聚合泡沫材料的生產設備和工藝方法
2023-05-25 21:17:11
專利名稱：聚合泡沫材料的生產設備和工藝方法
技術領域：
本發明涉及一種用於生產聚合泡沫材料的設備和工藝方法，特別是，但非唯一地，涉及一種用於連續生產低密度聚合泡沫材料的設備和工藝方法。
各種聚合泡沫材料的製備通常都需要混合幾種可起反應以形成某種發泡聚合物的組分。一般，這些組分包括多元醇、異氰酸鹽、一種或幾種催化劑、表面活性劑和水。當這些組分以正確的比例混合在一起時，水與異氰酸鹽反應以生成二氧化碳用於聚合物的發泡。
通過將一層混合物排放到移動的傳送機(具有活動的底面並帶有可調的裝置兩側壁)上面，混合物的各組分發生反應而連續地產出一種聚合泡沫材料，最近，各種低密度泡沫材料的連續生產一直涉及使用一種惰性較大的低沸點流體，它在壓力下以液態與其他各化學組分相混合，以便在混合物由於從異氰酸鹽/水的反應中產生二氧化碳而膨脹之前提供對於混合物的一種輔助起泡作用。混合物被排放到傳送機上面，而氣化的低沸點液體使反應混合物膨脹，混合物隨後又從反應混合物中以化學方式產生二氧化碳而陸續膨脹，以形成一種聚合泡沫材料。
適當的起泡/發泡劑中包括各種各樣的含氯氟烴(CFCs)。雖然CFCs具有所需要的惰性和較低的沸點，但近年來出於環境的考慮不提倡使用，因為據信CFCs會促使破壞臭氧層。CFCs的一種適宜的代換物是二氧化碳，但是，由於二氧化碳會在比CFCs低得多的溫度下氣化，而且必須加壓後才能以液態存在，所以設備和方法始終要維持較高的壓力。
不過，除非二氧化碳的氣化發生在各種受控的條件之下，不然就可能損失一些，而發泡膨脹的效率因而降低和劣質泡沫材料可能產出，它們具有非均勻的泡孔結構和許多空洞或「針孔」。
述於EP-A-0645226之中的設備試圖依靠通過細長的壓降區來排放混合物而在一些受控條件下排放反應混合物以起動發泡過程；使發泡混合物沿著發泡空腔並穿過出口孔眼流動；以及隨之排放發泡混合物到基材上面。
在已發表的WO 96/00644中，建議把一種可發泡的反應混合物以500/秒以上的剪切速率膨脹成為大量的各別液流。尋求達到這一點的方式是，使反應混合物通過一或多部篩號從0.025到0.3毫米的分開的細孔篩。WO 96/00644之中所設想的「篩網」包括開孔圓盤或網格，亦即，具有簡單的穿過它們的直接通路。在WO 96/00644中通過範例所說明的各種各樣的實施例全都採用分開的多個細孔篩，它們由各個間隔器保持沿軸向分開，以便在它們之間具有明顯的間隙。這似乎具有以下的缺點，即由於經過這些篩時的各個壓降，某種發泡現象可能發生在各篩網之間的間隙之中，這在實踐中是非常不希望出現的。
「反應混合物」，用於由WO 96/00644所公開和陳述的技術之中，是採用至少兩種參與反應的組分和作為發泡劑的二氧化碳而獲得的，辦法是，使至少一種參與反應的組分與二氧化碳在壓力下相混合，從而生成一種包含液態二氧化碳的混合物，而後再使產生的混合物與另一種參與反應的組分相混合而形成可發泡的反應混合物。以後的混合步驟一般是分別在靜態混合器和旋轉混合頭之中進行的。
後面系統依靠於在一或多部細孔篩的上遊具有完全混合的「反應混合物」，因為混合物穿過篩孔的流動基本上是單向的，亦即，垂直於篩的，所以在篩孔本身之內不發生顯著的混合。
本發明的第一個目的是，提供一種用於生產聚合泡沫材料的設備和工藝方法，可形成受到良好的控制的壓降，並從而能生產具有改進的泡孔結構的均勻高質量泡沫材料。
