NO143769B - Anordning for toerking av naturgjoedsel. - Google Patents

Description

Fremgangsmåte for fremstilling av polyuretanskum i ett trinn.

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for fremstilling av poly-ur.etanskum.

Flere fremgangsmåter er blitt utviklet til fremstilling av uretanskum av stiv,

halvstiv og bøyelig type. Av særlig interesse er det såkalte «one-shot» system etter hvilket de kjemiske bestanddeler blandes under relativt høye trykk i et blandehode som

fordeler reaksjonsblandingen til en form eller til et endeløst transportbånd på hvilket blandingen ekspanderes til en plate av skum eller «bun». Et slikt system er beskrevet i U.S. patent Re. 24 514.

Hittil har det vært antatt at «one-shot» prosessen fordrer at reaksjonskom-ponentene føres inn i blandekammeret ved relativt høye trykk for å oppnå tilstrekkelig blanding av bestanddelene før blandingen overføres til formene eller til trans-portbåndet. Ved en slik høytrykksanord-ning vil trykket være fra 56 til 370 kg/cm2 og muligens så høyt som ca. 1000 kg/cm2. Anvendelsen av høye trykk krever natur-ligvis relativt kostbart utstyr. I et lav-trykks-system kan standard gjengede fit-tings brukes sammen med standard pum-peanordninger, hvorved det oppstår mindre lekkasje, hvilket resulterer i mer effektiv anvendelse av råmaterialer og. ve-sentlige besparelser på grunn av mindre produksjonstap (eller arbeidstid). Dette fordrer alt sammen en betraktelig kortere vedlikeholdstid enn den en «one-shot» prosess medfører.

Foreliggende oppfinnelsen angår en

forbedret fremgangsmåte for fremstilling

av polyuretanskum av forskjellig tetthet, fra en polyol og et aromatisk polyisocyanat hvor polyolen først blandes med en eller flere katalysatorer og et blåsemiddel, f. eks. et flyktig flytende blåsemiddel, slik at det dannes en forblanding, hvoretter for-blandingen innføres i et blandekammer sammen med polyisocyanatet hvoretter den derved dannede blanding føres inn i en beholder for fullførelse av reaksjonen mellom polyolen. og isocyanatet for dannelse av et porøst polyuretanskum. Det særegne ved denne fremgangsmåte består i at forblandingen av polyol med katalysator og blåsemiddel utføres ved at polyolen føres inn i strømmen av katalysator og blåsemiddel under en vinkel av 90° til denne, samt at både den nevnte forblanding og sammenblandingen av forblanding med polyisocyanat utføres under et trykk som ligger over atmosfæretrykket men under ca. 10,5 kg/cms (målt).

Oppfinnelsen illustreres ved de ledsa-gende tegninger, i hvilke: Fig. 1 viser skum-maskinen skjematisk. Fig. 2 viser et blandekammer delvis i

snitt og delvis i oppriss.

Fig. 3 viser et forblandekammer delvis

i snitt og delvis i oppriss.

Fig. 4 viser en plantegning av en del av

forblandekammeret fra fig. 3.

Fig. 5 viser en ventil for polyisocyanater delvis i snitt og delvis i oppriss.

Dannelsen av uretanskum omfatter en exotherm reaksjon mellom polyoler av polyester- eller polyeter type og et polyisocyanat i nærvær av et blåsemiddel, katalysatorer og overflate-aktive midler. I en-kelte tilfeller kan blåsemiddelet være vann rom reagerer med polyisocyanatet under dannelse av carbondioksyd. Det er denne gassutvikling som forårsaker at det under reaksjonen dannes en cellestruktur. Det er også mulig å benytte en lavtkokende flyktig forbindelse som for eksempel et klorert-fluorert hydrocarbon.

