblemente un espesor de entre 0.5 y 2 mm, es producida por nebulización de una mezcla de reacción de poliuretano estable a la luz por medio de una boquilla de nebulización de dos componentes sin aire de conformidad con un patrón de nebulización predeterminado. La mezcla de reacción es nebulizada más particularmente
afuera de la boquilla en forma de una película que define un cono hueco. La nebulización de la mezcla de reacción es controlada de modo que está
película caiga aparte en gotículas que tengan un diámetro volumétrico medio (M.V.D., médium volume diameter), determinado de conformidad con AST E 799-81 , de al menos 100 µ?t?, y preferiblemente de al menos 500 pm. La superficie del molde sobre el cual es nebulizada la mezcla de reacción puede ser la superficie de un molde complejo, diseñado por ejemplo para producir la película de un tablero de instrumentos y que muestra en particular cavidades estrechas y/o socavones. De conformidad con EP-B-0 303 305 rociar la mezcla de reacción de modo que las gotículas de tamaño promedio mínimo mencionado son formadas en una cierta distancia de nebulización ofrece la ventaja de que la mezcla de reacción puede ser nebulizada desde distancias variables sin causar diferencias importantes en la densidad y en otras propiedades físicas tales como el color de la capa formada. Esto es, por supuesto, especialmente importante cuando la capa de poliuretano ha sido nebulizada en moldes complejos que muestran cavidades estrechas de modo que la distancia de nebulización no se puede conservar constante. Un inconveniente de los métodos conocidos, y en particular de las boquillas de nebulización usadas en la presente, es que en la práctica hay un límite inferior para el gasto mínimo al cual la mezcla de reacción puede ser nebulizada. Este límite inferior es determinado por medio de dimensiones mínimas de la boquilla que son factibles en práctica y por el gasto mínimo de la mezcla de reacción requerida para obtener un patrón de nebulización
estable. Las dimensiones mínimas de la boquilla de nebulización son determinadas en particular por medio de las áreas de sección transversal mínimas de la trayectoria del flujo de la mezcla de reacción requerida para evitar la obstrucción de la boquilla, por ejemplo cuando se forman cristales en mezclas de reacción muy viscosas. Especialmente el tamaño de la sección transversal del canal o canales en los que la mezcla de reacción es acelerada, es crítica. Estos canales definen el área de sección transversal mínima de la trayectoria del flujo a través de la boquilla. Como se ilustra en el Ejemplo 1 de EP-B-0 303 305 una boquilla que muestra 4 ranuras o canales de 0.5 x 0.5 mm en el inserto los cuales están distribuidos en la boquilla para acelerar la mezcla de reacción y para crear el movimiento de turbulencia requerido de la mezcla de reacción en la cavidad de las boquillas antes de nebulizarla afuera de la boquilla, puede ser usada para nebulizar la mezcla de reacción a un gasto de 25 g/seg. No obstante, como se ilustra en el Ejemplo 2, para reducir el gasto de la mezcla de reacción a 10 g/seg, solamente dos ranuras o canales pueden ser previstas en el inserto, cuyas dimensiones han sido además reducidas a 0.3 x 0.3 mm. Es claro que el riesgo de obstrucción es creciente en dichas ranuras estrechas y que el uso de solamente dos ranuras puede tener un efecto negativo sobre la homogeneidad del patrón de nebulización. A fin de ser capaces de nebulizar capas de poliuretano más finas y/o capas de poliuretano de un espesor más uniforme, en particular también en cavidades del molde estrechas de un molde complejo en donde la mezcla
de reacción es nebulizada desde una pequeña distancia de nebulización, es posible nebulizar la mezcla de reacción a un gasto suficientemente pequeño. Para este pequeño gasto, el patrón de nebulización sería aún suficientemente homogéneo y estable. Además, el pequeño gasto se lograría sin tener que reducir las dimensiones del canal o canales en donde la mezcla de reacción es acelerada en un grado tal que es inaceptable que se presenten problemas de obstrucción. La solución ofrecida por medio de la presente invención para resolver este problema consiste en que el flujo de la mezcla de reacción logra en el canal o canales en donde la mezcla de reacción es acelerada un área de sección transversal mínima total de S mm2, siendo S un valor más pequeño que 1.0, y preferiblemente más pequeño que 0.9, porque la mezcla de reacción es nebulizada a través de la boquilla a un gasto de entre 10 x S y 80 x S g/seg, por gramo de mezcla de reacción, una cantidad de 0.05 a 2.5 mmoles de un gas presurizado es nebulizada junto con la mezcla de reacción a través de dicha abertura de nebulización afuera de la boquilla para incrementar la energía cinética de la mezcla de reacción que es nebulizada a fuera de la boquilla. Debido al área de sección transversal relativamente pequeña del canal o canales en donde la mezcla de reacción es acelerada, la mezcla de reacción puede ser nebulizada a un gasto relativamente pequeño. Este gasto puede ser adicionalmente reducida por la adición del gas a la mezcla de reacción antes de que la mezcla de reacción sea nebulizada a fuera de la