按照本發明的第一方面，提供一種用於生產聚合泡沫材料的設備，其中各種參與反應的泡沫組分和某種低沸點發泡劑匯集在一起；施加足夠的壓力以使發泡劑保持在液態；以及混合物穿過一可透過的排放頭，通過此排放頭混合物被排放出來並在其中減壓而形成泡沫，此設備的特徵在於，排放頭包括至少一個擴散器件，具有的結構是，要求在擴散器件的軸向厚度之內，在通過擴散器件的流動方向上考查時，各流經在三維上分隔、分散和聚集。
已經發現，由於排放混合物通過這樣一種擴散器件，混合物在其穿過器件期間就經受混合和/或散布，而所產生的泡沫性質上是很均勻的，具有高質量，並且比較不帶諸如空洞或針孔這樣的缺陷。
有利的是，擴散器件包括一種液體和/或氣體可透過的擴散材料。
可取的是，擴散器件是由粘合或燒結材料或一種燒結複合材料製成的。粘合或燒結材料最好是一種諸如不鏽鋼的金屬，但是另外也可包括其他可粘合或可燒結的材料，諸如塑料和陶瓷或其他一些諸如碳、矽、礬和玻璃這樣的顆粒材料。雖然一種由球狀顆粒構成的燒結材料工作不夠理想，但是，一種給定品級的燒結材料在顆粒尺寸上的變化使它可能難以在氣化發泡劑方面獲得所需要的控制。不過，燒結或粘合絲的各個尺寸和各種容差是勝過燒結球形顆粒的，因而發現燒結絲特別適合用作擴散器件。燒結絲網一般製成板片，方法是，滾壓和燒結兩層或多層絲網，以致絲網的各接觸點在燒結過程期間熔合在一起。
「粘合」材料是一種其中各個顆粒或纖維在各接觸點處通過熔劑、粘接劑或其他粘合劑結合在一起的材料。
在擴散器件之前的具有CO2的反應劑混合物的壓力應當大於混合物的平衡壓力。比如，如果平衡壓力是在8至15巴之間，我們發現，採用一種具有平均大約20微米標稱值並且反應物在燒結之前具有16巴至30巴壓力的燒結材料，會產生均勻的泡沫和隨之而來的合格的泡沫材料。
在一項實驗中，混合起來的各反應劑和CO2具有14公斤/分的流量，在20℃時粘度約為400-600釐泊/秒；而一種燒結材料具有平均20微米量級。直徑30毫米以及厚度1.32毫米，可產生均勻的泡沫和質量合格的泡沫材料。
在實踐中，一般常用的各種燒結材料的孔徑大小變化範圍很廣。比如在一種平均孔徑大小為20微米的燒結材料中，所表示的孔徑大小範圍在7.5與85微米之間。較大的孔徑大小會造成泡沫材料中的一些缺陷，較小的孔徑大小又會引起燒結器件中的堵塞。對於目前的用途來說，燒結材料的結構應當是，大多數孔的孔徑大小變化應當最好是在平均孔徑大小的-30％與+50％之間。
在另一項實驗中，混合起來的各反應劑和CO2具有14公斤/分的流量，在20℃時粘度約為400-600釐泊/秒，而一種燒結材料具有平均100微米標稱值、直徑15毫米以及厚度1.5毫米，所得到的泡沫材料，由於包含許多孔洞，質量是不合格的。
因而，本發明的優選發泡裝置包括一排放頭，它包含一形狀為可透過的擴散器件的減壓器，通過它排放泡沫的各種組分。可透過的擴散器件包括一組熔合、粘合或燒結起來的元件，它們或是金屬、陶瓷和塑料的或是別種材料的顆粒，或者包括許多篩網的熔合體，或者簡單地包括一群盛放在兩塊可滲透的支承平板之間的鬆散的顆粒狀材料。
所有這些實例都具有的共同特徵是，沒有任何穿過擴散器件的(如同在WO 96/00644篩網情況下所有的)簡單的單獨「直通」路徑，而是在擴散器件的厚度以內具有各個流經的分隔、分散和聚集。結果，參與反應的各種組分或混合物不能採取一條「直通」路徑，而都是被導致分解成為許多液流，從而各種組分在它們通過擴散器件期間要經受混合，或者如果已經予先混合則經受額外混合，而所得的泡沫材料具有高質量的泡孔結構，不帶諸如孔洞或針孔等各種缺陷。