Ved kommersielle prosesser anvendes hyppigst somi polyisocyanat blandinger i forholdet 80/20 eller 65/35 av 2,4- og 2,6-isomerene av toluendiisocyanat. Den foreliggende oppfinnelsen innskrenker seg imidlertid ikke til anvendelsen av disse iso-cyanatene, ethvert annet passende polyisocyanat kan benyttes. Typiske eksempler på slike forbindelser er n-fenylendi-isocy-anat, p,p'-difenyl diisocyanat, p,p'-difenyl-metan diisocyanat, p-fenylen diisocyanat og lignende samt blandinger av disse. Som regel brukes 80/20 eller 65/35 blandingene av toluendi-isocyanater siden disse er kom-mersielt lett tilgjengelige i en kvalitet som ikke varierer særlig. Harpikskomponenten er fortrinnsvis et av polyolene med mole-kylarvekt fra 300 til 4500 eller blandinger av disse. Det er oppnådd tilfredsstillende resultater ved bruk av dioler og trioler av polyeter- og polyester-typene hvis mole-kylarvekter ligger i det nevnte området. Katalysatorer som med hell er blitt an-vendt er tertiære aminer og/eller tinn-or-ganiske forbindelser, blant annet trietyl-nmin. trietylendiamin, n-etylmorfolin, n-metylmorfolin, 2,2,1-diazobicyclooktan, tinn(II)-oktoat, tinn(II)oleat, dibutyltinn-diacetat, dibutyltinndi(2-etylheksoat). og d.ibutyltinndilaurat. Sammen med de fire-verdige tinnforbindelsene, er det ønskelig å anvende høyredreiende vinsyre for å hindre nedbrytning av det resulterende skum.

Det er ønskelig å bruke et overflateak-tivt middel som siliconolje sammen med de andre komponentene for å oppnå skum med relativt homogene egenskaper. Forskjellige pigmenter og f arvestoff er kan også tilsettes for å farve materialet eller drøye det, dersom dette skulle være ønskelig.

Fig. 1 på tegningene, som illustrerer de viktigste fordeler ved den foreliggende oppfinnelse, viser skjematisk en skum-maskin (10) som er i stand til å avgi skum med en hastighet på 23 til 45 kg pr. minutt. Maskinen (10) omfatter flere lagertanker eller trykkbeholdere ( 11—16) beregnet til å inneholde forskjellige flytende reaksjons-komponenter som f. eks. polyolharpiks, katalysatorer, blåsemidler, polyisocyanater og et løsningsmiddel som vil bli beskrevet

nøyere nedenfor. Lagertankene 11, 12, 15 og 16 er forsynt med fleksible rør 17—20 som er tilsluttet et forblandekammer (23) montert på blandehodet (25) mens tankene 13 og 14 er forsynt med fleksible rør henholdsvis 26 og 27, som er direkte tilsluttet blandehodet (25).

Blandehodet (25) er innrettet til å be-vege seg på tvers over et transportbånd, en form eller en annen beholder på vanlig måte og tømme reaksjonsblandingen over i en slik beholder hvor reaksjonen mellom polyolet og polyisocyanatet fullføres under dannelse av en skum-«bun». Skummet kan deretter overføres med en rulletransportør eller lignende til en ovn som oppvarmes med fjern-infrarødt element hvorved «kummet herdes. Skummet kan også luft-herdes på velkjent måte. Harpikset i tank 11 og polyisocyanatet i tank 14 som oppbevares under et dekke av nitrogen eller tørr luft for å eliminere størsteparten av vann-absorbsjonen, avmåles av rotasjonstrykk-pumper (29) og (30) som drives av veksel-strøms-motorer over varierbare hastighets-drev, eller av likestrøms-motorer. Ved bruk av likestrømsmotorer er disse forsynt med en indikator som viser omdreiningstallet pr. minutt slik at forholdet mellom, og ut-strømningen av hvert stoff kan innstilles og forandres relativt lett. Brukes en veksel-strømsmotor med varierbare hastighets-drev benyttes et tachometer for å angi pumpens omdreininger pr. minutt.