boquilla ya que la adición de gas presurizado aumenta la energía cinética de la mezcla de reacción y facilita a sí lograr un patrón de nebulización estable con un gasto más pequeño de la mezcla de reacción. En comparación con las boquillas de atomización de aire o boquillas de atomización auxiliadas por aire existentes, el gas presurizado es añadido de conformidad con la presente invención solamente en cantidades relativamente pequeñas de modo que las gotículas de mezcla de reacción no reciban demasiada energía cinética y la capa de mezcla de reacción nebulizada sobre la superficie del molde no sea perturbada, o al menos no demasiado, por el flujo de gas y la mezcla de reacción rociada a fuera de la boquilla. Dichas cantidades bajas de gas son posibles debido al hecho de que la mezcla de reacción es nebulizada a un gasto más alto que un gasto mínimo a través del canal o canales en los que es acelerada. Una diferencia esencial con el método descrito en las Patentes Europeas anteriormente descritas es por consiguiente que, en vez de nebulizar solamente la mezcla de reacción, esta mezcla de reacción es nebulizada junto con un gas presurizado a través de la abertura de nebulización afuera de la boquilla. Los inventores de la presente encontraron que cuando se reduce el gasto de la mezcla de reacción a través de la boquilla puede mantenerse un mismo patrón de nebulización estable por adición de un gas a la mezcla de reacción para compensar la cantidad más pequeña de mezcla de reacción. Por un mismo patrón de nebulización se quiere decir que las gotículas son de un tamaño substancialmente igual y son
nebulizadas con una cantidad substancialmente igual de energía cinética. Estas dos propiedades son importantes para ser capaz de lograr una capa de poliuretano con características, en particular con un color, una densidad y/o propiedades mecánicas, que son substancialmente independientes de la distancia de nebulización. De conformidad con la invención, es esencial que la cantidad de mezcla de reacción nebulizada por unidad de tiempo y por área superficial del canal o canales, así como también la cantidad de gas presurizado suministrado a la boquilla, esté en un intervalo predeterminado. Realmente, cuando se rocían cantidades de mezcla de reacción más altas por área superficial y por unidad de tiempo, el bajo gasto deseado no puede ser obtenido sin reducir el tamaño de dicho canal o canales en un grado tal que serán obstruidos o que no puedan prolongarse en la práctica. Por otro lado, cuando se nebulizan, cantidades más pequeñas de mezcla de reacción, se requiere demasiado gas para formar un patrón de nebulización estable de modo que la mezcla de reacción recibe demasiada energía cinética y/o es atomizada en gotículas demasiado pequeñas. Cuando se produce una capa pelicular de poliuretano visible, dicha alta cantidad de energía cinética y dichas gotículas de tamaño pequeño darán como resultado variaciones en el color y la densidad cuando se nebuliza desde una distancia de nebulización variable. Aún cuando se han aplicado primero un recubrimiento denominado en-molde como capa de acabado sobre la superficie del molde, se presentan problemas cuando la mezcla de reacción ha sido nebulizada desde una corta distancia de nebulización. Realmente, debido a la alta cantidad de energía
cinética, la mezcla de reacción, que es nebulizada sobre la superficie del molde será insuflada aparte por la fuerza de la mezcla de reacción que es nebulizada sobre la superficie del molde de modo que no sea posible obtener un espesor uniforme. El recubrimiento en-molde puede aún ser dañado por el impacto de la mezcla de reacción especialmente cuando se usa uno plano en vez de un patrón de nebulización de tres dimensiones. La nebulización un recubrimiento de poliuretano por atomización de aire ya ha sido descrita en US-A-3 923 253. En contraste a la presente invención, el material de poliuretano es acelerado en un canal, más particularmente en el espacio anular alrededor del impulsor cilindrico, que tiene un área de sección transversal relativamente grande de modo que una cantidad relativamente grande de has tiene que ser inyectada en la boquilla para acelerar la mezcla de reacción dejando el canal anular alrededor del impulsor de modo que será nebulizada cuando deja la boquilla. Un método similar se describe en US-A-4 646 162 usando una boquilla que tenga una abertura de nebulización con un diámetro de 1.5 mm. En los ejemplos dados en esta Patente U.S., el material de poliuretano fue atomizado a través de la boquilla a un gasto de 420 g/min por medio de 350 I de aire por minuto, es decir, por un lote más gas que en el método de conformidad con la presente invención. La boquilla se conservó no obstante a una distancia suficiente de la superficie para ser recubierta, más particularmente a una distancia de 0.3 a 0.8 m. En una modalidad preferida del método de conformidad con la
invención, el flujo de la mezcla de reacción en la boquilla es dividida en al menos dos, preferiblemente en al menos tres, y más preferiblemente en al menos cuatro canales en donde la mezcla de reacción es acelerada. Una ventaja de estas modalidades que puede obtenerse un patrón de nebulización homogéneo o más uniforme. En una modalidad adicionalmente preferida del método de conformidad con la invención, dicho gas presurizado es añadido a la mezcla de reacción antes de que esta mezcla de reacción sea acelerada por uno o más canales, y preferiblemente después de que los componentes de reacción de la mezcla de reacción han sido mezclados en un mezclador dispuesto corriente arriba de la boquilla. Una ventaja de estas modalidades que el gas presurizado y la mezcla de reacción son acelerados hasta una velocidad similar en dicho canal o canales de modo que el gas presurizado pueda ser usado de una manera óptima para incrementar la energía cinética de la mezcla de reacción. Esto quiere decir que una cantidad más pequeña de gas es necesaria para lograr un patrón de nebulización estable de modo que la mezcla de reacción pueda ser nebulizada con menos energía cinética sobre la superficie del molde. En una modalidad preferida del método de conformidad con la invención, se controla la cantidad predeterminada de energía cinética de la mezcla de reacción que es nebulizada afuera de la boquilla, controlando el gasto de la mezcla de reacción y/o dicha cantidad de gas, de una manera tal que la mezcla de reacción es nebulizada afuera de la boquilla en la forma de