考查本發明的擴散器件這一顯著特點的另一種方式是，與採用諸如WO 96/00644之中的一個多孔圓盤或篩網的裝置這一情況下僅有一維(x)相比，存在著液流在三維(x、y和z)上通過擴散器件的可能性。這種通過擴散器件的三維液流，諸如優選燒結材料所例示的那樣，可形成各組分在燒結材料之內的混合。這樣就造成了驚奇的結果，即獲得了下述能力減少甚至避免了採用通常的使多元醇與CO2相混合的靜態混合器和在其中於通過發泡頭排放之前多元醇/CO2混合物一般匯集在一起，並與其他各種反應劑相混合的第二混合器，以便從事額外混合。
我們的驚奇發現是，擴散器件既起到各種反應劑與CO2的混合器的作用，減少所需的機械式(旋轉式)混合量，而且同時還起到不致使液態CO2到氣態CO2的狀態改變迅猛發展的控制裝置的作用，產生均勻的泡沫。
已經發現，本發泡裝置可以排除參與反應的各個組分和CO2，在排放頭處一起提供給擴散器件之前，在專門設置的混合器之中予先混合的必要性。雖然需要時它們也可以予先混合。本系統還使得參與反應的各種組分連同CO2在擴散器件的上遊或在擴散器件處簡單地匯集在一起。
在所有的情況下，至關重要的是，CO2要在直至最終壓力降低到出現在擴散器件下遊一側處的大氣狀態的整個過程中始終保持在液相之中，不然將會產出帶有孔洞的劣質泡沫材料。
因而，在排放頭之中使用本發明的一種擴散器件的另外一項好處是，各種組分在給直到排放頭之前要求少得多的混合，因為至少某種混合和/或散布發生在混合物經過擴散器件的進程期間。在先前技術中，通常各種組分在以幾百和高這幾千轉/分的速率下運轉的旋轉式混合器之中混合在一起，以便確保各種組分均勻的混合。經過符合本發明的擴散器件排放混合物，就有可能通過在小於40轉/分的速度下對各處組分使用旋轉式混合器，而產生一種發泡的聚合物，從而避免了從溶液中逸出溶解的氣體而導致產品缺陷的潛在問題。的確，如前所說明，已經發現有可能在某些情況下如果希望可完全不用旋轉式混合器。
本發明的擴散器件可以具有各種各樣的形狀之中的任何一種。比如，在一項實施例中，擴散器件是圓形的。在另一項實施例中，擴散器件在側向上是細長的並相對於一個運動著的基材或載體沿橫向設置，以便泡沫混合物放得均跨過基材的寬度均勻地排放。擴散器件可以固定在適當位置上。在其他實施例中，它可以以受控的速度設置得在基材的寬度上往返橫移。
有利的是，發泡劑包括二氧化碳。
按照本發明的第二方面，一種用於生產聚合泡沫材料的工藝方法包括匯集參與反應的各種泡沫組分和一種低沸點發泡劑，施加壓力以保持發泡劑處於液態；以及通過可透過的排放頭排放各種組分以形成泡沫，排放頭包括至少一個擴散器件，其結構是，可造成在擴散器件的軸向厚度之內，在通過擴散器件的流動方向上考查時，各流徑的分隔、分散和聚集。
最好是，擴散器件由一種粘合或燒結材料或一種燒結複合材料製成。
最好是，起泡劑包括二氧化碳，容易購得，便宜而又比較無害。
通過由擴散器件構成減壓器的、混合反應劑(連同CO2)的流動通道尺寸很小含有助於把系統中的壓力保持在平衡壓力以上。
這種很小通道的問題之一是，如果發生堵塞，則生產出來的泡沫材料可能是質量低劣的，或者堵塞會最終使工藝過程停止。
本發明的第二個目的是，降低這種堵塞在發泡工藝過程的影響。
本發明的第三個目的是，提供一種系統，它能在清洗和/或更換擴散器件的同時使得可以繼續發泡，以及/或者能在不需中斷泡沫/泡沫材料生產的情況下反洗擴散器件。
