連續生產聚氨酯泡沫塊的方法和設備的製作方法

2023-12-02 18:18:36 1

專利名稱：連續生產聚氨酯泡沫塊的方法和設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種連續生產聚氨酯泡沫塑料塊料的方法，它包括製備含有發泡劑的可聚合反應混合物，將所述的反應混合物基本上連續地塗敷在移動的傳送設備上，並使該反應混合物自由隆起發泡和聚合，以致形成所述的泡沫塑料，反應混合物的自由隆起發泡和聚合在基本上氣密的封閉空間中進行，其中反應混合物至少部分地被氣體層覆蓋，在所述的自由隆起發泡和聚合過程中，該氣體的壓力至少部分地通過從所述的空間排放氣體的方法維持在預定的壓力範圍內。
在EP-A1-0044226中公開了這樣的方法。在這一已知的方法中，發泡過程在受控壓力的條件下進行。按照這一方法，發泡過程例如可在減壓下進行，以致只需要較少數量的物理髮泡劑和化學發泡劑，特別是水，以便得到所希望的低密度。由於用水量較少，生成的聚氨酯泡沫塑料會比較軟。相反，在較高壓力下發泡，同時發泡劑(如水)的用量較多，聚氨酯泡沫塑料的硬度就會增加。因此，有可能用壓力作為一種附加的配製參數。
在連續生產聚氨酸泡沫塑料塊料中一個大家熟悉的問題是，為了生產有恆定性質的泡沫塑料，周圍空氣的壓力應始終維持在相同不變的數值。當然，大家都知道，例如即使相當小的壓力波動都會對生成的泡沫塑料的密度和硬度有影響。在這方面，已觀測到，當使用當今的連續操作的聚氨酯泡沫塑料塊料生產機器時(它們全為敞開式設備)，即其中發泡過程在環境壓力條件下進行，周圍大氣壓每天的變化都會引起泡沫塑料塊料的密度和其他性質(如硬度)的改變。而且，也很清楚，當使用沒有適當控制的氣密封閉式連續生產泡沫塑料的機器時，所述封閉空間的壓力波動甚至比環境壓力每天的波動要大得多、快得多。
EP-A1-0044226提出主要在封閉式非連續泡沫塑料生產機器中控制壓力的設備。在連續泡沫塑料生產機器中使用這些設備的可能性僅僅在個別的段落中提到。但是，這些連續泡沫塑料生產機器比較連續泡沫塑料生產機器尺寸大得多，例如需要的空間為1000-1500米3。
為了維持基本上恆定的高壓，EP-A1-0044226提出當壓力超過預定的恆定值時使用排放氣體的安全閥。另外，還可使用與壓力表、安全閥和開關控制器聯合操作的壓縮泵。雖然EP-A10044226未指出如何操作這些壓力控制設備，很顯然是根據壓力表測定的壓力用開關控制器來使用壓縮泵開關。而且，按照US-A-4777186提出的內容，本專業技術熟練的人員都會只用壓縮泵得到所述的高壓，特別是在發泡過程開始前。產生所要求的壓力後，將關閉壓縮泵，並通過排放在反應過程中封閉的泡沫塑料生產機器的氣體來維持基本上恆定的正表壓。
上面描述的方法的一個缺點是，它不能在需要得到均勻性質的聚氨酯泡沫塑料塊料的大型連續泡沫塑料生產機器中維持足夠恆定的高壓。實際上在已知的泡沫塑料生產機器中最小的壓力波動常常是需要的，或者是為了啟動開關控制器使壓縮泵開關，或者是使安全閥開關。
EP-A1-0044226還公開了使用真空泵和適當的控制器來維持基本上恆定的減壓，這未作進一步的描述。在這方面，本發明人已用大型氣密封閉式連續泡沫塑料生產機器進行了實驗，試圖通過控制所用泵組的速度，以便用基本上等於發泡氣體生成速度的流速將氣體泵出封閉空間的方法來維持恆定的低壓，但看來用這一方法不可能使所述的壓力維持足夠的恆定。
所以，本發明的一個目的是提供一種連續生產聚氨酯泡沫塑料塊料的方法，其中，在發泡過程中反應混合物周圍的壓力波動減小，以便能夠連續生產質量基本不變的聚氨酯泡沫塑料塊料。
為此，按照本發明的一種方法，其特徵在於，在所述的自由隆起發泡和聚合過程中，除了發泡氣體生成外，向所述空間基本上連續供氣，與此同時還從所述空間排出氣體，以便使所述的壓力維持在所述的壓力範圍內，並使所述的壓力波動降到所述的壓力範圍內。意想不到的是，實驗發現，通過連續供氣到起反應的反應混合物周圍的封閉空間，同時從所述的空間排氣的方法，相對於在不另供氣體而只排放反應混合物放出的氣體的情況下出現的壓力波動來說，減小了所述空間的壓力波動。