gotículas que tienen un diámetro volumétrico medio, determinado de conformidad con ASTM E 799-81 , mayor que 50 ¡sm o en la forma de una película que se aparta en dichas gotículas a una distancia de la boquilla. Se encontró que variaciones en el color, la densidad y/o las 5 propiedades mecánicas de la capa de poliuretano nebulizada como una consecuencia de una distancia de nebulización variable puede ser reducida considerablemente o aún evitada cuando se nebuliza la mezcla de reacción de esta manera. Cuando la mezcla de reacción es nebulizada en la forma de una película afuera de la boquilla, la boquilla puede aún conservarse a una í o distancia de la superficie del molde más pequeña que la altura de la porción de película del patrón de nebulización, es decir, la mezcla de reacción puede aún alcanzar la superficie del molde en la forma de una película. En una modalidad adicionalmente preferida del método de conformidad con la invención, la cantidad predeterminada de energía cinética 15 de la mezcla de reacción que es nebulizada afuera de la boquilla es controlada, controlando el gasto de la mezcla de reacción y/o dicha cantidad de gas, de una manera tal que la mezcla de reacción sea nebulizada afuera de la boquilla en la forma de gotículas que tengan un diámetro volumétrico medio, determinado de conformidad con ASTM E 799-81 , más pequeño que 0 500 µp?, preferiblemente más pequeño que 200 pm y más preferiblemente más pequeño que 00 µ??, o en la forma de una película se aparta en dichas gotículas a una distancia de la boquilla. Debido al hecho de que el tamaño de gotículas no es
determinado solamente por el gasto de la mezcla de reacción sino que también por el gasto del gas añadido a la misma, el tamaño de gotícula puede conservarse mejor bajo control en el método de conformidad con la presente invención. Por medio del uso de tamaños de gotícula controlado mejor y más pequeño, el tamaño de las burbujas de aire que están encerradas en la capa de poliuretano puede reducirse y las propiedades mecánicas pueden ser mejoradas y de modo que sea también posible reducir el espesor de la capa de poliuretano sin crear manchas "débiles" y aún perforaciones de la capa. El espesor de la capa de poliuretano puede ser reducida por ejemplo a un espesor de 0.6 mm o aún más pequeño, en particular a un espesor más pequeño que 0.5 mm. La producción de capas de poliuretano finas no da como resultado solamente ahorro de material sino que también aumenta el efecto de una capa alveolar opcional que puede ser aplicada contra el reverso de la capa de poliuretano (película) para proveerla con el denominado "toque blando". Una ventaja adicional de nebulizar la mezcla de reacción en la forma de gotículas más pequeñas y mejor controladas es que una capa muy fina de poliuretano puede ser nebulizada por el paso de la boquilla de nebulización de modo que la boquilla de nebulización pueda pasar más de una vez sobre un lugar sin producir una adherencia local, o en otras palabras de modo que haya más grados de libertad para el movimiento de la boquilla de nebulización convirtiendo así en más fácil la programación del robot de nebulización. En una modalidad ventajosa del método de conformidad con la invención, el gas es añadido a la mezcla de reacción desde una fuente de gas
que suministra el gas a un número constante de moles por unidad de tiempo. De esta manera, puede evitarse un flujo de mezcla de reacción líquida en el ducto de gas, por ejemplo, cuando el flujo de la mezcla de reacción a través de la boquilla es impedido por una obstrucción en la trayectoria de flujo ya que una obstrucción tal crearía inmediatamente un incremento de la presión del gas. Las ventajas y particularidades adicionales de la invención serán obvias a partir de la siguiente descripción de algunas modalidades particulares del método de conformidad con la invención. Esta descripción es dada solamente a manera de ejemplo ilustrativo y no se pretende limitar el alcance de la invención como se define en las reivindicaciones anexas. Los numerales de referencia usados en la descripción se refieren a los dibujos en donde: Figura 1 , es un diagrama esquemático que muestra el principio de la nebulización de una mezcla de reacción de poliuretano sobre una superficie de un molde de conformidad con la presente invención; Las Figuras 2 y 3 son dibujos esquemáticos de modalidades variantes del dispositivo de nebulización comprendido en el diagrama de la Figura 1 ; La Figura 4, muestra esquemáticamente una vista en alzado lateral de un patrón de nebulización preferido de la mezcla de reacción, más particularmente de un cono hueco de mezcla de reacción afuera de la boquilla de nebulización. La Figura 5, muestra esquemáticamente una vista de la sección
transversal a través de la cabeza de mezclado del dispositivo de nebulización ilustrado en la Figura 1 ; La Figura 6, muestra una vista del plano superior sobre una boquilla de nebulización que puede ser usada en el método de conformidad con la invención; La Figura 7, es una vista de la sección transversal, tomada a lo largo de la línea IV-IV en la Figura 6; Las Figuras 8 a 10 son vistas similares a la vista de la Figura 7 pero que ilustran modalidades vanantes de la boquilla de nebulización ilustrada en la Figura 7; Las Figuras 1 1 a 13 son respectivamente una vista del plano superior, una vista en alzado lateral y una vista de la parte inferior sobre la punta central de las boquillas ilustradas en las Figuras 7 a 9; y Las Figuras 14 a 16 son respectivamente una vista del plano superior, una vista en alzado lateral y una vista de la parte inferior sobre la punta central de la boquilla ilustrada en la Figura 10. La presente invención concierne a un método para producir un artículo moldeado que comprende al menos una capa de poliuretano. Esta capa de poliuretano se logra por nebulización de una mezcla reactiva de componentes que producen poliuretano, llamada en la presente una mezcla de reacción de poliuretano. Esta mezcla es obtenida usualmente por mezcla de dos componentes, es decir un componente isocianato y un componente poliol, aunque es posible usar más de dos corrientes de componentes. La