為了滿足第二個目的，提供了一種用於生產聚合泡沫材料的設備，它具有一個以擴散器件的形式用於使反應劑同CO2組合在一起的減壓裝置；以及一種控制發泡並使得減壓器可以在各次停機時間之間使用較長時期的裝置。
在一些實施例中，設備可包括允許進行反洗擴散器件的裝置。
在一個實施例中，後一裝置使得擴散器件可以任由選擇地移轉180°，以便使得所排放的材料本身提供反洗。
其他一些實施例可以包括使得背壓可以在發泡期間任由選擇地予以調節的裝置。
後一裝置實現得的方式是，比如把擴散材料裝在一對支承平板之間，它們的相對間距可予以調節以調節擴散材料的壓緊程度。
還有一些實施例可以包括能清洗髮散器件面發繼續發泡的裝置。
後一裝置實現的方式是，比如安排得平行設置至少兩個擴散器件，使得流向它們的參與反應的各種組分可任由選擇地由一可變的入口流徑予以控制。
如前所說明，擴散器件最好是由一種燒結材料製成的，最好是由一種諸如不鏽鋼的金屬製成的。不過，擴散器件也可以通過在兩塊間隔開來的支承或洩放平板之間裝入一種顆粒狀材料或者諸如鋼棉這樣的可壓縮的纖維材料而製成。
本發明以後只通過範例參照附圖進一步予以說明，其中
圖1是符合本發明的聚合物泡沫材料生產設備和方法的一個實施例的示意簡圖；圖2是符合本發明的聚合物泡沫材料設備的第一實施例的透視圖；圖3是圖1中設備的一種分配頭的放大的分解透視圖；圖4是可以與圖1中設備一起使用的另一種分配頭的透視圖；圖5是一種可調面積式擴散噴嘴的一個可能的實施例的縱向剖面示意簡圖；圖6和7分別是可調面積式擴散噴嘴的第二可能的實施例的側視和前視示意簡圖；圖8至10分別是符合本發明的一種快速變換發泡裝置的第一實施例的側視、頂視和端視剖面圖；圖11至13分別是符合本發明的快速變換式發泡裝置的第二實施例的側視、頂視和端視剖面圖；圖14和15是符合本發明的一種自潔式發泡裝置的側視剖面圖和平面視圖；圖16是符合本發明的自潔式發泡裝置的另一實施例的側視剖面圖；圖17是採用不同結構擴散裝置的另一實施例的剖面視圖；圖18示意地表明可以用在本發明之中的分散和匯聚流徑。
首先參照圖1，本設備包括第一儲罐10，用於盛放多元醇或混合多元醇；氣瓶12，用於貯放液態二氧化碳；第二儲罐14，用於盛放TDI(一種異氰酸鹽)；以及第三貯罐16，用盛放錫催化劑。大量CO2液最好是貯放在恆溫下，以使CO2蒸氣壓力也保持恆定，在比如-5°至-15℃的低溫下最為有利。出自貯罐10的多元醇徑由泵20被供料至注射器塊21，在此會合通過注射器22噴射的液態二氧化碳。液態二氧化碳是經由調節器24、冷卻器26、供料泵28、止回閥29和注射器22被供料。多元醇和CO2隨後被供料給常見的靜態混合器23，比如螺旋混合器。
經過混合的多元醇和液態二氧化碳經由調壓閥30供給一旋轉混合器34，在此，多元醇與二氧化碳與分別通過泵35、37從貯罐14和16供料的異氰酸鹽和錫催化劑相混合。與先前技術相反，旋轉混合器34可以在較低的比如36rpm的轉速下工作。
所得的混合物仍然在壓力下被給供料給為排放頭38的膨脹系統，而在圖1中只作示意表明。
混合多元醇可以包括多元醇、水和胺。已經發現，對於泡沫的穩定來說，向多元醇注入矽酮催化劑是很有利的，無論在注射塊21前面或是稍稍後面一點。
CO2可以與或是多元醇或是混合多元醇的液流相混合。混合多元醇液流可以包括多元醇加水加胺。已經發現，對於泡沫的穩定性來說，向多元醇或混合多元醇的液流注入矽酮催化劑是很有利的，無論在圖1中的注射塊21前面或是稍稍後面一點。