Katalysatoren, blåsemidler og lignende, oppbevares i tanker eller trykkbeholdere 12, 13, 15 og 16 og utstrømningen fra disse måles med en passende strømningsmåler av vanlig type. Måleren sørger for auto-matisk kompensering ved trykktap for å holde en konstant, justerbar hastighet på strømmen av tilsetningsmidler. Tankene 12 og 15 kan benyttes til katalysatorer mens tank 16 kan brukes for blåsemiddelet. Tanken eller trykkbeholderen 13 brukes til lagring av metylenklorid eller andre løsningsmidler, som lavtkokende, alifa-tiske og aromatiske hydrokarboner, selv om også forbindelser som karbontetraklorid kan anvendes. Løsningsmiddelet presses inn i blandehodet ved hjelp av trykket i trykkbeholderen 13.

Blandehodet (25) som er vist på fig. 2 omfatter flere innløpsåpninger 38, 39 og 40 samt en utløpsåpning 42 som står i forbindelse med et sentralt blandekammer 44 som innløpsåpningene munner ut i. Passende koblinger er festet til blandehodet som illustrert ved 45 og disse er tilsluttet direkte til de forskjellige deler som beskrevet tidligere. Akselen 48 rager ut over det sentrale blandekammer 44 og er tettet mot i dette med en tetningsanordning som inn-« tegnet generelt ved 49.

Til innløpskammeret 40 er tilknyttet et forblande-kammer 23 som er vist på fi-gurene 3 og 4 i hvilket det foretas en blanding av vannet, katalysatorene og/eller blåsemidlene samt harpikskomponenten før denne forblanding eller harpikskata-lysatorblanding blandes med polyisocyanatet., Forblandekammeret omfatter en boring 50 og flere innløpsåpninger 51—55 som rtår i forbindelse med boringen 50 med aksial innføring til dette. Nok en åpning 56 fører inn til boringen 50 i en retning som i alminnelighet er loddrett på boringens akse slik at strømmen fra åpningen 56 fanger opp strømmen fra åpningene 51—55 i forblandekammeret. Til åpningen 56 er røret 17 fra polyolharpikstanken tilsluttet mens rørene 18, 19 og 20 står i forbindelse med åpningene 51, 52 og 53 for innføring av katalysatorer og blåsemidler. De øvrige åpninger 54 og 55 kan når de ikke er i bruk, plugges. Ellers kan disse nyttes til innføring av farveløsninger, luft-strøm eller flytende løsninger som over-flateaktive midler og lignende som brukes ved fremstilling av skum med spesielle egenskaper. Brannsikrings-, bakteriosta-tiske- eller farvestabiliserende midler kan f. eks. blandes med harpiks-katalysator-blandingen i forblande-kammeret. Disse ekstra åpningene kan også benyttes dersom det er nødvendig med flere katalysatorer.

Forblandekammerets utløpsåpning 60 er festet med gjengeforbindelse til innløps-åpningen 40 på blandehodet. På tvers av boringen 50 er det anbragt en luftpåvirket magnet- og tettnings-anordning samt en aksel 61 som i enden har en tetningsplugg 62 av et plaststoff som f. eks. Teflon eller lignende. En ringformet flens 64 i støpe-godset 65 holder pluggen 62 i tett inngrep når akselen 61 beveges av magnetstyrings-mekanismen. En hylse 68 er tett forbundet med støpegodset 65 ved hjelp av en tetningsring 71 og en stoppeskive 72. Akselen 61 er tettet mot hylsen 68 på kjent måte ved pakningen 73.

Til åpningen 38 er en polyisocyanat-ventil tilsluttet som vist i detalj på fig. 5, for å oppnå kontroll med strømmen av iso-cyanat inn i blandehodet. Ventilen omfatter et matningsrør 74 som er festet til en flens 75 ved sveising eller lignende som vist ved 76. Denne sammenkobling er festet til ventil-legemet 78 ved bolter eller på annen egnet måte. En tetningsring 79 er lagt mellom flensen 75 og ventil-legemet for å gi tett forbindelse.