mezcla de reacción de poliuretano nebulizada preferiblemente no contiene solventes, o solamente una pequeña cantidad de solventes, en particular menos de 10 % en peso, más particularmente menos de 5 % en peso, de modo que la mezcla de reacción, cuando es nebulizada, tiene una viscosidad relativamente alta. La capa de poliuretano nebulizada puede ser una capa alveolar. Esta capa alveolar se logra por adición de agentes de insuflación químicos y/o físicos a la mezcla de reacción. Más preferiblemente, el método de conformidad con la presente invención es, no obstante aplicado para nebulizar una capa de poliuretano que tenga una densidad promedio superior a 300 g/l, preferiblemente mayor que 400 g/l y mayormente se prefiere más de 600 g/l. La capa de poliuretano puede ser una capa de poliuretano rígida pero es preferiblemente una capa de poliuretano elastomérica flexible, en particular una denominada película de poliuretano que tenga preferiblemente un espesor promedio en el intervalo de 0.1 a 3 mm, preferiblemente 0.3 a 2 mm. En la práctica, especialmente a fin de producir una parte interior acondicionada para vehículos automotrices de modo que un tablero de instrumentos, un panel de puerta, una consola, etc. una capa de refuerzo rígida es aplicada detrás de dicha capa pelicular y, entre ambas capas preferiblemente una capa alveolar intermedia. Como se describe en EP-B-0
642 41 1 , es posible producir la capa de refuerzo rígida y la capa alveolar intermedia por nebulización de una mezcla de reacción de poliuretano. Aunque esto puede también hacerse de conformidad con la presente
invención, la descripción adicional se dará con referencia a la nebulización de una película de poliuretano flexible. Las mezclas de reacción para nebulizar una película de poliuretano tal se describen por ejemplo en EP-B-0 379 246. Estas mezclas de reacción son preparadas por mezcla de un componente isocianato y de un componente poliol inmediatamente antes de nebulizar la mezcla de reacción. El componente isocianato está basado en isocianatos alifáticos a fin de lograr una película de poliuretano estable a la luz. En la práctica, no obstante, es también posible nebulizar una película de poliuretano que no sea estable a la luz. En la mezcla de reacción para dichas películas, se hace uso de poliisocianatos aromáticos más reactivos. Puesto que no son estables a la luz, una capa de pintura puede aplicarse sobre cada una de las películas ya sea después de haber producido la película o bien por aplicación de la capa de pintura como un recubrimiento en-,molde sobre el cual es nebulizada la mezcla de reacción para la película. El principio básico para nebulizar la mezcla de reacción de poliuretano se ilustra en la Figura 1. En una primera etapa, los dos componentes, es decir el componente poliol e isocianato, son dosificados desde los tanques agitadores 1A y 1 B, por medio de las bombas 2A y 2B, son calentados a la temperatura deseada, en una segunda etapa, en los intercambiadores de calor 3A y 3B antes de ser mezclados en una pistola de nebulización móvil 4, provista con una boquilla de nebulización 5. Desde esta boquilla de nebulización la mezcla
de reacción es nebulizada de conformidad con un patrón de nebulización predeterminado sobre la superficie del molde 6. Después de haber curado la mezcla de reacción, la capa de poliuretano 9 formada puede ser retirada de la superficie del molde 6, opcionaimente después de haber aplicado una o más capas adicionales sobre el reverso de la capa de poliuretano nebulizada. Como se explicó antenormente en la presente, la capa de poliuretano no tiene que ser necesariamente nebulizada sobre una superficie del molde sino que puede también ser nebulizada contra otra capa del artículo moldeado que va a ser producido. Cuando se nebuliza la mezcla de reacción viscosa afuera de la boquilla de nebulización 5, se logra un patrón de nebulización que consiste usualmente de una película 7 la cual, después de una cierta distancia d de por ejemplo 0.5 a 20 cm, cae aparte en gotículas 8. La nebulización de la mezcla de reacción, en particular la energía cinética de la mezcla de reacción que deja la boquilla, es controlada preferiblemente de manera tal que esta mezcla de reacción es nebulizada afuera de la boquilla ya sea directamente en la forma de gotículas 8 que tienen un diámetro volumétrico medio, determinado de conformidad con ASTM E 799-81 , mayor que 50 pm, o en la forma de una
película 7 que se aparta de dichas gotículas 8 a una distancia de la boquilla 5. La nebulización de la mezcla de reacción adicionalmente es preferiblemente controlada de manera tal que las gotículas 8 tienen un diámetro volumétrico medio más pequeño que 500 pm , preferiblemente más pequeño que 200 pm y más preferiblemente más pequeño que 100 pm. Cuando se nebuliza en
cavidades estrechas, es posible que la distancia de nebulización D sea más pequeña que la distancia d después de lo cual la película cae aparte en gotículas de modo que la mezcla de reacción alcanza la superficie del molde 6 en la forma de la película 7. La mezcla de reacción puede ser nebulizada en la forma de un abanico plano o en la forma de un cono elíptico o uno redondo el cual es preferiblemente hueco. Un patrón de nebulización conformado en cono hueco se ha ilustrado en la Figura 4 y se prefiere en vista del hecho de que la energía cinética de la mezcla de reacción nebulizada caen más rápidamente de modo que, cuando alcanzan la superficie del molde desde una misma distancia de nebulización, la mezcla de reacción tendrá menos energía cinética facilitando una nebulización de la capa de poliuretano 9 más uniforme. Un aspecto esencial del método de conformidad con la invención es que la energía cinética de la mezcla de reacción que es nebulizada afuera de la boquilla es incrementada por adición de un gas presurizado a la mezcla de reacción de modo que esta mezcla de reacción sea nebulizada junto con el gas presurizado, afuera de la boquilla 5. Una ventaja de la adición de gas es que el gasto de la mezcla de reacción a través de la boquilla puede ser reducido siempre que aún dé la energía cinética requerida para producir el patrón de nebulización deseado cuando de la boquilla. En la Figura 1 , una botella de gas 10 que contiene gas presurizado es conectada vía entubamiento 1 1 a la pistola de nebulización 4, más particularmente a la cabeza de mezclado 14 de la pistola de nebulización
