PL101732B1 - A method of shaping the outer surface of foamed polymer freely in one stage from liquid mixture - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób ksztaltowania powierzchni zewnetrznej polimeru spienianego w jed¬ nym etapie z cieklej mieszaniny.

Znana i szeroko rozpowszechniona technologia wytwarzania piankowych tworzyw sztucznych jest spienia¬ nie swobodne z cieklej mieszaniny przeprowadzane w jednym etapie. W ten sposób otrzymuje sie tzw. bloki piankowe-z miekkiej pianki poliuretanowej, które sa wytarzane z polioli o ciezarze czasteczkowym 250—700 zawierajacych 2-6 grup hydroksylowych lub czynny wodór i organicznych izocyjanianów zawierajacych co najmniej dwie wolne grupy izocyjanianowe w obecnosci srodków powierzchniowo-czynnych korzystnie silikonów o zmodyfikowanych bocznych lancuchach alifatycznych i katalizatorów, korzystnie trzeciorzedowych amin i/lub zwiazków cyny przy zastosowaniu dwutlenku wegla powstajacego przy reakcji izocyjanianu z woda i/lub innego srodka spieniajacego korzystnie trójfluorometanu. Pod swobodnym spienianiem rozumie sie tutaj to, ze powierzchnia górna mieszaniny reakcyjnej moze sie podnosic podczas spieniania bez mechanicznych przeszkód.

Wedlug tej technologii mozna przetwarzac tworzywa zarówno w sposób ciagly jak i nieciagly. W przypad¬ ku nieciaglego wytwarzania mieszanina reakcyjna jest wlewana do otwartej od góry formy a forma ta podczas spieniania wypelnia sie stopniowo tworzywem piankowym.

W urzadzeniach o dzialaniu ciaglym pod przemieszczajaca sie ruchem nawrotnym glowica mieszajaca, umieszczony jest przenosnik tasmowy przemieszczajacy sie w kieruku prostopadlym do kierunku ruchu nawrotnego, którego pierwszy odcinek jest ustawiony z niewielkim spadkiem. Na tasmie przenosnika montuje sie z tektury rodzaj koryta majacego prostokatny przekrój poprzeczny, w którym to korycie w trakcie spierria mieszanina reakcyjna na pierwszym odcinku tasmy splywa natomiast na poziomym odcinku tasmy przemieszcza sie tylko do przodu wraz z korytem.

W opisanych wyzej, przyjetych za klasyczne, urzadzeniach ksztalty i wymiary wytwarzanego bloku moga byc tylko czesciowo z góry ustalone. Wymiary bloku moga byc ustalane przy wytwarzaniu nieciaglym przez2 101 732 odpowiedni dobór wymiarów formy a przy ciaglym wytwarzaniu przez odpowiednia zmiane odleglosci pomiedzy bocznymi scianami koryta w kierunku poprzecznym do ruchu przenosnika wzglednie poprzez odpowiednie dobranie odleglosci pomiedzy elementami przecinajacymi. Wysokosc bloku moze byc w mniej lub bardziej dokladnym stopniu regulowana poprzez zmiane ilosci zalewanej do formy mieszaniny reakcyjnej w przypadku pracy o charakterze nie ciaglym, oraz przez odpowiednie zmienianie ilosci mieszaniny reakcyjnej wproadzanej do przemieszczajacego sie koryta w przeliczeniu na jednostke czasu i/lub przez modyfikowanie parametrów kinetyki reakcji. Przy urzadzeniach pracujacych w sposób ciagly wysokosc bloku moze byc zmieniana przy stalej ilosci mieszaniny reakcyjnej przypadajacej na jednostke czasu przez zmienianie szerokosci koryta wzglednie predkosci przemieszczania sie tasmy przenosnikowej. Wady te objawiajace sie znacznym rozrzutem wysokosci bloków zaostrza jeszcze fakt, ze przy klasycznych urzadzeniach mozna otrzymac tylko bloki o wybrzuszonej (wypuklej) powierzchni górnej. Otrzymane bloki, po odpowiedniej obróbce ostatecznej, przetwarzane sa na plyty lub arkusze poprzez rozcinanie lub przecinanie. W wyniku róznic wymiarowych wzglednie wypuklej powierzchni przy rozdzielaniu wystepuje $ 16-18% odpadów a przy scinaniu nawet 32-409L. Obniza to znacznie ekonomicznosc produkcji.

Sposoby opracowane w celu wyeliminowanie tych niedogodnosci opieraja sie na stwierdzeniu, ze do powstania wypuklej powierzchni górnej dochodzi w wyniku znanych wreologii zjawisk zachodzacych przy przeplywie lepkich i zachowujacych sie podatnie materialów. Powierzchnia górna powstalego w korycie piankowego bloku moze byc w pewnym, mozliwym do przyjecia przyblizeniu, uwazana jak utrwalony obraz przeplywu laminarnego cieczy odbywajacego sie ku górze. Przeplyw jest wywolywany poprzez róznice cisnien pomiedzy uwalnianymi z mieszaniny reakcyjnej gazami i zewnetrznymi cisnieniem otoczenia.