在本發明方法的一個優選的實施方案中，至少在所述的自由隆起發泡和聚合過程中，至少部分通過控制供給所述空間的氣體的溫度和/或流速的方法，使所述封閉空間氣體層的溫度維持在預定溫度值的正負5%的範圍內。因此，按照本發明的方法也能控制反應混合物周圍的溫度，這一溫度也對生成的泡沫塑料的性質有影響。
在本發明方法的一個特定實施方案中，所述空間的壓力維持在環境壓力或低於環境壓力，並以這樣的流速供氣;至少等於發泡氣體生成速度的一半，較好是至少等於所述的發泡氣體生成速度但小於5倍的所述發泡氣體生成速度，較好是小於3倍的所述發泡氣體生成速度。
在本發明方法的另一個特定實施方案中，所述空間的壓力維持在高於經常的環境壓力，並以這樣的流速供氣至少等於發泡氣體生成速度的十分之一，較好至少等於發泡氣體生成速度的三分之一但小於4倍的所述發泡氣體生成速度，較好是小於2倍的所述發泡氣體生成速度。
在這兩個特定實施方案所規定的流速範圍內，壓力以及溫度都能足夠準確地控制而不產生太多的需要淨化的廢氣。
在本發明的方法中，氣體可在經常的環境壓力下主動或被動提供到所述的空間，同時氣體也可主動或被動排出，視所述空間產生的壓力而定。為了使基本上恆定的壓力處於大氣壓或接近經常的大氣壓力，應主動供排氣。
本發明還涉及一種連續生產聚氨酯泡沫塑料塊料的設備，它包括一個基本上氣密的封閉空間;在所述封閉空間內的傳送設備;用於混煉含有發泡劑的聚氨酯反應組分的混煉頭;將所述反應混合物卸料到所述的傳送設備上的設備，同時傳送設備不斷移動，以使所述的反應混合物沿所述的傳送設備能夠自由隆起發泡和聚合;有氣體進出口的氣體泵送設備;以及將所述氣體進口連接到所述的封閉空間的設備，以便藉助氣體泵送設備在所述的自由隆起發泡和聚合過程中能夠主動從所述的封閉空間排氣。
在EP-A1-0044226中公開了這樣的設備。在這一已知設備中，主動排氣的設備由一臺真空泵組成。如上所述，看來僅僅用控制真空泵的方法維持大型連續泡沫塑料生產機器的封閉空間內足夠恆定的低壓是不可行的。
為了避免這一缺點和其他缺點，本發明設備的特徵在於，它裝有在所述的自由隆起發泡和聚合過程中連續將氣體供到所述的封閉空間的設備，同時又藉助所述的氣體泵送設備主動從所述的封閉空間排氣，以便減少所述封閉空間內的壓力波動。
本發明的方法和設備的其他細節和優點將從以下某些特定的實施方案的描述中變得更清楚;這一描述僅通過說明性的實施例給出，並不試圖限制本發明的範圍。參數與附圖相關，其中

圖1是本發明設備的截面圖，其中壓力低於環境壓力。
圖2也是圖1設備的截面圖，其中壓力高於環境壓力。
在本發明的方法中，正如在傳統的、敞開式連續聚氨酯泡沫塑料塊料生產機器中那樣，製備含有發泡劑的可聚合反應混合物，所述的反應混合物連續塗敷在移動的傳遞設備上，它通常至少有一個移動的紙或薄膜或一個或多個傳送帶;以及該反應混合物可自由隆起和聚合，以便形成所述的泡沫塑料。這一發泡過程可藉助已知的連續泡沫塑料生產機器進行，「inclined conveyor」型、「Maxfoam/Varimax」型或「Quadro-Foamat」型(它們可有也可沒有平頂系統)或「Vertifoam」型。該反應混合物通常由多元醇和聚異氰酸酯組分製備。
多元醇組分例如可有-聚醚多元醇，它們由一種或多種烯化氧或取代的烯化氧(如環氧乙烷或環氧丙烷)與一種或多種含有活性氫的引發劑(如丙三醇或三烴甲基丙烷)反應製備，-部分胺化或完全胺化的上述類型聚醚多元醇，-聚酯多元醇，例如它們由一種或多種多元羧酸或酸酐或其酯(如己二酸、鄰苯二甲酸…)與一種或多種多元醇(如乙二醇、丙二醇…)反應製備，-聚醚多元醇或聚酯多元醇，它們含有呈分散狀態或溶解狀態的加聚聚合物或縮聚聚合物。
聚異氰酸酯組分可由各種脂族或芳族異氰酸酯組成，其中有TDI，MDI，TDI和MDI的預聚合物和它們所有可能的混合物都是最普遍使用的。
化學發泡劑(如水、甲酸或其衍生物)和物理髮泡劑(如CFC11、二氯甲烷和其他CFC類、HCFC類和有較低沸點的液體)都可用作發泡劑。
