製備用於在線測量裝置的測管的襯裡的聚氨酯塗層的方法

2023-09-20 09:09:40

專利名稱：製備用於在線測量裝置的測管的襯裡的聚氨酯塗層的方法
技術領域：
本發明涉及一種製備合成材料，特別是聚氨酯的方法。另外，本 發明還涉及一種為在線測量裝置的，特別是具有磁感應測量變送器的， 測管，製備由該合成材料形成的襯裡的方法。
背景技術：
眾所周知，藉助具有磁感應測量變送器的在線測量裝置，可測量 流經流體裝置中的測量變送器的測管的導電液體的流速和/或體積流 量。在此，在磁感應測量變送器中，通過磁線圈裝備的至少相互徑向 對立的場線圈形成磁場，其中磁線圈裝備電連接在在線測量裝置的勵 磁-電子件上，在給定的測量體積中，該磁場至少節段性地垂直於流體 方向，並且該磁場基本在流體外部閉合。因此，測管通常由非鐵磁體 材料形成，使得在測量時磁場不會受到不希望的影響。由於流體的自由電荷載流子(Ladimgstrager)在磁場中的運動，根據磁流體動力學原 理，在測量體積中形成電場，該電場與磁場垂直且垂直於流體的流向。 通過至少兩個在電場方向上互相間隔排列的測量電極，並且通過連接 在其上的在線測量裝置的分析電子件，可因此測量在流體中感應的電 壓，該電壓另一方面也是針對體積流量的量度標準。為了獲得感應電 壓，可使用接觸流體的流電的測量電極，或者不接觸流體的電容性的 測量電極。為了將磁場傳輸並耦合到測量體積中，磁線圈裝備通常包 括由場線圈包裹的線圈鐵心，該線圈鐵心沿著測管的周長特別是直 徑方向相互隔開地，並且總是以自由的末端側端面，特別是呈鏡象地， 互相排列。因此，在操作中，由連接在勵磁-電子件上的場線圈所形成 的磁場經由線圈鐵心被這樣耦合到測管中，使得在兩個端面之間流過 的流體至少節段性地垂直於流體方向。在一方面，由於其高的測量精 度，及另一方面，由於其特別是幾乎在所有通用的額定內徑中的多方帶有這樣的測量變送器的在線測量裝置在工業測 量技術的幾乎所有領域已有幾十年的歷史。作為這種帶有磁感應測量 變送器的在線測量裝置的選擇，至少在非導電介質的情況下，也經常 使用通過超聲波聲測的在線測量裝置測量流動液體的流速和/或體積流由於在該種測量變送器中使用的測管需要高的機械穩定性，該測 管(不僅對於磁感應測量變送器而且對於聲測的測量變送器)由至少 外部的，特別是金屬的，具有指定強度和寬度的攜載管，組成，其內 部塗有具有指定厚度的不導電的絕緣材料，即所謂的襯裡。例如在US-B65 95 069、 US-A 56 64 315、 US-A 52 80 727、 US-A 46 79 442、 US-A 42 53 340、 US-A 32 13 685或JP-Y 53 - 51 181中各自描述了的磁感應測量 變送器，該測量變送器包括可流體密封地插入管道中的、具有進口 側第一末端的和出口側第二末端的測管，該測管具有非鐵磁體攜載管 作為測管的外套；以及在攜載管內腔中所提供的、由絕緣材料形成的 管狀襯裡，以傳輸流動的且與攜載管絕緣的液體。通常由熱塑性的，熱固性的或彈性體的合成材料形成的襯裡用作 為攜載管與流體之間的化學絕緣體。對於磁感應的測量變送器，在其 中攜載管具有高的電傳導性，例如當使用金屬攜載管時，襯裡此外還 作為攜載管和流體之間的電絕緣體，該電絕緣體阻止了電場在攜載管 上的短路。通過攜載管的相應的設計，可以使測管的強度符合各個使 用情況中存在的機械需求，同時藉助襯裡使測管符合適用於各個使用 情況的化學和/或生物學需求。一方面，由於其好的可加工性，並且另一方面，由於其好的化學 和機械性能，除了硬橡膠或含氟的合成材料，例如，PTFE、 PFA，之 外，特別也可使用聚氨酯作為在線測量裝置，特別是設有磁感應測量 變送器的在線測量裝置，的襯裡材料。此外由聚氨酯形成的襯裡，特 別也在細菌學方面，大多具有好的生物學性能，並且其也很好地適用於水狀液體的應用。對於製備所述種類的襯裡所使用的聚氨酯，其至少是彈性體的合 成材料，該合成材料是基於直接在加工之前由活性起始成份形成的， 流動的，特別是液態的，多組分體系基礎上製備而成的，其中在混合 之後將各個多組分體系應用於之前使用粘合劑處理過的、攜載管的內 壁上，並且在此，在指定的反應時間內，將其硬化成襯裡。眾所周知， 在二-和聚-異氰酸酯與二元-或多元-醇，例如丁二醇，發生加成聚合過 程之後形成聚氨酯。作為初級組分，可以是例如由脂肪族和/或芳香族 的醚-和/或酯基以及乙二醇-和異氰酸酯基形成的預聚物，其可以與作 為其它初級組分而供應的二元-或多元醇反應。如有可能，進一步向其 中混合著色的，特別是細粉狀或漿狀的填料，例如碳黑，顏料或活性 著色劑。為了製造由聚氨酯形成的襯裡，經常使用所謂的帶-流(Ribbon-flow)-法，通過該方法，通過相應應用裝置的相應的澆注頭 或噴頭，例如低壓-或高壓-配料-/混合-/澆注裝置，將之前製備的流動的 多組分體系均勻地分布在攜載管的以適當方式移動的內壁上。除了大 量對起始組分進行配料之外，也可以通過適當調整加工溫度來調整對 於之後的固化和硬化所需的多組分體系的反應時間。