Ventil-legemet 78 har en sentral boring 80 i hvilken det er anbragt en tetningsanordning for akselen 83 som har en endetapp av plast 85. Plasttappen kan være av et polytetrafluoretylenprodukt som sel-ges under varemerket Teflon. Boringens ende har på den indre overflaten skrue-gjenger 86 for tilkobling av stengningsanordningens sete 88.

En tetningsring 89 av Teflon eller lignende er lagt mellom ventil-legemet 78 og setet 88 og tjener som tetning mellom de to sammengjengede deler.

Stengningsanordningens aksel 83 drives av en magnetstyrt luftventil 90 som er skrudd inn i ventil-legemet 78 som angitt. Rundt akselen 83 mellom ventilen 90 og legemet 78 er det anbragt en ringformet tetning 92 av Teflon éller lignende mens ventilen er forsynt med pakning som antydet ved 93 for å opprettholde tetning mellom akselen og kammeret 80.

Løsningsmiddelventilen, som er koblet til åpningen 39 på blandehodet 25 har den samme konstruksjon og virkningsmekanis-me som polyisocyanat-ventilen på fig. 5. I motsetning til polyisocyanat-ventilen har setedelen 88 en avskrånet overflate slik at når plast-tappen 85, i stengt stilling, er anbragt i setet, er frontpartiet 94 av tappen nesten i flukt med fronten 96 av setedelen.

Ved bruk av skum-maskinen på fig. 1 er det mulig å fremstille enten et fleksibelt, et halvstivt eller et stivt skum. Harpikset i tanken 11 ledes inn i forblande-kammeret 23 gjennom åpningen 56 samtidig med inn-føringen av blandingen av katalysatorer og blåsemiddel fra tankene 12, 15 og 16 i blandekammeret gjennom åpningene 51, 52 og 53. Siden disse væskestrømmene treffer harpiks-strømmen i rett vinkel i forblandekammerets boring 50 foregår det her en relativt effektiv forblanding av katalysatorer, blåsemidler og harpiks. Denne harpiks-katalysatorblanding forlater forblandekammeret gjennom utløpsåpningen 60 siden den magnetstyrte luftventil har be-veget tetningspluggen 62 ut fra setet 64. I det blandingen kommer inn i blandehodet 25 ledes polyisocyanatet inn gjennom innløpsåpningen 38. Turbulensen som oppstår når de to væskestrømmer møtes, kom-binert med blandingen ved rotering av rø-reanordningen 46 resulterer i effektiv blanding av harpiks-katalysator-blanding og polyisocyanatet i det sentrale blandekammer 44. Denne blanding slippes ut fra blandehodet gjennom utløpsåpningen 42 over i en egnet form eller transportør.

Som tidligere nevnt er blandehodet anbragt på tvers over en form som beveges

nær hodet som regel loddrett på blande-

hodets arbeidsretning.

Ved å foreta en forblanding av polyol-

harpikset med blåsemiddel og katalysator,

er det mulig å benytte relativt lave trykk ved fremstilling av fleksibelt skum. Ved fremstilling av et skum med volumvekt i området fra 17,6 til 32 kg/m3 er f. eks. tilfredsstillende resultater oppnådd med et trykk på 3,5 til 7 kg/cm2 (målt)..Utmålin-

gen av de forskjellige komponenters meng-

de skjer under kontroll av den roterende trykkpumpe (rotary positive displacement pump) og av strømningsmåleren som tid-

ligere beskrevet.

Dersom det er nødvendig med spyling

ved overgang fra et fleksibelt til et stivt skurn1, ledes et egnet løsningsmiddel gjen-

nom en løsningsmiddelventil som beskre-

vet ovenfor, inn i blandehodet. Som siste utvei kan blandekammeret også spyles med harpikset. løsningsmiddelbeholderen og ventilen er da unødvendige. Siden harpiks-katalysatorblandingen i forblandehodet ikke har vært utsatt for polyisocyanat, er det ikke nødvendig å spyle dette kammer,

da det her ikke vil skje noen reaksjon.