該反應混合物還含催化劑，如大家熟悉的胺催化劑和/或金屬催化劑。表面活性劑一般也是需要的，並發現許多類型的表面活性劑都是合適的。如果需要的話，其他添加劑(如阻燃劑、交聯劑、增量劑、填充劑、開孔劑、顏料、抗氧化劑等)也可加到該反應混合物中。
在本發明的方法中，自由隆起發泡和聚合在基本上氣密封閉的空間中進行，其中反應混合物至少部分被氣體層覆蓋。在第一階段中，即當自由隆起發泡開始時，最好在反應混合物發泡開始前，將氣體的壓力調節在預定的壓力範圍內。這一壓力範圍一般為0.5-10巴，通常為0.7-1.5巴。在第二階段中，即在連續生產聚氨酯泡沫塑料過程中，在所述的反應混合物自由隆起發泡和聚合過程中一方面通過從所述的空間排氣，另一方面通過向所述的空間連續供氣(除發泡氣體生成外)，使壓力維持在預定的壓力範圍內。業已意想不到地發現，由於從所述的空間排氣，同時除發泡氣體生成外還向所述的空間供氣，在所述空間中的壓力波動可大大減小。
當所述的空間中的所希望的壓力比經常的環境壓力低得多時，氣體可在經常的環境壓力下通過進口供給所述的空間。然後例如用可調節的進口閥或用不同直徑的銳孔板來控制供給所述空間的氣體。
也可在壓力下向所述的空間主動供氣，而不是向所述的空間被動供氣，例如當所述的空間內的壓力要維持在接近或高於經常的大氣壓力時。最好把空氣加到所述的空間，但也可使用其他氣體，如二氧化碳、氮氣或它們的混合物。
由於主動或被動地向所述的封閉空間供氣，不僅所述空間的壓力而且溫度也能得到控制。為此，控制供給所述空間的氣體的溫度，也能調節該氣體的流速。而且，還能使冷卻或加熱的流體沿所述的空間或通過所述的空間再循環。至少在所述的第二階段中優選將所述空間的氣體溫度維持在預定溫度值的正負5%範圍內。這一溫度值一般為10-75℃，通常在20-50℃。
在本發明的方法中，反應混合物周圍空間中氣體的不透明度也通過接通所述空間來控制，特別是如上所述通過從所述的空間排氣同時向所述空間供氣來控制。在這一方法中，從所述的空間除去氣態物質，例如揮發的異氰酸酯，這是一個重要的特徵，因為否則所述的氣態物質可能沉積在相機、傳感器、光電管、觀察窗等上面，這些器件對於控制泡沫塑料生產機器的自動功能是必要的。
本發明的方法能基本上完全控制發泡反應混合物周圍的不同條件，包括壓力、溫度、不透明度以及例如反應混合物周圍氣體的溼度。
在本發明的方法的第一個特定實施方案中，所述空間的壓力維持在經常的環境壓力或低於經常的環境壓力，即封閉式連續泡沫塑料生產機器周圍的壓力。而在第二個特定實施方案中，所述的壓力維持在高於經常環境壓力。為了減小所述空間的壓力波動，還為了能控制溫度，在第一特定實施方案中，以這樣的流速主動或被動向所述空間供氣至少等於發泡氣體生成速度的一半，較好至少等於所述氣體生成速度;而在第二個特定實施方案中，以這樣的流速供氣至少等於發泡氣體生成速度的十分之一，較好至少等於所述氣體生成速度的三分之一。在第一個特定實施方案中，以小於5倍的發泡氣體生成速度的流速供氣，較好小於3倍的發泡氣體生成速度;在第二個特定實施方案中，以小於4倍的發泡氣體生成速度的流速供氣，較好小於2倍的所述氣體生成速度，以便有效地控制壓力，為的是避免大量排氣。氣體在釋放到大氣中以前或它們再送入所述的空間前最好經過淨化。對於例如生產大約1000米3/時泡沫塑料的經濟上可行的連續泡沫生產機器來說，供氣流速為100-5000標準米3/小時(標準米3即當氣體處於標準大氣壓下的米3數)。
在本發明的方法中，可以基本上恆定的流速供氣。通過選擇適當的流速，可在所述的第二階段使壓力維持在預定的壓力值的正負1%範圍內。所以持續的壓力波動小於環境壓力每天的波動，因此與用傳統的敞開式泡沫塑料塊料生產機器生產的泡沫塑料相比，用本發明的方法可生產性質更恆定的泡沫塑料。如果需要的話，還可控制供氣，使得進一步減小所述空間內的壓力波動。