當然，正如對於 在約等於室溫的加工溫度下低成本製備襯裡所需的那樣，通常僅通過 在多組分體系中添加合適的、大多數為重金屬-和/或含胺的催化劑來獲 得小於一分鐘的短的反應時間。在此，作為催化劑可以使用特別是三 元胺和/或汞。出於如下考慮，催化劑自身在所製成的聚氨酯中基本保持不變， 其不可避免的具有有毒的，至少也不是生理完全無害的化合物。大量 研究表明，特別地，至少在水的存在下，該種催化劑可大量從襯裡中 溶解出來。目前在在線測量裝置中使用的，通過該種催化劑製備的聚 氨酯僅應用於具有高的衛生需求的應用中，例如飲用水領域的測量，因為在飲用水領域中，不能隨便地滿足對於接觸液體的零件所設立的 關於化學穩定性以及生理相容性的高需求。在飲用水領域以及其它領 域，需要特別注意遵守關於總的有機碳含量(TOC)的最大可容忍的遷移率(Mmax，TOC:)和/或對於毒物學臨界物質所定義的特定遷移極限值(SML)。關於襯裡對飲用水的外部性質的影響，特別是關於味道-、 色澤-、透明度-和/或在水的存在下襯裡的氣味中立化 (Geruchsneutralitat)，以及關於最大可容忍的氯消耗率(Mmax,cl)的 需求同樣嚴格。然而幸運的是，另外存在這樣的可能，例如在非在先 公開的德國專利申請DE 102005005195.2中所建議的，將金屬有機化合 物，例如二-正辛基錫二月桂酸鹽，作為催化劑使用。除其它優點之外， 上述情況的優點是，以此製備的聚氨酯具有好的生理學性能、感觀性 能以及細菌學性能，並且其也適用於飲用水領域的應用。通過催化劑調整的短的反應時間，不可避免地使得製備多組分體 系所使用的組分的最終混合，恰恰直接位於在將多組分體系應用於攜 載管的步驟之前，例如使用在線混合機。出於如下考慮，催化劑通常 僅佔總的多組分體系的小於1%的微小體積或質量份，因此在製備由聚 氨酯形成的襯裡時，通常在製備方法的中間步驟中，首先以可使總的 多組分體系調和的濃度混合醇與作為二級組分的催化劑，由此醇和催 化劑兩種起始組分形成實際上作為多組分體系中間組分的催化劑-醇-混合物。為了進一步加工，如此製備的至少由醇和催化劑組成的混合 物被投入上述應用裝置的相應的儲存容器中，並且為了實際製備批量 的襯裡，在此裝載足夠的量的上述混合物，例如約20-50升。當小批量或中等批量地製備上述測量變送器時，拋料率可為例如 約50-100塊/天的量級，根據測管的額定內徑，當每個測量變送器使用 約0.5-3kg的多組分體系時，針對該催化劑-醇-混合物的日配給量 (Tagesration)為約0.5kg至約2kg之間。由於預先混合醇和催化劑，特 別是應用僅極少量的多組分體系時，使得在最終混合所有組分時可以 以合理的技術開支精確添加催化劑。另外在這種情況下，可通過與名義上使用的起始組分和/或中間組分的總數量相比的減少數量的儲存容 器，或通過較少的分支的和簡單的在線混合機混合多組分體系。然而表明，當使用該預先製備的催化劑-醇-混合物時，特別是當使 用金屬有機催化劑時，混合之後其必須可以是高活性且化學穩定的。特另lj地，例如在文獻"Solvolytic Degeneration of Aliphatic Polyesteroligomers: Poly(Tetramethylene Adipate) Diol"， Mormann W., Wagner J.， Laboratorium ftir Makromolekulare Chemie der Universit汪t-GH Siegen, FB 8, 1987年8月中所出現的，該混合物中進行的醇解或溶劑分 解-反應使得失去高活性及化學穩定性。因此例如對於具有丁二醇和二-正辛基錫二月桂酸鹽的催化劑-醇-混合物，可以通過實驗確定其相應衰 減時間為小於兩天。因此對於製備聚氨酯，該催化劑-醇-混合物的預先 的相應混合裝料並不總是可以維持較長的，儘量多於兩周的、對於襯 裡製造過程技術合理的時間。相反，例如在製備開始提及的磁感應測 量變送器時，可預先僅粗略估算該催化劑-醇-混合物的反覆日需求。特 別地，由於例如基本"正好及時地(just-in-time)"製備所述種類的測量 變送器，因此也通常在短的時間範圍內進行各個製備方法，特別也是 襯裡的製備。因此，測量變送器每天的拋料率以及每天加工的多組分 體系的量可大幅度波動，在此拉伸寬度(Spannbreite)絕對在100%的 範圍內或超出該範圍。因此在使用催化劑-醇-混合物製備和處理上述種 類的多組分體系時，在其中存在例如這樣的問題， 一方面以運行生產 的安全足夠的量不斷地在裝料中裝載催化劑-醇-混合物，但是另一方 面，需在幾天之內將該裝料消耗完以安全地避免應用裝置內的分裂， 並可以排除由分裂而產生的廢產物。由此看來，對於該測量變送器的製備方法必須高度靈活，並且由 於實際上僅可在短的時間範圍內預先精確估計多組分體系的日需求， 所述種類的催化劑-醇-混合物的缺點特別是，幾乎不可避免地，裝載了 的裝料要麼設定過大，使得其中產生的廢物最終作為有害廢物被清除 時成本過高且消耗昂貴，或者裝料的尺寸不夠，在短的時間範圍內不能隨意承受受任務制約的、測量變送器的、升高的需求。