4. El entubamiento 1 1 puede estar provisto con una válvula 13 que facilita el disparo del flujo de gas y que opcionalmente facilita reducir la presión del gas. Preferiblemente, un dispositivo de control de flujo está previsto en el entubamiento lo cual facilita asegurar un gasto constante del gas a la boquilla. De esta manera alguna mezcla de reacción puede tener afluencia en los canales de gas en la boquilla, una presión puede ser aumentada facilitando la insuflación de la mezcla de reacción otra vez afuera de los canales y para mantener un gasto de gas constante. Preferiblemente, el gas presurizado es preferiblemente gas nitrógeno, aunque pueden usarse otros gases tales como aire u oxígeno o una mezcla de gases. El gas presurizado puede ser almacenado en un estado líquido en la botella de gas y transferido a la boquilla. Preferiblemente el gas en la boquilla es convertido a su estado gaseoso. El gas es suministrado preferiblemente a la boquilla a una presión de entre 10 y 80 bares, más preferiblemente a una presión de entre 15 y 50 bares. En la modalidad de la pistola de nebulización en la Figura 1 , las corrientes de los dos componentes son llevadas juntas en la cabeza de mezclado 14 de la pistola de nebulización 4, son mezcladas adicionalmente en un mezclador conformado en barra 15 y son entonces nebulizadas por medio de la boquilla de nebulización 5. En una primera modalidad del método de conformidad con la invención, el gas presurizado puede ser añadido a la mezcla de reacción en la cabeza de mezclado 14 de la pistola de nebulización 4, es decir, antes de
que la mezcla de reacción, en este caso el gas presurizado, sea mezclada en el mezclador estático. Un ejemplo de una cabeza de mezclado 14 que facilita añadir gas presurizado a la mezcla de reacción como un tercer componente, se ilustra en la Figura 5. La cabeza de mezclado tiene primeramente un conector 54 para conectar el mezclador estático 15. Adicionalmente comprende una cámara de mezclado 50 provisto con una entrada 51 para el componente poliol y con una entrada 52 para el componente isocianato. Ambas entradas 51 , 52 pueden estar cerradas por medio de una válvula de bola. Para facilitar la adición de gas presurizado, la cámara de mezclado está provista con una entrada adicional 53 para el gas presurizado. Esta entrada es roscada de modo que un adaptador puede ser atornillado en ella para conectar el entubamiento del gas 11. En vez de inyectar el gas en la cámara de mezclado, de modo que se pueda considerar como una corriente del componente de adición, el gas presurizado podría también ser inyectado en la corriente de poliol o de isocianato. Aunque el gas presurizado puede ser inyectado en la mezcla de reacción antes de la mezcla actual del mismo en el mezclador 15, los inventores de la presente encontraron que una mezcla previa tal del gas puede reducir la densidad de la capa de poliuretano nebulizada- Cuando se desea una densidad mayor, el gas presurizado es por consiguiente preferiblemente inyectado en la corriente de la mezcla de reacción ya sea en el mezclador mismo (como se ilustra esquemáticamente en la Figura 2) pero más preferiblemente después de que la mezcla de reacción ha dejado el
mezclador, es decir, en la boquilla 5 misma (como se ¡lustra esquemáticamente en la Figura 3). La Figura 6 ¡lustra una primera modalidad de una boquilla de nebulización la cual está dispuesta para inyectar el gas presurizado en la corriente de mezcla de reacción que pasa a través de la boquilla. Esta boquilla de nebulización 5 comprende un alojamiento 16 que tiene un extremo tubular provisto con una rosca de tornillo interno 18 por medio de la cual puede atornillarse sobre el extremo distal del mezclador estático 15. El alojamiento 16 está provisto adicionalmente con una perforación longitudinal 19, que forma un canal final de suministro en una perforación transversal, más grande
20 que tiene un extremo abierto. La superficie interior de la perforación transversal 20 es de rosca de tornillo de modo que una pieza de nebulización
21 puede ser atornillada en esta perforación 20. la pieza de nebulización 21 es una pieza hueca, la cual está abierta en el fondo de modo que la pieza central 22 puede ser insertada en ella y la cual tiene una parte superior cerrada que se acopla con la parte superior de la pieza central 22, de modo que, cuando la pieza de nebulización es atornillada en la perforación 20 del alojamiento 16, la pieza central 22 es fijada en ella. Entre la parte superior y la pieza central 22 y la superficie interna 23 de la pieza de nebulización se forma una cavidad de salida 24 en la boquilla. Esta cavidad consiste de una parte cónica y de un canal cilindrico que se extiende a través de la parte superior de la pieza de nebulización para formar una abertura de nebulización 26 a través de la cual la mezcla de reacción es nebulizada afuera de la boquilla. Las dimensiones de