也已經發現，液態CO2液流可以在擴散器件前面注入混合的反應劑液流(包括T.D.I)中。
排放頭38較為詳細地表明在圖3之中並包括供料管40，帶外螺紋的管狀端頭42固定在它上面。帶內螺紋的管狀抵蓋44可與帶螺紋的端頭42螺紋式嚙合，並且適於卡持由擴散材料，諸如燒結鋼絲，製成的圓盤。密封件48在使用時夾置在端頭42的端面與燒結圓盤46反向表面的周邊之間，而另一密封件50在使用時夾置在燒結圓盤的前方端面周邊與O形圈47和在蓋44遠端處指向內部的周邊凸緣51之間。密封件49和50的用途是，防止加壓的混合物圍繞燒結鋼絲圓盤的周邊通過，以及限定液流通過燒結鋼絲的面積。
排放頭38適於把混合物排放到大體上是常用的泡沫傳送設備52裡去，此設備簡略地說包括一部環形的下部水平傳送帶和兩個垂側壁傳送帶56、58。每一側壁傳送帶包括一條塑料板片，從相應的垂直貯放輥60引出並由一從動垂直卷收滾輪62拉回而繞過垂直的端部空轉滾輪63。各卷收滾輪62的運動是與傳送帶54的驅動裝置同步的，從而傳送帶54和兩部側壁傳送帶56、58都以大致上相同的速度運動。在傳送器52的一端處配置固定壁60，它具有下部平面狀傾斜部分60′，伸向正好在傳送帶54一端上方的位置處，以及上部平面狀傾斜部分60″，與下部傾斜部分60′銜接並以較小於第一傾斜部分60′的角度傾斜於水平面。分配頭38把混合物排放到上部傾斜部分60″上面而進入由傳送帶54、兩部側壁傳送器56、58和固定壁60所限定的發泡空間。
實際上，在此實施例中，液態二氧化碳、混合多元醇、異氰酸鹽和錫催化劑藉助於靜態混合芯22和旋轉混合器34混合在一起並在壓力下經由供料管40供給到排放頭38。重要的是要記住，隨著混合物被供料到排放頭38，在與其他各種化學反應劑混合時，它要保持在足以把二氧化碳維持於液態的壓力之下，雖然一般不必超過10巴。實踐中業已發現，燒結之前的壓力應當超過14巴，而最好是超過18巴。另一驚奇的結果是，燒結之前在20巴與高達35巴之間的壓力對於泡孔結構沒有任何重大的不利影響，卻可能具有積極作用。混合物然後通過多孔的燒結鋼絲圓盤46被排放出去，二氧化碳蒸發而導致混合物發泡。發泡混合物隨後由於從異氰酸鹽與水之間的反應中產生二氧化碳而進一步膨脹並藉助於傳送機52以連續形成的團塊形式從排放頭區域清除出去。
排放頭的另外一種結構示於圖4，其中排放頭64沿側向呈細長狀，並在使用中相對於傳送機52的運動方向橫向設置。排放頭64的橫截面是矩形的，而一條矩形擴散材料68，諸如上述的燒結鋼絲，構成排放頭的分側壁。這樣，混合物可以更加均勻地在傳送機52的整個寬度範圍內通過燒結材料被排放出去。
本發明並不限於前述各項實施例為細節。比如，經過擴散器件之後的壓降可以通過調整器件的任一或所有尺寸、形狀、孔徑大小和厚度以及/或者混合物通過擴散材料的速度來予以調整。
在某些情況下，可能需要包括一種支承結構，以便為擴散材料提供剛性支承。
在一種典型情況下，擴散材料的厚度在1-3毫米的範圍之內，尤其取決於擴散材料的孔徑大小。其他一些類型的泡沫，比如那些包含各種填充劑或粘性材料的泡沫，可能需要擴散材料具有較大的孔徑大小和增大的厚度。在實踐中，所用的孔徑大小和在擴散材料上遊所生成的背壓都影響所得泡沫材料最終的泡孔結構。
為了防止較大的物質顆粒，無論是以化學方式形成的或者是偶然地進入系統的外來顆粒，抵達或堵塞擴散材料，在擴散材料的上遊某處的系統之內設置過濾介質可能是很有好處的。