該催化劑-醇-混合物的另一個缺點進一步在於，為了避免可能殘留的已經衰退了的 催化劑-醇-混合物影響其化學性能，在每次填充新的裝料之前每天清理 應用裝置將不可避免的昂貴。發明內容本發明的目的在於，改善所述類型的多組分體系的製備，使得一 方面當使用僅極小的濃度的催化劑時，也可以精確添加催化劑，並且 另一方面，使得對於多組分體系所使用的含有催化劑的中間組分是化 學足夠穩定的，特別是耐儲存的。本發明的目的還在於，改善用於所 述類型的測量變送器的襯裡的製備，使得一方面可達到製備方法的足 夠的緩衝作用，該緩衝作用可在短的時間範圍內靈活地對拋料率的波 動做出響應，並且使得另一方面不僅可獲得儘量小的襯裡拋料率，也 可獲得儘量小的所使用的起始組分，特別是中間組分，的餘物率(tJberschuJ3rate)。另外，襯裡也應儘量滿足對於飲用水應用所設定的 高的化學-生物學和衛生學需求。為了實現該目的，本發明涉及一種通過使用至少四種起始組分來 製備合成材料，尤其是聚氨酯，的方法，在所述四種起始組分中，至 少第一初級組分(例如預聚物)和第二初級組分(例如二元醇)可相 互反應，其中，通過添加至少一種作為催化劑使用的二級組分(例如 錫-有機-化合物或其它的金屬-有機化合物)來加速所述兩種初級組分 的化學反應；並且其中，至少一種三級組分(例如活性著色劑或顏料 著色劑)用作為填充劑，特別是著色的填充劑。在此，本發明的方法 包括形成作為中間組分的，特別也是耐儲存的，第一多組分體系的 步驟，該第一多組分體系至少成比例地既包含二級組分也包含三級組 分。另外，本發明的方法還包含通過使用第一多組分體系來形成流 動的，特別是液態的，第二多組分體系的步驟，該第二多組分體系以 能夠使兩種初級組分發生化學反應，特別是可促進該反應，的濃度來 包含各個四種起始組分；以及利用第二多組分體系來形成合成材料的步驟，在該第二多組分體系中，至少讓其中包含的初級組分至少成比 例地相互反應。根據本發明的第一個具體實施方案，所述形成第一多組分體系的 步驟進一步包含結合二級組分和三級組分的步驟。根據本發明的第二個具體實施方案，所述形成第一多組分體系的 步驟進一步包含結合至少部分第二初級組分和三級組分的步驟。根據本發明的第三個具體實施方案，所述形成第一多組分體系的 步驟進一步包含結合二級組分和三級組分以及至少部分第二初級組 分的步驟。根據本發明的該具體實施方案的改進方案，在將至少部分 第二初級組分和三級組分相互混合之後，進行如下步驟結合二級組 分和三級組分以及至少部分第二初級組分。根據本發明的第四個具體實施方案，所述形成第二多組分體系的 步驟進一步包含特別是同時地，結合第一多組分體系和兩種初級組 分的步驟。根據本發明的第五個具體實施方案，所述形成第二多組分體系的 步驟進一步包含特別是同時地，添加第一初級組分以及第二初級組 分給第一多組分體系的步驟。根據本發明的第六個具體實施方案，該方法進一步包含將至少 一次裝料的第一多組分體系放置在儲存容器中的步驟；以及利用從所 述第一多組分體系的裝料中所提取的部分體積，使用所述至少一次裝 料來形成大量，特別是一系列，份的第二多組分體系的步驟。根據本 發明的該具體實施方案的改進方案，放置的所述第一多組分體系的裝 料，經過大於三天的時間段，被使用來形成數份第二多組分體系。根據本發明的第七個具體實施方案，該方法進一步包含將至少 部分體積的第二多組分體系應用於作為在線測量裝置的零件的測管， 特別是金屬測管，的內壁上的步驟；以及利用應用於攜載管內壁的第 二多組分體系，生成內部加襯攜載管的合成材料-襯裡的步驟，通過 讓在第二多組分體系中包含的初級組分和在第二多組分體系中包含的 第二初級組分，在所述攜載管內部，至少成比例地互相反應。根據本發明的第八個具體實施方案，在形成第一多組分體系的步 驟和形成第二多組分體系的步驟之間，至少經過24個小時，特別是多 於三天。根據本發明的第九個具體實施方案，第一初級組分具有醚基，特 別是脂肪族和/或芳香族的醚基。根據本發明的第十個具體實施方案，第一初級組分具有芳香族或 脂肪族的異氰酸酯基。根據本發明的第十一個具體實施方案，第一初級組分具有活性NCO-基。根據本發明的第十二個具體實施方案，第二初級組分具有官能化 的OH-基。根據本發明的第十三個具體實施方案，第二初級組分涉及二醇特 別是丁二醇。根據本發明的第十四個具體實施方案，二級組分具有由生理學無 害的金屬形成的金屬-有機化合物，例如錫-有機化合物或諸如此類。根據本發明的第十五個具體實施方案，二級組分具有錫-有機化合物，特別是二-正辛基錫(Di-n-octylzi皿)-化合物。根據本發明的第十六個具體實施方案，二級組分涉及二-正辛基錫 二月桂酸鹽和/或二-正辛基錫二丙二酸鹽(Di-n-octylzimidimalinat)。根據本發明的第十七個具體實施方案，三級組分具有官能化的 OH-基。