本發明的方法另外的優點是，與用上述傳統的連續泡沫塑料生產機器的排氣罩所排出的氣體量相比，必須淨化的氣體量要小得多;排出氣體中有害物質含量較高，以致淨化裝置能更有效地起作用;需要更少的發泡劑。儘管有這些優點，但氣密的封閉式連續泡沫塑料生產機器從未在實踐中使用過，因為它不可能方便地控制內部的壓力和溫度條件。實際上，如果沒有適當的壓力控制，與在大氣壓力條件下生產的泡沫塑料相比，其泡沫塑料性質的波動會大得多。
附圖是控制本發明連續生產聚氨酯泡沫塑料的適宜設備的截面圖。該設備包括裝在氣密的封閉空間2的連續泡沫塑料生產機器。所使用的連續泡沫塑料生產機器1本身是大家熟悉的，可為「Maxfoam/Varimax」型(如圖所示)、「inclined conveyor」型或「Vertifoam」型或「Quadro-Foamat」型。圖例說明的泡沫塑料機器1包括一個用於混煉含有發泡劑的聚氨酯反應組分的混煉頭3一個藉助導管5連接到混煉頭3的出口的槽4、一個所謂的壓板6和一個第一傳送帶7。底部紙或薄膜送料部件8或裝在封閉空間2的內部或裝在分開的封閉空間9中，如圖例說明的設備。用所述的底部紙或薄膜送料部件8將底部紙或薄膜10傳送到壓板6和第一傳送帶7上，並復卷在底部紙復卷部件11上。還有兩個側面紙/薄膜送料部件12，機器的每一側一個，和兩個側面紙/薄膜復卷部件13，它們用這樣的方式安裝，以致輸送的側面紙或薄膜在兩側壁14之間移動。也可裝一個頂部紙/薄膜送料部件和相應的復卷部件。
圖例說明的設備還有安裝在封閉空間2內位於第一傳送帶7之後的另一傳送帶16上的泡沫塑料切塊部件15。
本發明的設備的封閉空間2最好用氣密的隔斷門19分成至少兩個隔斷室17和18。其中第一隔斷室17是裝有連續泡沫生產機器的所謂過程封閉空間17，而第二隔斷室18是氣鎖封閉空間18。該氣鎖封閉空間裝有生產的泡沫塑料塊料的出口門20。
在本發明的設備中，在混煉頭3中製備的反應混合物排放到由在壓板6上和第一傳送帶7上連續移動底部紙10構成的移動傳送設備上，以便使所述的反應混合物自由隆起發泡和聚合。以這種方式生產的聚氨酯泡沫塑料塊料21然後用切斷部件15切成預定長度的塊料22。切斷部件15安裝與槽4有這樣一段距離，以致生成的泡沫塑料21當到達切斷部件15時已充分聚合，以防止在切斷過程中損壞泡沫塑料，所需的最短聚合時間一般為大約6分鐘。切斷部件15和氣鎖封閉空間18之間的距離與預定的塊料長度有關，例如為大約30米。很清楚，氣鎖封閉空間18的長度與預定的塊料長度有關，所以例如也可為30米。為了把切斷的泡沫塑料塊料22從過程封閉空間17送到氣鎖封閉空間18，過程封閉空間17有第二傳送帶23，氣鎖封閉空間有第三傳送帶24，它們用來加快把切斷泡沫塑料塊料22送到氣鎖封閉空間18。很明顯，所需封閉空間的大尺寸以及連續生產聚氨酯泡沫塑料使得難以在封閉空間維持恆定的壓力。
正如下文將描述的那樣，本發明提供了當封閉空間內的壓力要維持在低於、高於或接近經常的環境壓力時減小封閉空間中的壓力波動的設備。這些設備主要由泵送裝置和裝有閥門的適宜的管線構成。圖1用實線表示了處於產生低於環境壓力操作的那些管線，用虛線表示通過關閉閥門切斷的那些管線，用全黑的閥符
表示關閉的閥門，而用開閥符
表示開啟的閥門。圖2代表在封閉空間產生高於環境壓力的情況。
本發明的設備有氣體泵送設備25，最好是鼓風機部件25，裝有氣體進口26和氣體出口27，以及把氣體進口26接到過程封閉空間17的管線28，以便當閥29開啟時(如圖1所示)能主動地從所述的過程封閉空間17排氣。排出氣通過管線30離開(閥門31處於開啟的位置)，進入煙氣洗滌設備例如活性炭吸附裝置32，以便在這些氣體排放到大氣前使它們淨化。
本發明的設備的一個重要的特徵是，它有在向過程封閉空間17連續供氣的同時又藉助所述的鼓風機部件25從過程封閉的空間排氣的設備33。所示設備的供氣設備33有一條提供環境空氣的管線、一個控制提供的空氣溫度的熱交換器34和一個能控制供氣(特別是空氣)流速的調節閥35。
如上所述，排氣和供氣相結合可意想不到地減小所述封閉空間的壓力波動，換句話說，可在封閉的空間維持更加恆定的壓力。該壓力可大大低於經常的環境壓力，但當所述的供氣設備33例如有輔助泵裝置36以確保向封閉的空間足夠地供氣時，該壓力也可接近或稍高於環境壓力。