la parte cónica y del canal cilindrico 25, y la forma e inclinación de la superficie interna 23 de la pieza de nebulización pueden ser ajustadas en función del patrón de nebulización deseado. La pieza central 22 está dispuesta para inyectar la mezcla de reacción suministrada a través de la perforación longitudinal 19 bajo un ángulo en la cavidad de salida 24, de modo que sea sometida a un movimiento de turbulencia cuando pasa a través de la cavidad de salida y cuando es nebulizada a fuera de la boquilla.- Como se ilustra en las Figuras 1 1 a 13 la pieza central 22, consiste por ejemplo de una porción cilindrica 27 y de una porción truco cónica 28 adaptadas en la pieza de nebulización hueca 21 , la porción trunco cónica 28 que se adapte más particularmente contra la superficie interior cónica 23 de la pieza de nebulización 21. En la superficie superior trunco cónica se hacen cuatro ranuras 29. Cada una de estas ranuras
29 está conectada por una perforación cilindrica 30, que finaliza centralmente
en el lado del fondo de la pieza centra!, al canal de suministro 19 de modo que el flujo de la mezcla de reacción es dividido sobre las cuatro perforaciones
30 y ranuras 29. El área de la sección transversal del canal de suministro 19 es mayor que el área de la sección transversal total de las ranuras 29 de modo que al pasar la mezcla de reacción a través de las ranuras 29, la mezcla de reacción recibe una mayor velocidad o en otras palabras es acelerada. Las ranuras 29 forman así canales 29 a través de los cuales la mezcla de reacción es acelerada. La boquilla usada en el método de conformidad con la invención
comprende al menos uno, pero preferiblemente al menos dos, más preferiblemente al menos tres y más preferiblemente al menos cuatro canales 29 a través de los cuales la mezcla de reacción es acelerada antes de ser nebulizada a fuera de la boquilla. Más canales 29, facilitan lograr un patrón de nebulización más uniforme pero, mientras más canales 29 sean proporcionados, más pequeña tiene que ser el área de la sección transversal de estos canales. Preferiblemente, los canales 29 tienen cada uno un área de sección transversal, o un área de sección transversal mínima cuando el área de la sección transversal de los canales no sea constante, la cual es más pequeña que 0.6 mm2, y más preferiblemente mayor que 0.4 mm2. El área de sección transversal mínima de cada canal 29, es decir, el área de la sección transversal del canal medido donde la sección transversal del canal es mínima, puede ser tan pequeña como por ejemplo 0.085 mm2 pero sería preferible que sea mayor que 0.04 mm2. El área de sección transversal mínima de canales diferentes, es decir, la suma de las áreas de sección transversal mínima de los canales diferentes, serían preferiblemente mayores que 0.10 mm2, más preferiblemente mayores que 0.20 mm2, de modo que más canales puedan ser proporcionados para lograr un patrón de nebulización más estable. En las modalidades ¡lustradas, el flujo de la mezcla de reacción tiene lugar durante el área de la sección transversal completa de los canales 29 de modo que e! área de la sección transversal mínima de estos canales sea igual al área de la sección transversal mínima del flujo de la mezcla de reacción en estos canales.
En ei método de conformidad con la invención, el área de la sección transversal mínima total (= S mm2) del flujo de la mezcla de reacción en el canal o canales 29 deberá ser más pequeña que 1.0 mm2, preferiblemente más pequeña que 0.9 mm2 y más preferiblemente más pequeña que 0.7 mm2. De esta manera, aún con un gasto relativamente bajo de la mezcla de reacción a través de la boquilla, la mezcla de reacción recibe ya una considerable cantidad de energía cinética al pasar a través de estos canales 29. El gasto al cual es nebulizada la mezcla de reacción afuera de la boquilla estará situado preferiblemente en el intervalo de 1 a 25 g/seg, más preferiblemente en el intervalo de 1 a 13 g/seg y más preferiblemente en el intervalo de 2 a 10 g/seg. De conformidad con la invención, la mezcla de reacción es para ser nebulizada afuera de la boquilla a un gasto de entre 10 x S y 80 x S g/seg. Este gasto es preferiblemente más pequeño que 60 X S g/seg, más preferiblemente más pequeño que 50 X S g/seg y más preferiblemente más pequeño que 40 X S g/seg. Además, es preferiblemente mayor que 14 X S g/seg. Los conceptos descritos son boquillas de nebulización miniaturizadas que pueden ser insertadas en cavidades de moldes estrechas o pequeñas. Los conceptos de boquilla como se ¡lustra en las Figuras 6 a 10 son diseñados de tal manera que se minimiza el riesgo de obstrucción o aumento de los materiales en el sistema de canales. En la boquilla ilustrada en la Figura 7, se añade energía cinética adicional a la mezcla de reacción, la cual ha pasado a través de los canales
29 a fin de lograr el patrón de nebulización deseado. Esto se hace por inyección de gas presurizado desde la botella 10 a través de al menos una perforación 31 en la pieza de nebulización 21 en la cavidad de salida 24 de modo que el gas presurizado es nebulizado junto con la mezcla de reacción a través de la abertura 26 afuera de la boquilla. La perforación 31 es dirigida bajo un ángulo tal que el movimiento de turbulencia de la mezcla de reacción inyectada por las ranuras 29 también bajo un ángulo en la cavidad de salida 24, o en otras palabras la energía cinética de la misma, es incrementada. El gas presurizado es suministrado por una perforación 12 en una cavidad anular 32 prevista en la pieza de nebulización 21 al nivel de la perforación 31 , la perforación 12, final en una cavidad exterior de rosca de tornillo cilindrica 42
en donde un adaptador puede ser atornillado para conectar el entubamiento de gas 11 a la boquilla 5. De conformidad con la invención, se usa una cantidad relativamente pequeña del gas presurizado para incrementar la energía cinética de la mezcla de reacción, más particularmente solamente 0.05 a 2.5 mmoles de gas por gramo de mezcla de reacción. Para gas nitrógeno, estas cantidades corresponden a aproximadamente 1.4 a 70 mg de N2 por gramo de mezcla de reacción. Una ventaja de dichas cantidades más pequeñas de gas es que la energía cinética del gas que deja la boquilla a través de la abertura de nebulización no contribuye substancialmente a la cantidad total de energía cinética que llega sobre la superficie nebulizada. Preferiblemente, el gas presurizado es suministrado a la boquilla en una cantidad de al menos 0.075,