根據本發明的第十八個具體實施方案，三級組分包含活性著色劑， 特別是液態或漿狀的活性著色劑。在此可涉及Reactin⑧Black X95AB， 例如目前由美國南卡羅來納斯巴達堡的Milliken Chemical公司， Milliken & Company子公司提供的用於聚氨酯著色的。根據本發明的第十九個具體實施方案，三級組分包含顏料著色劑。 根據本發明的該具體實施方案的改進方案，三級組分包含，特別是粉 末狀的，碳顆粒和/或碳黑顆粒。在此其可以是例如從德國杜塞道夫 的Degussa AG公司購得的PRINTEX⑧F 80，或也可是其它的黑色顏料。本發明的基本思想一方面在於，在較大的待混合的裝料量中，將 用於製備由聚氨酯形成的襯裡所需要的極小濃度的催化劑，首先與同 樣針對製備所需的起始組分混合，以此使得配料簡單且費用合理。另 一方面，本發明的基本思想是，這樣獲得的中間組分，經過從生產技 術角度上看足夠長的、至少約3天的時間段，以及儘可能多於幾周的時 間段，是可儲存的。對於建議的方法，可通過簡單的方式由此實現， 即以正確的濃度比例(相對於最終的多組分體系)，將所需的極低濃 度和因此僅需極少量的催化劑與填充劑混合。在此，本發明基於令人 驚訝的結果，如此獲得的，至少由催化劑和填充劑組成的，中間組分， 特別是與前文所述的催化劑-醇-混合物相比，是化學非常穩定的。因此 該中間組分可存儲多天，並且相應的，也可以經過較長的時間段，被 使用於製備所期望的合成材料，特別是用於製備所述種類的襯裡。'除其它優點之外，本發明的優點在於，儘管所需的催化劑濃度非 常小，仍然可以非常精確的對催化劑進行配料。因此也可以在極短的製備時間中，且在相對低的、小於10(TC，特別是約25'C，的加工溫度下，隨時以高質量和極好的再生產能力製備所述種類的襯裡。本發明 的另一個優點也在於，特別是當儲存容器中還保留有起初添加的第一 多組分體系的剩餘部分時，實際上可以隨時反覆地補充從放置在儲存 容器中的裝料中所提取的部分體積。


下面根據附圖的圖形進一步解釋本發明以及優選的具體實施方 案。在圖形中使用相同的附圖標記表示相同的部分。然而當為了清晰 起見時，將在隨後的圖形中省略附圖標記。圖l透視地在側視圖中示出用於在線測量裝置的，特別是磁感應在 線測量裝置的，測管。圖2在縱剖面圖中示出圖1的測管。圖3示出適用於實現本發明的方法的、用於液態多組分體系的、構 建為配料-/混合-/澆注設備形成的應用裝置。
具體實施方式
在圖1和2中，以不同的視角描繪了用於在線測量裝置的測量變送 器的測管，其被用於在一個(在此未描繪)管道中測量流動的流體， 例如其流速和/或其體積流量率。對於在線測量裝置其可以涉及例如磁 感應測量的或基於超聲波聲測的流量測量裝置。因此特別地，設計在 線測量裝置以將其用於飲用水網。測管l具有可預先確定內徑的，特別是金屬的，攜載管2;以及管狀的，由合成材料製成的、可預先確定寬度的襯裡3。攜載管2由非鐵磁體材料形成，例如不鏽鋼或其它不鏽金屬，並且該攜載管同軸地包圍襯裡3，使襯裡內部完全地加襯攜載管2，並且與操作中流過的流 體實際上完全絕緣。所述測管例如可以設計用於在具有磁感應測量 變送器的在線測量裝置中使用。相應地，測量變送器進一步包含安置 在測管上的磁線圈裝備，以形成並傳輸磁場，該磁場在流動的(在此 為導電的)流體中感應電壓；以及包含測量電極，用於獲取在流動流 體中感應的電壓。磁線圈裝備通常具有兩個場線圈，其在測量操作中 與在線測量裝置的一個(此處未描繪)用於產生可預先確定電流強度 的變化電流的勵磁-電子件連接，並且相應的勵磁電流至少短暫地流過。 因此產生的磁場穿過在測管l內部流動的流體，至少節段性地垂直於其 流動方向。為了獲取流動流體中相應的感應電壓，測量變送器具有安 裝在測管l上的傳感器裝備，該傳感器裝備包括第一個和第二個測量電 極31、 32。所述兩個電極相互徑向相對，其中，測管l的虛構地連接測 量電極的直徑與測管l的虛構地連接場線圈的直徑互相垂直分布。當 然，如果需要時，特別是在多於兩個測量電極時，測量電極31、 32可以在測管l上這樣互相隔開地排列，使其不徑向相對。例如，當設計用 於基準勢能的附加測量電極，或者在測管l的水平嵌入位置中，設計測 量電極以監測流體在測管l中的最小液位時，會出現需要多於兩個電極 的情況。為了流體密封地插入管道中，測管l在第一測管末端進一步具有第一法蘭4，且在第二測管末端具有第二法蘭5。攜載管2和法蘭4、 5 各自具有圓形的橫截面。當製造測管l時，自然首先提供具有期望長度的攜載管2，並相應 為其準備金屬法蘭4、 5。之後，分別將法蘭4、 5之一套在攜載管2的每 一端的外側面上。此後，每個法蘭4、 5的各自後面與測管2的外側面機 械固定地且密封地連接。在使用金屬攜載管和金屬法蘭時，可例如通 過焊接、硬釺焊或焊合實現該連接，所述焊接、硬釺焊或焊合導致相 應的焊接縫、硬釺焊縫或焊合縫6。由法蘭4、 5和攜載管2所形成的間 隙-通常可以例如特別是在磁感應測量變送器中-經由圍繞的薄板密封。 