在某些實施例中，可能有利的是，在排放頭的下遊裝有常用的塗布滾輪和一些可調壓的平板，以便控制泡沫材料產品的上部表面。
必須強調指出，雖然以上系統是結合各種低密度泡沫材料的製成而予以說明的，但是，它也可以應用於標準和較高密度泡沫材料的生產。
現在轉向圖5和圖6與圖7，它們表明用於本發明的兩種可能的擴散器件噴嘴的範例，它們都具有可調的面積。這些裝置可以是人力或電力驅動的，並且在需要時可以由隨著一項或多項操作特徵量或參數的自動檢測裝置予以控制。
首先參照圖5，所示實施例包括圓筒形發散器件80，由諸如此前所述的燒結鋼絲等擴散材料製成。
圓筒形擴散器件80被夾持在兩塊支承平板82a、82b之間，兩塊平板藉助於各螺栓84被夾緊而頂住器件80的軸向兩端，反應混合物經由細長的供料管86供給，供料管具有中心孔眼88，經由各橫向孔眼90連通於圓筒形擴散器件80的內部。供料管具有帶凸緣的端部92，滑動配合在圓筒形擴散器件裡面並由環形的O形圈94密封在器件裡面。由於密封件94，混合物被限定於擴散器件裡面帶凸緣端頭92以右的區域。因而，通過沿軸向相對移動供料管和圓筒形擴散器件80，擴散器件的有效作用面積可相應地予以增大或減小。
現在參照圖6和圖7，可變面積式擴散器件的第二實施例包括由諸如燒結鋼絲的擴散材料製成的圓盤102，裝在固定箱體108之中兩個壓縮墊圈104、106之間。第一墊圈104具有與圓盤102相同的直徑，但包含偏心圓孔110，與形成在箱體108之中的截圓錐形入口通道112對齊。第二墊圈106是環形的，並由扣環114和螺絲116緊壓於圓盤102的外側周邊。第二箱體部分118安裝得可以相對於箱體108圍繞中心軸線X轉動。做到這一點依靠的是，藉助於各固定螺絲120和第二個以彈簧加載的扣環122把部分118聯接於箱體108，此環圈貼靠箱體部分118的凸緣124，凸緣具有至少一個帶有特氟隆(RTM)塗層126的嚙合表面。在此範例中設有手把128，用於搖轉箱體部分118。
如圖6最清楚地表明，可轉動的箱體部分118在其一側上具有軸向出口孔130，與在其另一側上的偏心孔132連通。箱體部分118面對擴散圓盤102的那一表面帶有特氟隆塗層134，可使部分118在部分118藉助於手柄128相對於箱體108被搖轉時能夠滑過擴散圓盤。
自圖7顯然可見，箱體部分118可以任由選擇地在出口孔眼132完全對齊入口通道112(圖7中用虛線圓圈A表明)的位置到出口孔眼132相應於某一予定的最小疊合而不對齊入口通道112的位置之間(諸如圖2中用虛線圓圈B表明)予以移動。這樣，入口和出口通道的重疊程度可以選定，以便改變擴散器在最大與最小值之間的有效面積。
現在參照圖8至17，其中在不同圖形中的相同或類似另部件均以同樣的標號示出。
圖8至11表明一種帶有多個降壓器(擴散器件)(C1和C2)的裝置。此實施例的目的是，如果一個擴散器件被堵，有可能變換到另一個擴散器件而不中斷工藝過程。
已經被堵的擴散器件可以取下以便清洗，或者它可以藉助於以適當介質作反衝而「就地」清洗。洗淨的器件然後準備用於在現有發泡裝置受堵時再次更換而加入生產過程。藉此，發泡過程的持續時間就可不受減壓器(擴散器件)壽命的限制。
各種反應化學物質在連接點(A處進入裝置並沿著空心活塞110通向第一減壓器(C1)，它比如具有示於圖3中46處的型式並包括裝在噴嘴13之中的發泡裝置130。活塞110滑動式裝在閥114的閥體112之中，並藉助於電動線性驅動器116聯接於閥體112。閥114最好是藉助於夾緊於活塞110延伸段的支架(未畫出)而裝接於發泡機械上。這樣具有的優點是，閥114的閥體112可相對於活塞110作軸向移動而使第二減壓器(擴散器件)(C2)處於與原來減壓器(C1)恰好是相對於發泡機械的同一位置上。