在本發明的圖例說明的設備中，如圖2所示，鼓風機部件25的氣體出口27也可通過熱交換器34上的管線37連接到過程封閉空間17上，而氣體進口26與大氣或氣體儲罐以流體相聯。為了在過程封閉的空間17中維持恆定的高於環境壓力的氣壓，通過調節閥35和輔助泵裝置36上的管線38除去氣體，並送到煙氣洗滌設備32。該輔助泵裝置36最好是一臺雙路泵或鼓風機裝置，它能使氣體泵入或泵出過程封閉空間17。相反，鼓風機裝置25總是以相同的方向旋轉，通過給定不同的閥門在適當的位置可在過程封閉空間17中產生正壓或負壓。但是，類似的機械也可用於輔助泵裝置36。
本發明設備的氣鎖封閉空間18用來從過程封閉的空間抽卸出切斷的泡沫塑料塊22而又不引起後者的壓力波動。為此，所述的設備還包括當出口門20和所述的隔斷門19關閉時，在開啟所述的隔斷門19以前，把所述的氣鎖封閉空間18內的壓力調節到過程封閉空間17內的壓力的設備。這些設備最好也用來維持在氣鎖封閉空間18內的壓力基本上恆定，至少當所述的隔斷門19開啟時是這樣。在圖例說明的設備中，以與過程封閉空間17類似的方式，它們帶有一個鼓風機裝置39以及把氣體進口40或氣體出口41連接到氣鎖封閉空間18的適宜的管線。
在圖1表示的情況中，為了產生低於環境壓力的壓力，鼓風機裝置39的進口40通過管線42連接到氣鎖封閉空間18以降低其中的壓力，同時它的出口41通過管線43連接到煙氣洗滌裝置32。為了減小氣鎖封閉空間18中的壓力波動，特別是當隔斷門19開啟時(如圖中表示的)，同時還為了能夠把氣鎖封閉空間18中的溫度調節到過程封閉空間17中的溫度，包括熱交換器45在內的管線44用來向氣鎖封閉空間18供空氣。這一管線44還可有一調節閥52，可能還有一輔助泵裝置46，最好是雙路泵裝置，通過這一管線44控制流速，特別是當所述的氣鎖封閉空間內的壓力必須調節到接近環境壓力的數值時。
為了達到在氣鎖封閉空間18內高於環境壓力的壓力(如附圖2)。鼓風機裝置39的出口41通過包括為調節氣鎖封閉空間內溫度的所述熱交換器在內的管線47連接到氣鎖封閉空間18，而鼓風機裝置39的進口40與大氣或氣體儲罐以流體相聯。在這種情況中，從氣鎖封閉空間18除去氣體經調節閥52和雙路泵裝置6通過管線48送到煙氣洗滌裝置32。這一閥45和/或雙路泵裝置46可控制從氣鎖封閉空間18除去氣體的流速。
為了從過程封閉空間17卸出切斷的泡沫塑料塊22，本發明的設備帶有當氣鎖封閉空間18內的壓力，最好還有溫度，被分別調節到過程封閉空間17內的壓力和溫度時，開啟隔斷門19的設備;通過所述的打開的隔斷門19將至少一塊切斷的泡沫塑料塊22送到氣鎖封閉空間的設備(該設備包括圖中說明的所述的第二傳送帶23和第三傳送帶24);在所述的泡沫塑料塊送到氣鎖封閉空間18後關閉所述的隔斷門19的設備，例如空氣或氣體進口開口裝有截流閥49，以調節所述的氣鎖封閉的空間內的壓力到經常的環境壓力的設備;用以開啟所述的出口門20的設備;從氣鎖封閉空間18通過開啟的出口門卸出所述的切斷泡沫塑料塊22的設備24和50;以及關閉所述出口門20的設備。
出口門20關閉後，藉助鼓風機裝置39、熱交換器45、可能還有泵裝置46和/或調節閥52，調節氣鎖封閉空間18內的壓力，最好還有溫度。本發明的設備還可由於有控制供給過程封閉空間和氣鎖封閉空間氣體溼度的設備而齊全。而且，藉助風扇51可在過程封閉空間17內產生氣體循環以在這一封閉空間17得到更加均勻的壓力和溫度。
以下實施例用附圖中說明的並在上文中描述的設備完成。
實施例1;
在該實施例中，聚氨酯泡沫塑料塊料在低於環境壓力(大約0.7巴)和大約25℃下生產。這一情況對應於附圖1中表示的情況。
在把反應混合物卸到槽4中前，藉助鼓風機裝置25和39從封閉空間2排出空氣，關閉出口門20和開啟隔斷門19，以便使封閉空間的壓力降到大約0.7巴。同時，分別通過管線33和44向過程封閉空間17和氣鎖封閉空間18供空氣。供給的空氣被加熱到25℃。通過調節鼓風機裝置25和39的速度和調節閥門35和52，10分鐘後在整個封閉的空間中得到穩定的條件(25℃、0.7巴)。