所述間隙可以在測管要被用於磁感應測量變送器的情況下，例如用於 變送產生所述磁場的場線圈以及所述磁線圈裝備的其它元件。當所述薄板在此被用作場線圈的零件時，其優選為非鐵磁體構成的。在預先製備攜載管2之後，製備由合成材料組成的襯裡3。根據本 發明的具體實施方案，該襯裡由聚氨酯組成。特別地，可使用例如這 樣的聚氨酯作為用於襯裡3的材料，所述聚氨酯具有脂肪族和/或芳香族 的醚基。或者，作為補充也可以使用例如具有脂肪族和/或芳香族酯基 的聚氨酯。為了製備襯裡，特別是對於襯裡使用聚氨酯時，需要至少四種起始組分A、 B、 C、 F,其中至少第一初級組分A和第二初級組分B能相互 反應。正如通常製備聚氨酯時一樣，第一初級組分A可以例如涉及預聚 物，而第二初級組分B可以為例如二元醇。公知的，通過添加至少一種 作為催化劑的二級組分C加速所述兩種初級組分的化學反應(此處為加 成聚合)。在此，例如錫-有機-化合物或其它的金屬-有機化合物可以 用作為催化劑。作為其它的起始組分(此處被稱為三級組分F)最終使 用填充劑，特別是著色的填充劑。該填充劑可以是活性著色劑或者例 如含有碳顆粒的或由碳顆粒形成的顏料著色劑。特別對於下述情況， 當對於襯裡使用的合成材料涉及聚氨酯時，已證明可以使用例如目前 由美國南卡羅來納斯巴達堡的Milliken Chemical公司，Milliken & Company子公司提供的，用於著色聚氨酯的活性著色劑Reactin⑧Black X95AB。也可以使用黑色顏料，例如從德國杜塞道夫的Degussa AG 公司購得的PRINTEX⑧F 80，其被證明對於製備所述種類的襯裡也是 非常有利的。由於僅需要極小濃度的催化劑，為了製備襯裡，首先形成作為中 間組分的，特別也是可儲存的，第一多組分體系，其至少成比例地包 含在此作為二級組分C的催化劑和在此作為三級組分F的填充劑。進一 步表明，對於選擇活性著色劑作為三級組分F的情況，第一多組分體系 也可包含一部分在實施例中作為第二初級組分B的醇，且並不會以不可 容忍的程度降低多組分體系的化學穩定性，特別是其中包含的催化劑的有效性。最後這樣形成襯裡3， g卩通過使用第一多組分體系形成能夠流動 的，特別是液態的，第二多組分體系ABCF，該第二多組分體系以可使兩種初級組分A、 B發生化學反應的濃度來包含各個四種起始組分(即 兩種初級組分A、 B以及二級和三級組分C、 F);並且此第二多組分體 系ABCF被引入攜載管2的內腔中，並且因此讓其中包含的初級組分A、 B在催化劑的作用下至少成比例地相互反應成合成材料(在此為聚氨 酯)。因此，優選這樣測定添加的起始組分的濃度和量，使得應用於 攜載管2上的多組分體系ABCF在小於一分鐘，特別是小於30秒的，相 對短的反應時間內，並且在小於10(TC，例如約等於25。C，的處理溫度 下，至少足夠地堅固，使其不再分解。最後，以適當的方式儲存攜載 管2，以使合成材料完全反應並且也完全硬化至規定的最終強度。然而， 在這種情況下指出，除了對多組分體系ABCF的起始組分進行配料，附 加地也可以通過適當運用加工溫度和/或儲存溫度單獨優化對於合成材 料的凝固、充分反應和硬化各自所需的時間間隔。特別的，用於每種 初級組分以及作為中間組分的第一多組分體系的儲存溫度優選地大約 介於50和100'C之間。根據本發明的具體實施方案，通過使用在攜載管2的內腔中可移動 的澆注頭或噴頭，在所謂的帶-流(Ribbon-Flow)-法中，將基本液態 的多組分體系ABCF應用於攜載管2的內壁上，其中，所需的起始組分， 實際上恰恰直接在應用之前，藉助相應應用裝置的澆注頭或噴頭，例 如低壓-或高壓-配料-/混合-/澆注設備，互相最終混合。在此，該混合不 僅在時間上直接位於應用之前，而且大多數在空間上也直接位於所述 的澆注頭或噴頭之前或直接位於所述的澆注頭或噴頭中，以達到儘量 短的第二多級組分ABCF在應用裝置中的停留時間。通過同時繞縱軸旋 轉攜載管2並且以基本平行於縱軸的方式移動澆注頭或噴頭，可以至少 在足夠長的時間段內，使可流動的多組分體系ABCF以非常簡單且可非 常好地再生產的方式，不僅覆蓋平面，而且也以指定的方式基本均勻地分布在整個的內壁上。在圖3中示意性地描繪了上述應用裝置的一個實施例。該應用裝置 具有三個儲存容器，在所述三個儲存容器中設計，第一儲存容器E-100用於儲存第一初級組分A的批料，第二儲存容器E-101用於儲存第二初 級組分B的批料，並且第三儲存容器E-102用於儲存作為中間組分的第 一多組分體系CF、 BF或BCF的批料。以有利的方式將各自三個儲存容 器E-IOO、 E-lOl、 E-102配備內置的攪拌器以反覆攪拌各個儲存的組分， 以及配備作為加熱器的外部加熱裝備E-104、 E-116或E-117。儲存容器 E-IOO、 E-lOl、 E-102經過相應的流體管道和在其途經中使用的相應的 控制閥門V-104…V-107、 V-UO ...V-115 、 V-121…V-123以及泵裝置 E-123、 E-125、 E-127與澆注頭或噴頭連接。