如果設備是要設計成能將各減壓器(C1和C2)取下用於清洗，則它們可以設置在可取下的各塊體120上，塊體用各螺絲124安裝在噴嘴夾具122之中適當位置。
圖11至13表明在圖8至10中所述裝置的各組成部分的一種變異。在圖11至13的裝置中，各種化學物質進入三通轉向球閥132，而兩個交替的減壓器(擴散器件)(C1和C2)裝接於閥的兩個出口。各種化學物質在連接點(A)處進入裝置和閥132的球體134。可單獨卸脫的塊體(F)136a、136b，兩個減壓器(C1和C2)分別裝入其中，藉助於各螺絲140夾緊於閥132的閥體138上。取決於閥球134的方位，其中一個減壓器(C1或是C2)投入生產，而另一個可以取下用於清洗。閥134可由旋轉驅動器142驅動而轉動90°。
圖14和15表明一種裝置，帶有單獨一個減壓(擴散器件)(C)，它裝在特殊的高壓球閥的閥球150的通道之內。此裝置的目的是，可使減壓器(C)在使用期間轉過180°，以使化學物質的流動反轉過來，通過生產中的各種化學物質的反衝而產生一種自淨作用。
這種裝置允許只用一個減壓器(C)來連續生產泡沫材料並提供了一種連續清洗的手段。各種化學物質在連接點(A)處進入裝置，經過閥球150和減壓器(C)通向出口。閥球由旋轉驅動器152在閥體166之內驅動而轉過180°，以使它的原先的排放側此時成為進入側。
標號154表示夾緊螺帽；156表示球座；而158表示閥腔填充物。
圖16表明圖14和15的各組成部分的另一實施例，其中用錐形或柱塞或閥162代替球閥以安放減壓器(C)。除了閥球由柱塞160代替外，圖16中裝置的說明與圖7和8相同。
圖17表明可以採用的另一裝置。它包括兩塊支承或洩放平板170、172，它們裝在噴嘴託持蓋174裡面，託持蓋配裝於減壓器託座176。支承平板170、172之間的空間填滿可壓縮的纖維或鋼棉178。平板170、172具有通道，允許各種反應劑流過它們而不造成太大的壓降。背壓是由纖維178的壓縮來保持的。採用這種配置，當背壓由於局部堵塞而增高時，減壓託座可以稍許擰松，從而降低背壓。
託持蓋174在底部與洩放平板170配裝在一起。在洩放平板170的頂部放置減壓材料178。頂部洩放平板172安放在減壓材料178的上方。託持蓋174隨後擰到反應劑導出管176上去。減壓材料的數量和由於把託持蓋174擰到反應管176上去而達到的壓緊程度決定了流動的背壓。
一些粉末也可以用來充填支承平板170、172之間的空間。圖17的減壓器也可以應用在圖8至16所示的各種裝置之中。
最後參照圖18，此圖非常簡略地示意表明反應劑混合物流入路徑A是如何圍繞擴散器件200的各個材料顆粒或單股纖維262分散和聚集的。如圖所示，此擴散器件只有三層L1、L2和L3。雖然在圖18中它們顯得是分開的，但實際上，各個顆粒或許多股纖維202當然會是在各接合點上比如通過熔合而連接起來的。還有，應當強調的是，圖18隻表明在一個平面上的二維上分散和聚集。實際上，另外的分散和聚集會出現在圖18平面以上和以下的各平面上，亦即，分散和聚集會出現在三維上。
權利要求