然後，由下列成分組成的化學反應混合物(重量份數)計量送到混煉頭，並卸料到連續傳動的底部紙10上-傳統的聚醚多元醇 100-水 4.5-TDI80/20 57.1-矽酮表面活性劑 1.7-胺催化劑 0.14-辛酸亞錫 0.23該反應混合物可在以大約5米/分的速度連續移向切斷部件的底部紙上自由發泡和聚合。當泡沫塑料塊料達到所希望的長度(30米)時，切斷部件啟動，切斷的泡沫塑料塊加速進到氣鎖封閉空間到傳送帶24上，為連續生產下一個所希望長度的泡沫塑料塊留出空間。關閉隔斷門19，鼓風機裝置39停機，通過打開閥49把氣鎖封閉空間的溫度和壓力從工藝操作條件調節到環境壓力。此後，打開出口門20，泡沫塑料塊加速轉移到傳送機50上，再分配到熟化支架體系。再次關閉出口門20和閥49，藉助鼓風機裝置39排氣同時通過管線44和熱交換器45供空氣的方法，再次把氣鎖封閉空間內的溫度和壓力分別調節到25℃和0.7巴。再次開啟隔斷門19，重複該過程一直到完成所需的泡沫塑料塊料的連續生產。在穩定狀態操作，通過管線33向過程封閉空間17供空氣的平均量大約為900標米3/小時，而發泡氣體生成量為一穩態值，大約為700標準米3/小時。向過程封閉空間供空氣的平均穩態溫度為22.5℃。
開始操作後在整個生產運轉過程中，測得了過程封閉空間內如下的溫度和壓力的穩態值溫度平均 25.3℃最小 24.1℃最大 26.0℃壓力平均 0.699巴最小 0.694巴最大 0.704巴生產的泡沫塑料塊長30米、寬2.1米、高1.22米。淨密度為16.1公斤/米3，在40%壓痕下ILD(壓陷負載值)硬度為86牛。此外該泡沫塑料具有與密度有關的良好性質，與用CFC11作為物理髮泡劑生產的泡沫塑料(有相當的密度和硬度)有可比的性質。
實施例2為了具體說明用壓力作為工藝過程參數可生產很寬範圍的聚氨酯泡沫塑料，再次使用實施例1中所用的相同的化學反應混合物，在下列指定的封閉空間條件下生產溫度25℃、壓力1.0巴(絕對)環境條件為溫度21℃、壓力1.017巴。應用如實施例1相同的方法和設備(見圖1)。整個穩態生產運轉期間，在過程封閉空間測得如下數值溫度平均 24.9℃最小 23.8℃最大 25.7℃壓力平均 1.002巴最小 0.993巴最大 1.007巴在穩態下，泡沫塑料生產期間，向過程封閉空間17供空氣的平均數量為2500標準米3/小時。與實施例1不同，用輔助泵裝置36提供這一數量的空氣。空氣用熱交換器34加熱到23.5℃。生成的發泡氣體和提供的空氣用鼓風機裝置25泵出過程封閉空間17，平均流速為約3100標準米3/小時(為2500標準米3十發泡氣體生成速度，約600標準米3/小時)。氣鎖封閉空間18象實施例1一樣操作，只是空氣用輔助泵裝置46泵出這一封閉空間。生成的泡沫塑料塊有相同的尺寸，但泡沫塑料淨密度為21.3公斤/米3，在40%壓痕下ILD硬度為119牛。此外，該泡沫塑料具有與密度有關的優良質量。
在相同的生產運轉期間，停加空氣30分鐘，而壓力僅用控制鼓風機裝置的速度來控制。在此期間，在過程封閉空間測得如下不合格的數值
溫度上升到68℃壓力最小 0.925巴最大 1.056巴在此期間生產的泡沫塑料塊的密度在19.4-22.9公斤/米3之間變化，這是不合格的。
實施例3也採用實施例1和2相同的方法和設備，在如下條件下生產聚氨酯泡沫塑料溫度35℃;壓力1.3巴(絕對)。但在這一實施例中，採用如圖2所示的設備配置。化學反應混合物由下列成分組成份重-傳統的聚醚多元醇 100-水 3.5-TDI80/20 47.4-矽酮表面活性劑 1.5-胺催化劑 0.19-辛酸亞錫 0.27從開始一直到結束的整個生產運轉期間，在封閉空間內測得如下的溫度和壓力數值溫度平均 35.2℃最小 33.9℃最大 36.3℃