根據一個優選的具體實 施方案，通過流體管道以及各個接入其內的閥門和泵所形成的對於每 種組分的流動路徑，分別以如下方式實現各個在其中輸送的介質在 可能的間歇時間內，在應用裝置內部，可以形成自身環路的再循環。根據本發明的另一個具體實施方案，首先將至少一次裝料的第一 多組分體系放置在合適的儲存容器中，例如上述應用裝置的儲存容器 中。隨後，利用從所述第一多組分體系的裝料中所提取的部分體積， 使用所述至少一次裝料來形成大量，特別是一系列，份的第二多組分 體系。在此，優選這樣選擇所述至少一次裝料的大小，使得第一多組 分體系的存貨供應可以覆蓋例如所屬應用裝置的日常需求的許多倍。 當然，例如當儲存容器中還保留有起初添加的第一多組分體系的剩餘 部分時，實際上可以隨時反覆地補充從儲存容器中，從其中放置的裝 料中所提取的部分體積。當製備第一多組分體系時，現在，鑑於混合其中最終包含的起始 組分的規模和/或次序，有不同的可能性。例如，至少當使用活性著色 劑作為填充劑時，形成第一多組分體系的步驟可以進一步包含結合至少一部分第二初級組分和三級組分的步驟。在這個方面，該方法最終也包含至少結合二級組分和三級組分以及至少部分第二初級組分的 步驟，以形成第一多組分體系。當然，在此，結合第二初級組分和三 級組分的步驟應在結合二級組分和三級組分的步驟之前發生，以安全 地避免第二初級組分與二級組分反應。相應地，在至少部分第二初級 組分和三級組分相互混合之後，也進行結合二級組分和三級組分以及 至少部分第二初級組分的步驟。當然，在任何情況下，當製備第一多 組分體系時，在此時間點上總是，至少成比例地結合二級組分和三級 組分。另外，通過第一多組分體系與兩種初級組分的結合，可以最終形成第二多組分體系ABCF。例如在此可以將兩種初級組分同時添加至 第一多組分體系。對於已經提及的情況，即在線測量裝置也可以服務於測量那些鑑 於化學生物學以及細菌學純度的高需求而受到制約的流體(例如飲用 水)的操作中的情況，可以，或者說應該，儘量放棄使用含重金屬的 和/或含胺的催化劑來製備用於襯裡所使用的聚氨酯，儘管該種類的催 化劑以其好的活性而實際上非常利於聚氨酯的製備。作為替代，為了 製備襯裡，也可以以有利的方式，如在前文提及的且在此作為參考的 德國專利申請DE 102005005195.2中所建議的，藉助具有金屬-有機化合 物的催化劑來形成聚氨酯；將公開DE 102005005195.2的內容併入本申 請。根據本發明的一個具體實施方案，對於製備聚氨酯所使用的催化 劑因此包含錫-有機-化合物，特別是二-正辛基錫-化合物，通過其可確 保隨催化劑引入所製備的襯裡3中的、並且停留在此的錫(Sii)化學 地和/或物理地連接在襯裡中，並持久地嵌在其中。根據本發明的一個 具體實施方案，使用下述錫-有機-化合物作為催化劑C以製備用於襯裡3的聚氨酯C40H80O4Sn (1)已經證明，例如二-正辛基錫二月桂酸鹽(DOTL)作為特別有利的用於製備襯裡的催化劑，其結構示意性地如下所示:/CH，CH,CH，(2)另外，也可以使用例如二辛基錫二丙二酸(Dioctylzinndimalinate) 或者相似的金屬-有機化合物作為用於製備襯裡的催化劑。通過使用所述種類金屬-有機化合物作為二級組分，可這樣形成聚 氨酯，使得隨催化劑引入襯裡的且停留在此的金屬(Me)化學地，特 別是原子地，和/或物理地，特別是通過交聯，與襯裡中形成的碳鏈連 接。該催化劑的優點在於，其有機-金屬-化合物被這樣引入襯裡材料中， 使得在在線測量裝置(通常的)的操作中，即使在水的作用下，如果 可能，多數情況下催化劑也僅以生理學無害的量和比例從襯裡中溶解 出來。由於用於製備襯裡3所使用的聚氨酯不含胺和重金屬，因此所制 備的在線測量裝置可滿足甚至是在飲用水領域中的應用的，特別是與 其它食品應用相比的，極高的衛生需求。研究表明，例如，關於總的 有機碳含量(TOC)的遷移率(Mmax，T0C)小於0.25mg每升每天，而氯 消耗率(Mmax，cl)的值絕對可達到小於0.2mg每升每天。本發明的在線 測量裝置可滿足，例如，對於分布網絡中的裝備，特別是主要管道的 相應的"與飲用水接觸的環氧樹脂塗層的衛生評估的方針"("Leitlinie zur hygienischen Beurteilung von Epoxidharzbeschichtungen im Kontakt mit Trinkwasser")禾卩/或對於飲用水體系組分的相應的NSF/ANSI標準formula see original document page 2161所設置的需求。對此已表明，該類型的金屬-有機化合物作為催化劑的應用不僅可 以製造(如前文所述)絕對適用於飲用水應用的襯裡，並且另外，不 僅在使用活性著色劑而且在使用顏料著色劑作為三級組分時，所使用 的第一多組分體系具有對於製備工藝足夠程度的可儲存性。