Det skal bemerkes at både løsnings-middelventilen, toluendi-isocyanat-venti-

len og forblande-kammerhodet er slik kon-

struert at tetningsanordningene går i flukt med blandehodets innside og således for-

hindrer at nevneverdige mengder reak-sjonskomponenter blir tilovers i det sen-

trale kammer 44 på blandehodet 25.

Det følgende er et typisk eksempel på

en blanding som kan anvendes ved frem-

stilling av et fleksibelt skum etter «one-

shot» metoden under anvendelse av det tidligere beskrevne utstyr:

Ved bruk av denne blanding oppbeva-

res n-etylen-morfolin, dibutyltinn og Sili-

con, sammenblandet på en tank, mens van-

net, trietylendiamin og vinsyre oppbevares i en annen tank. Dersom andre katalysa-

torer eller tilsetningsmidler blir brukt, kan flere tanker og rørledninger tas i bruk.

Disse flytende blandinger føres inn gjen-

nom forblandingshodet som da må ha et tilstrekkelig antall innløpsåpninger.

I det ovenfor angitte eksempel, er

vann brukt som blåsemiddel, men det er mulig å bruke andre stoffer i tillegg til dette f. eks. klorert-fluorerte forbindelser som triklormonofluormetan med et koke-

punkt på 23,8°C, diklordifluormetan med et kokepunkt på —5,8°C og sym-diklortetra-

fluorethan med et kokepunkt på 3,6°C. An-

dre flyktige forbindelser som koker ved omgivelsenes temperatur eller som kan danne gasser ved reaksjonsblandingens temperatur før gelatineringen av skummet finner sted, kan også anvendes. Blåsemid-

delet bør i alminnelighet være nesten full-

stendig fordampet før gelatineringen inn-

trer for å hindre at skummet sprekker på

grunn av den ekspanderende gass.

Av beskrivelsen vil det fremgå at denne

apparatur gjør det mulig å fremstille uretanskum av «one-shot» stiv-, halvstiv-

eller fleksibel-type under anvendelse av trykk på mellom atmosfæretrykk og 10,5

kg/cm2 (målt) fordi harpikset og kataly-

satorer forblandes før innføringen i det sentrale blandekammer. Det er imidlertid fordelaktig å utføre reaksjonen ved et re-

lativt lavt trykk, helst på mellom atmo-

sfæretrykk og 3,5 kg/cm2 (målt).

Det er dessuten underforstått at de klorert-fluorerte hydrokarbon-blåsemidler kan blandes med polyisocyanatet før dette ledes inn i blandehodet, selv om det kan inntre forhold som gjør en slik forblan-

ding vanskelig på grunn av håndteringen av den resulterende blanding.

Det er fordelaktig å kunne anvende et lavtrykksystem på grunn av det lavere pro-

duksjonstap ved en slik prosess enn ved høytrykksprosesser av den tidligere nevnte type, beskrevet i U.S. Re 24 514 som fører til lekkasje i og dermed kostbare repara-

sjoner av høytrykkspumpeanordningen.

Claims (1)

1. Fremgangsmåte ved fremstilling i ett-

   trinn av polyuretanskum av en polyol og et aromatisk polyisocyanat hvor polyolen først blandes med en eller flere katalysatorer og et blåsemiddel, f. eks. et flyktig flytende blåsemiddel, slik at det dannes en for-blanding, hvoretter for-blandingen innføres i et blandekammer sammen med polyisocyanatet hvoretter den derved dannede blanding føres inn i en beholder for fullførelse av reaksjonen mellom polyolen og isocyanatet for dannelse av et porøst polyuretanskum, karakterisert ved at for-blandingen av polyol med katalysator og blåsemiddel utføres ved at polyolen føres inn i strømmen av katalysator og blåsemiddel under en vinkel av 90° til denne samt at både den nevnte for-blanding og sammenblandingen av for-blanding med polyisocyanat utføres under et trykk som ligger over atmosfæretrykket men under ca. 10,5 kg/crn^ (målt).