preferiblemente de al menos 0.15 mmoles por gramo de mezcla de reacción, siendo el gas presurizado preferiblemente suministrado a la boquilla de nebulización en una cantidad de menos de 1.5 mmoles por gramo de mezcla de reacción, más preferiblemente en una cantidad de menos de 1.1 mmoles por gramo de mezcla de reacción y más preferiblemente en una cantidad de menos de 0.75 mmoles por gramo de mezcla de reacción. A fin de usar la cantidad de gas presurizado más eficientemente para incrementar la energía cinética de la mezcla de reacción, el gas presurizado es añadido preferiblemente a la mezcla de reacción antes de que esta mezcla de reacción sea acelerada por el canal o canales 29. Como se explicó anteriormente, el gas presurizado es suministrado preferiblemente a la boquilla es decir, es preferiblemente añadido a la mezcla de reacción después de que se termina la etapa de mezclado. La Figura 8, ¡lustra una primera alternativa de la boquilla de nebulización 5 ilustrada en la Figura 7 en donde el gas presurizado que es añadido a la mezcla de reacción es acelerado en los canales o ranuras 29. En esta modalidad, una perforación 33 es prevista en el alojamiento 16 de la boquilla que termina en el canal de suministro 19. El entubamiento 1 es conectado a esta perforación 33, vía la cavidad exterior con rosca de tornillo 42, de modo que el gas presurizado es inyectado directamente en el flujo de la mezcla de reacción. A fin de lograr una mejor mezcla del gas en la mezcla de reacción, es posible proporcionar más perforaciones pero más pequeñas 33 que finalicen todas en otra localización en el canal de suministro 19.
En la Figura 9, se obtiene mejor mezcla de gas presurizado y mezcla de reacción por medio de dos piezas adaptadoras cilindricas, es decir una pieza adaptadora 34 para la mezcla de reacción y una pieza adaptadora 35 para el gas presurizado. Ambas piezas adaptadoras 34 y 35 tienen una perforación axial 36 y 37 y están apiladas una sobre la otra en una cavidad cilindrica en el alojamiento, situado en la parte inferior de la pieza central 22, de modo que las perforaciones 36 y 37 forman un canal final en las perforaciones 30 de la pieza central 22. Ambos adaptadores tienen adicionalmente una ranura anular circunferencial 38 y 39 que está conectada por las perforaciones 40, 41 a las perforaciones 36 y 67. En la parte inferior y entre las diferentes piezas adaptadoras y la pieza central, están previstos preferiblemente sellos planos, los cuales no obstante, no han sido ilustrados en la Figura 9 (tampoco han sido ilustrados en las Figuras 7 y 8 los sellos planos entre los diferentes componentes). En la modalidad de la Figura 9, la entrada del gas presurizado no es suministrada a la boquilla por medio del entubamiento 11 , sino que el entubamiento 1 1 está conectado a la cabeza de mezclado. La cabeza de mezclado contiene un canal de gas final en un canal co-axial 60 proporcionado alrededor del mezclador estático. Este mezclador estático está contenido en un tubo interior 61 sellado a una parte conectora 62 de la boquilla 5. El canal co-axial 60 está definido por un tubo exterior 63 sellado sobre una parte conectora 64 de la boquilla. La parte conectora 64 tiene un lado aplanado 65 de modo que se forma una cavidad la cual está, por un
lado, en comunicación con el canal 60 de gas co-axial y, por otro lado, vía una perforación 66 a la ranura anular 39 del adaptador más bajo 35. Las perforaciones 41 en el adaptador 35 están dirigidas bajo un ángulo tal que el gas presurizado es sometido a turbulencia en la perforación axial 37. Este gas turbulento fluye entonces desde la perforación 37 en la perforación 36 en donde la mezcla de reacción es inyectada desde el canal de suministro 19 y la ranura anular 38, a través de las perforaciones 40 las cuales están dirigidas bajo un ángulo similar a de las perforaciones 41 de modo que la mezcla de reacción sea sometida a turbulencia en la misma dirección que el gas presurizado. Debido a la turbulencia creada de esta manera, el gas presurizado y la mezcla de reacción son mejor mezcladas antes de ser suministradas a las ranuras 29. En la Figura 10, una buena mezcla de gas presurizado y de mezcla de reacción se logra por medio de una pieza adaptadora solamente, es decir solamente la pieza adaptadora 35 para el gas presurizado. En esta modalidad el gas presurizado es también suministrado a través de un canal co-axial 60 formado alrededor del tubo interior 61 del mezclador estático y el tubo exterior 63 del mismos. La parte conectora 64 para el tubo exterior 63 tiene también un lado aplanado 65 que forma una cavidad en donde la perforación 66 para el gas presurizado termina. El canal de suministro 19 para la mezcla de reacción es conectado al fondo de la perforación axial 37 en el adaptador 35 de modo que el flujo de la mezcla de reacción pasa ahora a través de esta perforación axial 37. En el adaptador 35, el gas presurizado es