因此例如，對於該藉助二-正辛基錫二月桂酸鹽以及藉助PRINTEX⑧F 80製備的多 組分體系，停留時間為多於八周。因此，根據本發明的方法的一個具 體實施方案進一步設計使用裝有第一多組分體系的裝料，經過至少 24小時的，特別是多於三天的，時間段，形成數份第二多組分體系。 相應的，在形成第一多組分體系的步驟和形成第二多組分體系的步驟 之間，至少經過24個小時，特別是多於三天。根據本發明的另一個具體實施方案，聚氨酯涉及基於第二多組 分體系ABCF製備的彈性體，其至少成比例地基本具有下列結構formula see original document page 22根據本發明的另一個具體實施方案，用於製備襯裡3所使用的醇涉 及那些具有至少兩個官能化的OH-基的醇的一種，例如二醇。在此，通過使用丁二醇能得到特別好的結果。另外，具有芳香族或脂肪族異氰酸酯基，特別是具有兩個或多個 活性NCO-基，的預聚物，對於製備襯裡3是有利的。根據本發明的另一 個具體事實方案，預聚物至少成比例的根據下述結構式形成formula see original document page 23為了製備預聚物，根據本發明的改進方案，使用能夠與，特別是 剩餘的添加的，芳香族二異氰酸酯反應的聚環氧丙垸。根據本發明的另一個具體實施方案，使用聚丙二醇(PPG)作為 聚環氧丙烷，其結構簡化地約如下所示formula see original document page 0作為聚環氧丙烷的選擇或補充，也可以使用例如具有下列結構構 造的聚四亞甲基醚乙二醇(PTMEG)來製備預聚物formula see original document page 0 (6)另外，作為選擇或補充，也可以使用其它具有聚合醚基和終端OH-基的脂肪族形成的乙二醇化合物來製備預聚物。根據本發明的另一個具體實施方案，製備預聚物所使用的芳香族 異氰酸酯涉及特別是至少具有下列結構之一的二苯基甲垸異氰酸酯 (MDI):在此，實驗研究進一步表明，特別是當使用上述預聚物-體系 (PPG+MDI和/或PTMEG+MDI)時，已經可以通過以小於第二多組分 體系ABCF總質量的0.1。/。的質量比例，添加作為二級組分C的催化劑， 以實現短的反應時間。進一步的研究進一步表明，在製備襯裡3時，當 以約等於或小於15:100的混合比例B:A，特別是以小於10:100的混合比 例B:A，將作為第二初級組分B的醇添加給作為第一初級組分A的預聚 物時，能獲得特別好的結果。由於使用聚氨酯作為用於襯裡3的材料，可隨意製備具有25mm至 200mm範圍內的額定內徑的測管l。同樣地，特別是通過使用上述用於 製備襯裡3的帶-流-法，可確保襯裡3具有小於5mm，特別是小於3mm， 的儘可能均勻的厚度。
權利要求
1.用於製備合成材料，特別是聚氨酯，的方法，使用至少四種起始組分(A，B，C，F)，在所述四種起始組分中至少第一初級組分(A)和第二初級組分(B)能相互反應，其中，通過添加至少一種作為催化劑的二級組分(C)來加速所述第一初級組分(A)與所述第二初級組分(B)的化學反應，並且其中，至少一種三級組分(F)用作填充劑，特別是對合成材料著色的填充劑，所述方法包含下列步驟-形成作為中間組分的，特別也是耐儲存的，第一多組分體系(BF；CF；BCF)，所述多組分體系至少部分地既包含所述二級組分(C)也包含所述三級組分(F)，-由至少一部分所述第一多組分體系(BF；CF；BCF)來形成包含所述四種起始組分(A，B，C，F)的，流動的，特別是液態的，第二多組分體系(ABCF)，其中，所述第二多組分體系(ABCF)以可使至少部分所述兩種初級組分(A，B)發生化學反應的濃度包含所述四種起始組分(A，B，C，F)，以及-利用第二多組分體系(ABCF)形成合成材料，通過讓在所述第二多組分體系中包含的所述初級組分(A)和在所述第二多組分體系中包含的所述第二初級組分(B)至少部分地互相反應。
2. 根據權利要求l所述的方法，其中，形成所述第一多組分體系 (BF; CF; BCF)的所述步驟進一步包含結合所述二級組分(C)和所述三級組分(F)的步驟。
3. 根據上述權利要求之一所述的方法，其中，形成所述第一多組 分體系(BF;CF;BCF)的所述步驟進一步包含結合至少部分所述第 二初級組分(B)和所述三級組分(F)的步驟。
4. 根據上述權利要求之一所述的方法，其中，形成所述第一多組 分體系(BF; CF; BCF)的所述步驟進一步包含結合所述二級組分(C)和所述三級組分(F)以及至少部分所述第二初級組分(B)的步驟。
5. 根據上述權利要求之一所述的方法，其中，在相互混合至少部 分所述第二初級組分(B)與所述三級組分(F)之後，進行結合所述 二級組分(C)和所述三級組分(F)以及至少部分所述第二初級組分(B)的所述步驟。
6. 根據上述權利要求之一所述的方法，其中，形成所述第二多組 分體系(ABCF)的所述步驟進一步包含特別是同時地，結合所述第 一多組分體系(BF;CF;BCF)與所述兩種初級組分(A，B)的步驟。