1.一種用於生產聚合泡沫材料的設備，其中各種參與反應的泡沫組分和一種低沸點發泡劑匯集在一起；施加足夠的壓力以使發泡劑保持在液態；以及混合物穿過一可透過的排放頭，通過此排放頭混合物被排放出來並在其中減壓而形成泡沫，此設備的特徵在於，排放頭包括至少一個擴散器件(46)，其結構是，要求在擴散器件的軸向厚度之內，在通過擴散器件的流動方向上考查時，各流徑在三維上分隔、分散和聚集。
2.按照權利要求1所述的一種設備，其中所述至少一個擴散器件(46)是由粘合材料或燒結材料或燒結的複合材料製成的。
3.按照權利要求2所述的一種設備，其中所述至少一個擴散器件(46)是由燒結鋼絲製成的。
4.按照權利要求1所述的一種設備，其中所述至少一個擴散器件(46)包括裝在兩塊可透過的支承平板之間的許多鬆散顆粒材料，或一種可壓縮的纖維材料。
5.按照權利要求1至4之中任何一項所述的一種設備，還包括允許反洗某一或每一擴散器件的手段。
6.按照權利要求5所述的一種設備，其中反洗啟動裝置適於使得所述至少一個擴散器件被任由選擇地轉移180°以便讓被排放的材料本身提供反洗。
7.按照權利要求6所述的一種設備，其中擴散器件裝在旋轉閥的旋轉構件(150)之中，此構件(150)可藉助於旋轉驅動器(152)任由選擇地旋轉，以便相對於通過閥的流徑而倒轉擴散器件。
8.按照權利要求1至7之中任何一項所述的一種設備，包括發泡控制裝置，它可控制起沫，以便擴散器件可在各次維修停車期間使用較長時間。
9.按照權利要求8所述的一種設備，其中所述發泡控制裝置適於使得在擴散器件處的背壓在發泡期間可以任由選擇地調節。
10.按照權利要求9所述的一種設備，其中所述背壓調節的方便性的取得是由於，把擴散器件材料(178)裝在一對支承平板(170、172)之間，一對平板的相對空間可以調節，而使擴散材料的壓緊程度可以調節。
11.按照權利要求1至10之中任何一項所述的一種設備，還包括使得可以在發泡繼續的同時清洗擴散器件的裝置
12.按照權利要求11所述的一種設備，其中能在發泡繼續的同時可以從事所述清洗，至少並聯設置兩個所述擴散器件(C1，C2)，通向它們的各參與反應的組分的流動可任由選擇地由可變的流入路徑予以控制。
13.按照權利要求1至12之中任何一項所述的一種設備，其中所述擴散器件具有可變大小的有效面積。
14.一種用於生產聚合泡沫材料的工藝方法，包括匯集參與反應的各種泡沫組分和一種低沸點的發泡劑，施壓壓力以保持發泡劑處於液態，以及通過可透過的排放頭排放各種組分以形成泡沫，排放頭包括至少一個擴散器件，其結構是，可造成在擴散器件的軸向厚度之內，在通過擴散器件的流動方向上考查時，各流徑的分隔、分散和聚集。
15.按照任何前述權利要求的設備和工藝方法生產的聚合泡沫材料。
全文摘要
一種用於生產聚合泡沫材料的設備和工藝方法,其中各種參與反應的泡沫組分和一種低沸點的發泡劑匯集在一起,施加足夠的壓力以便保持發泡劑處於液態,以及混合物可穿過可透過的排放頭,通過此排放頭混合物被排放出來並在其中減壓而形成泡沫。排放頭包括一個或多個擴散器件(80),具有的結構是,要求在擴散器件的軸向厚度之內,在通過擴散器件的流動方向上考查時,各流徑在三維上分隔、分散和聚集。擴散器件(80)是由粘合材料、或燒結材料或燒結複合材料,諸如燒結鋼絲製成。
文檔編號B01F5/06GK1190923SQ9619546
公開日1998年8月19日 申請日期1996年7月8日 優先權日1995年7月11日
發明者詹姆斯·布賴恩·布萊克韋爾, 傑弗裡·巴克利, 約翰·詹姆斯·布萊克韋爾, 史蒂芬·威廉·布萊克韋爾 申請人:比梅奇集團有限公司