壓力平均 1.298巴最小 1.289巴最大 1.310巴在穩態操作下，用鼓風機裝置25主動加到過程封閉空間的空氣數量為175標準米3/小時，溫度為32℃。生產的泡沫塑料塊長30米、寬2.05米、高1.07米。淨密度為34.6公斤/米3、在40%壓痕下的ILD硬度為253牛。此外，該泡沫塑料有與密度和高硬度有關的良好性質。通常只是在反應混合物中使用特殊的多元醇時才能得到這種密度值。
很清楚，本發明不限於上述實施方案，而且，在不脫離本發明申請範圍的情況下可作出許多改變，例如有關連續泡沫塑料生產機器和封閉空間的結構和尺寸。
因此，有可能省去氣鎖封閉空間和採用替代的壓輥或搭蓋或傳送機，它們對離開過程封閉空間的泡沫塑料進行擠壓，特別是當生產足夠硬的泡沫塑料時。這一系統的優點是，泡沫塑料塊料可在過程封閉空間外切斷，可生產更長的塊料，而不需要更大的封閉空間。
在本發明的方法中，不需要在離開過程封閉空間的泡沫塑料塊料周圍提供充分的空氣密封，因為根據封閉空間的壓力，一定數量的氣體既可進入這一封閉空間，也可離開這一封閉空間。所以，在本專利申請中，所謂基本上氣密的封閉空間指的是，除可能有一些小的開口外，封閉空間是氣密的，當在該封閉空間內產生低於環境壓力的壓力時，為了減小壓力波動，這些開口例如只允許空氣以權利要求書中限定流速極限進入該封閉空間。
權利要求
1.連續生產聚氨酯泡沫塑料塊料的方法，它包括製備含有發泡劑的可聚合反應混合物，將所述反應混合物基本上連續地塗敷在移動的傳送設備上，並使該反應混合物自由隆起發泡和聚合，以致形成所述的泡沫塑料，反應混合物的自由隆起發泡和聚合基本上在氣密的封閉空間中進行，其中該反應混合物至少部分地被氣體層覆蓋，在所述自由隆起發泡和聚合期間，該氣體的壓力至少部分地通過從所述的空間排放氣體的方法，維持在預定的壓力範圍內，其特徵在於，在所述自由隆起發泡和聚合期間，除發泡氣體生成外，基本上連續地向所述空間供氣，同時從所述空間排氣，以使所述的壓力維持在所述的壓力範圍內，同時減小在所述壓力範圍內該壓力的波動。
2.按照權利要求1的方法，其特徵在於，至少在所述自由隆起發泡和聚合期間，至少部分地通過控制提供給所述空間氣體的溫度和/或流速的方法，把所述封閉空間中氣體層的溫度維持在預定溫度值的正負5%的範圍內。
3.按照權利要求2的方法，其特徵在於，所述預定溫度值為10-75℃，優選為20-50℃。
4.按照權利要求1-3中任何一項的方法，其特徵在於，所述空間內的壓力維持在經常的環境壓力或低於經常的環境壓力，並以這樣的流速供氣至少等於發泡氣體生成速度的一半，較好至少等於所述發泡氣體生成速度，但小於5倍的所述發泡氣體生成速度，較好小於3倍的所述發泡氣體生成速度。
5.按照權利要求1-4中任何一項的方法，其特徵在於，所述空間內的壓力維持在高於經常的環境壓力，並以這樣的流速供氣至少等於發泡氣體生成速度的十分之一，較好至少等於發泡氣體生成速度的三分之一，但小於4倍的所述發泡氣體生成速度，較好小於2倍的所述發泡氣體生成速度。
6.按照權利要求1-5中任何一項的方法，其特徵在於，在所述自由隆起發泡和聚合期間，以基本上恆定的流速提供所述的氣體。
7.按照權利要求1-6中任何一項的方法，其特徵在於，在所述自由隆起發泡和聚合期間，所述的壓力維持在預定壓力的正負1%的範圍內。
8.按照權利要求1-7中任何一項的方法，其特徵在於，從所述空間主動排氣。
9.按照權利要求1-8中任何一項的方法，其特徵在於，以經常的環境壓力向所述空間供氣。
10.按照權利要求1-8中任何一項的方法，其特徵在於，藉助泵裝置在壓力下向所述空間供氣。
11.按照權利要求1-10中任何一項的方法，其特徵在於，所述預定壓力範圍為0.5-10巴，最好是0.7-1.5巴。
12.按照權利要求1-11中任何一項的方法，其特徵在於，所述的排出氣體被淨化。