7. 根據上述權利要求之一所述的方法，其中，形成第二多組分體 系(ABCF)的所述步驟進一步包含特別是同時地，向所述第一多組 分體系(BF; CF; BCF)添加所述第一初級組分(A)以及所述第二初 級組分(B)的步驟。
8. 根據上述權利要求之一所述的方法，其進一步包含將至少一 次裝料的所述第一多組分體系(BF; CF; BCF)放置在儲存容器中的步 驟，以及利用從所述第一多組分體系(BF; CF; BCF)的裝料中所提取的 部分體積，使用所述至少一次裝料來形成大量，特別是一系列，份的 所述第二多組分體系(ABCF)的步驟。
9. 根據上述權利要求之一所述的方法，其中，所述第一多組分體 系(BF; CF; BCF)的所述裝料，經過多於三天的時間段，被應用來形成 數份所述第二多組分體系(ABCF)。
10. 根據上述權利要求之一所述的方法，其進一步包含下列步驟 -將所述第二多組分體系(ABCF)應用於作為在線測量裝置的部件的，特別是金屬的，攜載管(2)的內壁上，以及-利用應用於所述攜載管(2)內壁上的所述第二多組分體系(ABCF)，製備由合成材料製成的、內部加襯所述攜載管(2)的襯裡(3)， 通過使在所述第二多組分體系中包含的所述初級組分(A)和在所述第 二多組分體系中包含的所述第二初級組分(B)在所述攜載管(2)內 部至少部分地互相反應。
11. 根據上述權利要求之一所述的方法，其中，使所述兩種初級 組分(A， B)在小於100'C，特別是在約25'C，的環境溫度下相互反 應。
12. 根據上述權利要求之一所述的方法，其中，在形成所述第一 多組分體系(BF; CF; BCF)的所述步驟與形成所述第二多組分體系 (ABCF)的所述步驟之間，經過至少24小時，特別是多於三天。
13. 根據上述權利要求之一所述的方法，其中，預聚物作為所述 初級組分(A)，且醇，特別是二元醇，作為所述第二初級組分(B)。
14. 根據上述權利要求之一所述的方法，其中，所述初級組分(A) 具有醚基，特別是脂肪族和/或芳香族醚基。
15. 根據上述權利要求之一所述的方法，其中，所述初級組分(A) 具有異氰酸酯基，特別是芳香族或脂肪族異氰酸酯基。
16. 根據上述權利要求之一所述的方法，其中，所述初級組分(A) 具有活性NCO-基。
17. 根據上述權利要求之一所述的方法，其中，所述第二初級組 分(B)具有官能化的OH-基。
18. 根據上述權利要求之一所述的方法，其中，所述第二初級組 分(B)涉及二醇，特別是丁二醇。
19. 根據上述權利要求之一所述的方法，其中，所述二級組分(C) 包含金屬-有機化合物，特別是由生理無害的金屬形成的金屬-有機化合 物，例如錫-有機化合物或諸如此類。
20. 根據上述權利要求之一所述的方法，其中，所述二級組分(C) 包含錫-有機化合物，特別是二 (正辛基)錫-化合物。
21. 根據上述權利要求之一所述的方法，其中，所述二級組分(C) 包含二 (正辛基)錫二月桂酸鹽和/或二 (正辛基)錫二丙二酸鹽。
22. 根據上述權利要求之一所述的方法，其中，所述三級組分(F) 包含活性著色劑。
23. 根據上述權利要求之一所述的方法，其中，所述三級組分(F) 包含官能性OH-基。
24. 根據上述權利要求之一所述的方法，其中，所述三級組分(F) 包含顏料著色劑，特別是漿狀的顏料著色劑。
25. 根據上述權利要求之一所述的方法，其中，所述三級組分(F) 包含碳，特別是粉末狀的碳。
26. 根據上述權利要求之一所述的方法，其中，所述三級組分(F) 包含碳黑。
全文摘要
使用至少四種起始組分(A，B，C，F)製備合成材料，在所述四種起始組分中，至少一種第一初級組分(A)和第二初級組分(B)能相互反應。在此通過添加至少一種作為催化劑的二級組分(C)加速兩種初級組分(A，B)的化學反應。另外，在本發明的方法中使用三級組分(F)作為填充劑，特別是著色的填充劑。在本發明的方法中首先形成作為中間組分的，特別也是耐儲存的，第一多組分體系(BF；CF；BCF)，該體系至少按比例地既包含二級組分(C)也包含三級組分(F)。另外，通過使用第一多組分體系(BF；CF；BCF)形成可流動的，特別是液態的，第二多組分體系(ABCF)，該體系以可使兩種初級組分(A，B)之間發生化學反應的濃度包含四種起始組分(A，B，C，F)。最後，通過第二多組分體系(ABCF)，通過使其中包含的初級組分(A)和其中包含的第二初級組分(B)至少成比例地相互反應來製備該合成材料。通過將第二多組分體系(ABCF)應用於作為在線測量裝置的零件的，特別是金屬的，攜載管的內壁上，可以以簡單的方式形成由該合成材料組成的內部加襯的襯裡。
文檔編號C08G18/08GK101283010SQ200680034756
公開日2008年10月8日 申請日期2006年9月5日 優先權日2005年9月20日
發明者亞歷山大·斯頓齊, 斯文·安尼珊斯林, 沃爾夫岡·布羅拜爾, 約翰內斯·魯歇爾 申請人:恩德斯+豪斯流量技術股份有限公司