Przy badaniu sil dzialajacych na czastki spienianej mieszaniny mozna stwierdzic, ze stan równowagi czastek jest okreslany wypadkowa sily napedowej wywolanej róznica cisnien i dzialajacej ku górze z jednej strony i przeciwnie do niej dzialajacej sily ciazenia i tarcia jak tez sily wnikajacej z cisnienia powietrza. Podczas procesu spieniania sila napedowa dzialajaca na czastki jest silniejsza od sumy trzech róznych sil skierowanych do dolu i powierzchna górna piany wznosi sie az do momentu wyrównania sie sily napedowej i dzialajacych w przeciwnym kierunku sil. Dla tworzenia sie wypuklej powierzchni zewnetrznej decydujacym jest to, ze sila tarcia pomiedzy poszczególnymi czastkami jest mniejsza niz pomiedzy sciana koryta wzglednie formy a saiadujacymi z nia czastkami. Czastki w wewnetrznym obszarze bloku moga wiec w trakcie spieniania szybciej unosic sie do góry niz czastki sasiadujace ze scianami. W wyniku tego tak zwanego dzialania przysciennego z jednej strony piana w srodkowej czesci wznosi sie szybciej niz przy scianach a z drugiej równiez wznoszenie to konczy Sie wczesniej przy scianach niz w srodku.

Poniewaz z wyzej przytoczonych sil sila ciazenia i cisnienia powietrza sa stalymi próbowano ciagle wyeliminowac miejscowa zaleznosc od sily tarcia przez wprowadzenie srodków mechanicznych wzglednie wyeliminowac efekt przyscienny na drodze mechanicznej. I tak na przyklad wedlug patentów USA 3553300 i3566448 jest zamontowana na odcinku spieniania tasma, która przemieszcza sie synchronicznie z tasma przenosnika i wywiera na powierzchnie górna pianki regulowany nacisk.

W urzadzeniu wedlug patentu hiszpanskiego nr 432434 nad odcinkiem spieniania umieszczono stopniowo szereg teleskopowych rolek.

W innych znanych rozwiazaniach obie sciany boczne tekturowego koryta sa nachylone trapezowo w stosunku do siebie (patent australijski nr 428451) przez co przyspiesza sie szybkosc wznoszenia sie piany przy scianach koryta. Ponadto znane sa sposoby, w których na odcinku spieniania unosi sie scianki boczne w stosunku do dna koryta wzglednie opuszcza sie dno koryta w stosunku do scianek bocznych (Urethan Industrial Digest 1974 (17-18), str.135).

Wspólna wada tych wszystkich sposobów opracowanych w celu zmieniania ksztaltu powierzchni górnej pianki polegaja na tym, ze moga byc wykonywane przy uzyciu urzadzen skonstruowanych wylacznie do tego celu tj. nie daja sie realizowac przy uzyciu istniejacych juz urzadzen. Ponadto jako wade nalezy takze wymienic to, ze przy tych znanych sposobach mozna wytwarzac tylko bloki o plaskiej powierzchni górnej to Jest o przekroju prostokatnym chociaz objawia sie coraz wieksze zapotrzebowanie na bloki o innym ksztalcie przekroju poprzecznego, w pierwszym rzedzie o przekroju kolowym.

Zadaniem niniejszego wynalazku jest opracowanie sposobu, który nadawalby sie do wytwarzania bloków o dowolnym przekroju poprzecznym i mógl byc realizowany przy uzyciu dowolnego urzadzenia do wytwarzania takich bloków. Zadanie to zostalo rozwiazane wedlug wynalazku w ten sposób, ze na powierzchni spienianego polimeru, prostopadle do ograniczajacych scian, utrzymuje sie wymuszony przeplyw gazu, korzystnie powietrza.

Wynalazek opiera sie na stwierdzeniu, ze sila wynikajaca z cisnienia powietrza i dotychczas uwazana za nie dajaca sie zmieniac po wzgledem wielkosci moze byc zmieniana w zróznicowanym stopniu wzdluz powierzchni101 732 3 górnej pianki przez utrzymanie wymuszonego przeplywu gazu nad powierzchnia pianki. Poprzez wywolane w ten sposób miejscowe róznice cisnienia mozna regulowac predkosc czastek mieszaniny reakcyjnej a tym samym ksztaltowac górna powierzchnie w bardzo szerokim zakresie.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony ponizej na przykladach wykonania zilustrowanych rysunkiem, na którym fig. 1 i 2 przedstawiaja wytwarzanie bloku piankowego o plaskiej powierzchni górnej, a fig. 3 i 4 -wyt¬ warzanie bloku piankowego o kolowym przekroju poprzecznym.