13.連續生產聚氨酯泡沫塑料塊料的設備，它包括基本上氣密的封閉空間(2);在所述封閉空間(2)內的傳送設備(7、10);用於混煉含有發泡劑的聚氨酯反應組分的混煉頭(3);將所述反應混合物卸料到所述傳送設備(7、10)上的設備，同時傳送設備不斷移動，以使所述反應混合物沿所述傳送設備能夠自由隆起發泡和聚合;有氣體進口(26)和出口(27)的氣體泵送裝置(25)，以及將所述氣體進口(26)連接到所述封閉空間(2)的設備(28)，以便在所述自由隆起發泡和聚合期間，藉助所述氣體泵送裝置(25)，能夠主動地從所述封閉空間排氣，其特徵在於，所述設備裝有在所述自由隆起發泡和聚合期間向所述封閉空間(2)連續供氣同時藉助所述氣體泵送裝置(25)主動從所述封閉空間(2)連續排氣的設備(33)，以便減小所述封閉空間內的壓力波動。
14.按照權利要求13的設備，其特徵在於，所述設備裝有在所述自由隆起發泡和聚合期間，把所述氣體泵送設備(25)的氣體出口(27)連接到所述封閉空間(2)的設備(37)，以及在所述自由隆起發泡和聚合期間從所述封閉空間(2)排氣，同時藉助所述氣體泵送設備(25)主動將氣體泵入所述封閉空間的設備(38)，以便減小在所述封閉空間(2)內的壓力波動。
15.按照權利要求13和14中任一項的設備，其特徵在於，所述氣體泵送設備至少包括一臺鼓風機裝置(25)。
16.按照權利要求13-15中任何一項的設備，其特徵在於，向所述封閉空間供氣的設備(33)至少有一個裝有調節進口閥(35)的進入所述封閉空間(2)的進口。
17.按照權利要求13-16中任何一項的設備，其特徵在於，向所述封閉空間供氣的設備(33)至少包括一臺輔助的進口泵裝置(36)。
18.按照權利要求14-17中任何一項的設備，其特徵在於，從所述封閉空間(2)排氣的設備(38)至少有一個裝有調節出口閥(35)，特別是安全閥的出口。
19.按照權利要求14-18中任何一項的設備，其特徵在於，從所述封閉空間(2)排氣的設備(38)至少包括一臺輔助的出口泵裝置(36)。
20.按照權利要求13-19中任何一項的設備，其特徵在於，所述的設備包括至少一個用於將封閉空間(2)分成至少兩個隔斷室的氣密隔斷門(19)，其中第一隔斷室(17)至少裝有所述傳送設備(7、10)和按預定長度將泡沫塑料塊料(22)切斷的部件(15)，而第二隔斷室(18)帶有出口門(20)，與第一隔斷室(17)相連的，所述氣體泵送設備(25)，而所述的向所述封閉空間供氣的設備(33)用來向第一隔斷室(17)供氣;所述的設備還有當所述出口門(26)和所述隔斷門(19)關閉時，把所述第二隔斷室(18)內的壓力調節到所述第一隔斷室(17)內的壓力的設備(39、44);當第二隔斷室(18)內的壓力調節到所述第一隔斷室(17)內的壓力時，開啟所述隔斷門(19)的設備;將至少一塊切斷的泡沫塑料塊料(22)通過所述開啟的隔斷門(19)輸送到第二隔斷室(18)內的設備(23、24);在所述泡沫塑料塊料(22)送入所述第二隔斷室(18)後，關閉隔斷門的設備;把所述第二隔斷室(18)內的壓力調節到經常環境壓力的設備(49);當所述第二隔斷室(18)內的壓力調節到經常的環境壓力後，打開所述出口門(20)的設備;通過打開的出口門(20)從第二隔斷室(18)卸出所述切斷泡沫塑料塊(22)的設備(24、50);以及所述泡沫塑料塊(22)從所述第二隔斷室(18)卸出後，關閉所述出口門的設備。
21.按照權利要求13-20中任何一項的設備，其特徵在於，它裝有控制供氣或泵入所述封閉空間的氣體溫度的設備(34、45)。
全文摘要
本發明的方法包括製備含有發泡劑的可聚合反應混合物，將該反應混合物塗敷在移動的傳送設備上，並使這一反應混合物在基本上氣密的封閉空間內自由隆起發泡和聚合。通過除發泡氣體生成外，還連接地向所述空間供氣，同時從所述空間排氣的方法，將該空間的壓力維持在預定的壓力範圍內。因此，可減小在所述空間內的壓力波動，也可控制如溫度等其它參數，以便能生產有恆定性質的泡沫塑料。本發明還涉及按照本發明的方法運行的基本上氣密的連續生產聚氨酯泡沫塑料塊料的機器(1)。
文檔編號C08J9/04GK1073908SQ92113250
公開日1993年7月7日 申請日期1992年11月14日 優先權日1991年11月14日
發明者B·J·布萊克維爾, L·哲奎恩, J·A·M·G·德克森, R·莫特門 申請人:雷克迪塞爾·霍丁·沃德·B·V·公司, B·J·布萊克維爾