inyectado a través de las cuatro perforaciones 41 en este flujo de mezcla de reacción. Se encontró que en esta modalidad la turbulencia en la mezcla de reacción no es necesaria y que la mejor mezcla puede ser obtenida por inyección del gas presurizado a través de las perforaciones radiales 41. La pieza de nebulización 21 y la pieza central 22 usadas en la modalidad de la Figura 10 tienen una forma que difiere un poco de la forma de las piezas central y de nebulización usadas en las modalidades previas. Como se ilustra en las Figuras 14 a 16, la pieza central 22 también consiste de una porción cilindrica 27 y una trunco cónica 28 que se adapta en la pieza nebulizadora hueca 21. Sin embargo una diferencia es, sin embargo que la pieza central 22 se acopla con su superficie superior plana la superficie superior interna plana 23 de la pieza nebulizadora 21 y la de la superficie superior de la pieza central están provistas con una porción ranurada cilindrica 67 en donde las ranuras 29, que ahora están provistas en la superficie superior plana de la pieza central, final. La mezcla de reacción es así dirigida a través de las ranuras 29 en una dirección que es substancialmente paralela a la superficie de la abertura de nebulización 26. La profundidad de las ranuras disminuye gradualmente hacia la porción ranurada 67 de modo que él área de la sección transversal de ésta logra un valor mínimo en el extremo corriente debajo de las ranuras 29, es decir en el extremo en donde terminan las ranuras en la porción ranurada 67. Esta porción ranurada en la pieza central 22 forma, junto con una pequeña cavidad cónica en la pieza nebulizadora 21 y el canal cilindrico 25 conducir a la
abertura de nebulización 26 la cavidad de salida 24. En las modalidades descritas anteriormente, los canales a través de los cuales la mezcla de reacción es acelerada están formados por ranuras separadas 29 en la pieza central 22, ninguna mezcla de reacción pasa a lo largo de lado cilindrico lateral de la pieza central. En otros conceptos de boquilla, la mezcla de reacción puede no obstante ser acelerada en un canal anular estrecho o cavidad formada entre la pared interior de una cavidad cilindrica y una pieza central cilindrica insertada en ella y que tenga diámetro un poco más pequeño que el diámetro interior de la cavidad cilindrica (ver por ejemplo la cavidad anular alrededor del impulsor de US-A-3 923 253, dicha cavidad anular tiene, sin embargo un área de sección transversal mayor que 1 mm2). Cuando la pieza central cilindrica tiene por ejemplo un diámetro de 5 mm, el diámetro interior de la cavidad cilindrica deberá ser por ejemplo más pequeña que 5.6 mm, al menos cuando la mezcla de reacción pasa la pieza central en la dirección axial. Sin embargo, es también posible que la mezcla de reacción sea inyectada lateralmente en el canal anular de modo que haga un movimiento espiral alrededor de la pieza central cilindrica y así es también sometida a turbulencia cuando deja el canal anular. En ese caso, el espacio entre la pieza central y la pared interior de la cavidad puede ser mayor ya que solamente el área de la sección transversal del flujo de la mezcla de reacción en este canal ha sido medida y es perpendicular al flujo de la mezcla de reacción. Además, la cavidad anular puede también estrecharse cónicamente hacia la cavidad de salida de modo que el área de la sección transversal
mínima en la salida de la cavidad anular tiene que ser considerada. Una ventaja del método de conformidad con la invención es que el patrón de nebulización puede ser mejor controlado ya que este patrón de nebulización no pude ser controlado solamente por ajuste del gasto de la
mezcla de reacción sino también por ajuste del gasto del gas presurizado. De esta manera, el tamaño de las gotículas de la mezcla de reacción nebulizada puede ser disminuido, en particular inferior a 100 µ?t?, sin tener un efecto negativo sobre la uniformidad de la capa nebulizada. Además, el robot programado para nebulizar la capa de poliuretano puede también ser programado para variar el gasto de la mezcla de reacción dependiendo de la distancia de nebulización. De la descripción anterior de algunas modalidades particulares de la invención, será claro que toda clase de modificaciones pueden ser aplicadas a ésta sin alejarse del alcance de la invención como se define en las reivindicaciones anexas. En particular es posible proporcionar un suministro adicional de gas presurizado a la boquilla, más particularmente para generar una "cortina de gas" alrededor de la mezcla de reacción nebulizada a fin de tener un control adicional de la forma del patrón de nebulización. Esto puede lograrse por insuflación del gas presurizado afuera de orificios de salida pequeños en la boquilla de nebulización de una manera como se ¡lustra por ejemplo en la Figura 20 de EP-B-0 303 305. La cantidad de gas insuflado de esta manera afuera de la boquilla, no es incluida en la cantidad de gas añadido a la mezcla
de reacción ya que no tiene ningún o solamente un mínimo efecto sobre la energía cinética de la mezcla de reacción nebulizada.
EJEMPLO
Por medio de una boquilla de nebulización en donde gas nitrógeno presurizado se mezcló de la misma manera en una mezcla de reacción de poliuretano como se ¡lustra en la Figura 10 se nebulizó una capa de poliuretano elastomérica flexible en un espesor de 0.7 mm sobre la superficie de un molde. El canal de suministro 19 de la mezcla de reacción tuvo un diámetro de aproximadamente 1 mm mientras que el área de la sección transversal mínima total de las cuatro ranuras 29, medida en su extremo corriente abajo, fue de aproximadamente 0.35 mm2. Cuando se nebulizó la mezcla de reacción a aproximadamente 8 g/seg y se inyectó gas nitrógeno a un gasto de aproximadamente 4 g/min, se obtuvo un patrón de nebulización estable y la capa de poliuretano nebulizada tuvo una densidad de aproximadamente 950 g/l. Cuando se usó una boquilla similar del arte previo, que no tuvo la posibilidad de suministro de gas, podría haberse logrado el mismo patrón de nebulización estable pero solamente con un gasto de la mezcla de reacción de aproximadamente 14 g/seg. Esto muestra que una muy limitada adición de gas presurizado facilita una reducción substancial del gasto de la mezcla de reacción y una mejor distribución de las gotículas de nebulización sobre la
superficie, da como resultado características peliculares optimizadas.