Przy swobodnym spienianiu powierzchnia górna bloku przy scianie 1 formy koryta tekturowego przyjmuje ksztalt pokazany na rysunku linia przerywana. W przykladzie wykonania sposobu wedlug wynalazku zilustrowa* nym na fig. 1 wzdluz powierzchni górnej 2 pianki i wzdluz sciany 1 umieszczony jest profil kierujacy 3 przy którym wywolywany jest przeplyw powietrza w kierunku wskazywanym przez strzalki tj. nad powierzchnia górna 2 pianki powstaje przy scianie ujemna róznica cisnien w stosunku do cisnienia atmosferycznego. # W przykladzie pokazanym na fig. 2 nad cala powierzchnia górna 2 pianki, z wyjatkiem samych brzegów, umieszczony jest profil kierujacy 4 przez który zostaje wpuszczany przeplyw powietrza pokazany strzalkami powodujacy miejscowe zwiekszenie cisnienia w srodkowej czesci, a natomiast przy scianie 1 miejscowy spadek cisnienia.

W przykladzie pokazanym na fig. 3 w wyniku umieszczonego nad cala powierzchnia górna 2 pianki profilu kierujacego 5 powstaje przeplyw powietrza w kierunku wskazanym strzalkami co powoduje powstawanie przy scianie 1 hacisnienia a natomiast w srodkowej czesci powierzchni górnej 2 pianki — spadek cisnienia.

W wariancie pokazanym na fig. 4 lokalny wzrost cisnienia przy scianie 1 jest wywolywany przez profil kierujacy 6 umieszczony wzdluz tej sciany.

Sposób wedlug wynalazku zostanie objasniony tera z w oparciu o ponizej opisany przyklad.

Przyklad. Z dwuizocyjanianu toluenu (stosunek izomerów 80:20) ipolieteru tiolu o ciezarze czas¬ teczkowym 3500 w obecnosci wzglednie dwjetyloetanoloaminy jako katalizatora, wytwarzano pianke poliureta¬ nowa, przy czym jako srodek spieniajacy domieszana byla woda.

Sklad: Dwuizocyjanian toluenu 38 czesm wagowo Poliol (GLENDIOL FC 3501* 100 czesci wagowo Woda 3czesci wagowo Emulgator (SI LICONE L-540) 0.75 czesci wagowo Heptanokarboksylan cyny 0,26 czesci wagowo Dwumetyloetanoloamina 0,30 czesci wagowo Mieszanina wyzej podanych substancji byla dozowana do przemieszczajacego sie z jednostajna predkoscia koryta tekturowego o okreslonym przekroju poprzecznym za pomoca glowicy mieszajacej znanego urzadzenia do wytwarzania tworzyw piankowych, przy czym nad odcinkiem koryta gdzie nastepuje spienianie umieszczono po obu stronach wzdluz jego scianki i w odleglosci 50 mm od niej profil kierujacy 3 o dlugosci 2000 mm (wariant wedlug fig. 1). Ze szczelin pomiedzy scianka 1 i profilem kierujacym 3 bylo zasysane powietrze przy uzyciu wentylatora o wydajnosci znamionowej 3000 m3/h. Dzieki w ten sposób wytwarzanemu podcisnieniu uzyskano plaska powierzchnie górna 2 pianki.

Badania wykazaly, ze miejscowa róznica cisnien korzystnie nie powinna przekraczac wartosci 0,2 kp/cm2» Nad górna powierzchnia mozna utrzymywac wymuszony przeplyw kazdego dowolnego gazu jednakze najlepiej jest stosowac powietrze. • Zaleta sposobu wedlug wynalazku polega na tym, ze moze on byc zastosowany przy uzyciu prostych srodków w kazdym znanym, tradycyjnym, dotychczas istniejacym urzadzeniu ido kazdego urzadzenia formuja¬ cego. Sposób nadaje sie takze do wytwarzania bloków o przekroju kolowym, a takze umozliwia regulowanie gestosci wytwarzanych bloków. Przy dalszej przeróbce wytwarzanych tym sposobem bloków jest O 8—8% mniej odpadów niz przy blokach wytwarzanych przy uzyciu urzadzen tradycyjnych.

Claims (6)

Zastrzezenia patentowe

1. Sposób ksztaltowania powierzchni zewnetrznej polimeru spieniajacego swobodnie w jednym etapie z cieklej mieszaniny reakcyjnej, znamienny tym, ze nad górna powierzchnia spienianego polimeru prostopadla do scianek ograniczajacych utrzymuje sie wymuszony przeplyw gazu, korzystnie powietrza.

2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze na górnej powierzchni spienianego polimeru wywoluje sie lokalna róznice cisnienia w odniesieniu do cisnienia otoczenia wynoszaca najwyzej 0,2 kp/cm2.

3. Sposób wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze wzdluz ograniczajacych scianek wywoluje sie lokalne obnizenie cisnienia.

4. Sposób wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze nad srodkiem górnej powierzchni wywoluje sie lokalny wzrost cisnienia.4 101732

5. Sposób wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze wzdluz scianek ograniczajacych wywoluje sie miejscowy wzrost cisnienia.

6. Sposób wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze nad srodkiem górnej powierzchni wywoluje sie lokalne obnizenie cisnienia. Fig. i Fig.Z Fig. 3 FigA Prac. Poligraf. UP PRL naklad 120 + 18 Cena 45 zl