专利名称：一种用于从含泡沫溶剂的反应混合物制造泡沫材料的设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种设备，用于从一种含泡沫溶剂的自由流动反应成分的反应混合物制造泡沫材料，其包括一个混合室，混合室带有一个出口和反应成分的进给管，其中至少一个进给管包括一个用于引入和溶解泡沫试剂的元件，一个减压元件(分离器creamer)紧挨着出口(DE44 22 568 C1)。
在泡沫材料的制造过程中，尤其是从异氰酸盐和多元醇制造聚氨酯泡沫材料的过程中，泡沫溶剂的功能是由于其从分离器(creamer)中露出的减压作用而变成气体状态，变得附着于形成的核子(mucleatingseeds)上，并在泡沫材料中形成细孔。
合适的泡沫试剂包括氟化碳氢化合物、戊烷和二氧化碳，其中前者出于保护环境的原因已不能再使用，后二者在最近被特别使用。
为了制造一种带有均一表观密度的泡沫材料，必须确保第一，在反应混合物减压之前，形成均一分配的核子；第二，直至全部泡沫试剂离开分离器才减压，且当其转变为气态并变得附着于已形成的核子时，形成均一尺寸的均匀分布于泡沫材料上的孔。
在倾斜放置于混合室下游的分离器中，依靠至少一块带孔板或筛板，反应混合物的流动因此被节流，板用作减速元件，并因此确保维持所需的压力，使得泡沫试剂保持在其溶解状态。比如，至少一块筛板的10％是开通的，其每平方厘米面积上包括约1270个直径为0.1毫米的孔。使用穿孔非常细的带孔板或细筛板，其中每平方厘米上孔的数目和筛板的数目取决于保持的压力以及其他因素。
为了得到最佳的泡沫材料，已有如下建议在形成泡沫的开始时，依靠滤网来相应地调整带孔板有效表面区域的尺寸；滤网可在分离器外部调整，因此其被支撑于一侧(DE 195 24 434 A1)。然而，由于这些滤网位于一个倾斜的支撑装置上，它们是不稳定的；且因为带孔板或筛板不同尺寸的区域是根据所做的调整来覆盖的，由于流动管道的截面改变或流动路径改变，流动是不均匀的。
已有这样的尝试通过一个可调高度的间隙来进行调整(DE 19524 434 A1)。该可调高度的间隙位于两个固体锥面之间，或位于一个固体面与一个带孔板或筛板之间。这儿还显示了改变间隙高度不但以理想方式改变压力，还以不想要的方式改变流动关系。然而，核子的形成也因此以不利的方式被改变了，不能确保细孔的均一形成。
最后，已建议应和锥形间隙联合使用一个呈平稳筛子形式的平稳元件(EP 0719 627 A2)。这同样不能确保均匀流动，因为反应混合物从间隙的流出基本与平稳筛子平行，因此，有一个较宽的停留时间范围，并在通过平稳筛子时须进行一个直角的偏转，所形成的漩涡对停留时间范围的宽度也有一个不利的持续影响。
现在尤其使用二氧化碳作为制造聚氨酯泡沫材料的泡沫试剂，尽管这种技术难以控制。这不但可适用于在原地制造泡沫，还特别适用于连续制造过程，比如制造块状泡沫材料、制造双重输送带上的厚片、及织物的涂层。因为二氧化碳在减压时突然转变为气态，其敏感性特别高，很难实现泡沫材料的完美质量。
如果为连续制造情形来设计安装，通常可得到质量满意的泡沫材料。然而，由于高生产量和各种各样的顾客需求，恒定的连续制造情形很罕见。
比如，在聚氨酯泡沫材料的连续制造过程中，生产带有不同表观密度的不同类型的泡沫材料是必需的。为实现这一点，必须改变泡沫试剂的比例。结果，须通过安装另一块筛板或带孔板，或通过用其他带有一个不同通道面积或不同渗透性的板来替换位于流动管道中的筛板或带孔板，使分离器适应于新的生产工况。这当然是不利的，在替换筛板或带孔板时，必须停止一段时间的生产。当考虑到现代块状泡沫材料设备以约5米/分钟的生产速度来运行时，高生产中断期是很明显的。此外，当块状泡沫材料设备重启时，生产的前几米块状泡沫须抛弃。另外，为了在生产开始时优化反应混合物的处理，通过固定安装的带孔板或筛板来进行细微调整是不可能的。
在原地生产泡沫时，在考虑到周期性生产程序的操作中，运行当然有短的中断，因此不得不频繁进行相似的生产条件中的短期变化。当生产条件改变时，如需要，将必须冲洗整个分离器。
生产条件的变化通常由于以下原因而发生反应混合物中泡沫试剂的比例发生变化，生产量变化，和/或反应混合物之间的体积比改变。
不但前述的细微调整在生产开始时常常是必需的，而且随后的在运行过程中的调整也经常常是需要的。
因此，本发明的目标是创建一种改进的设备，以从含有泡沫溶剂的反应混合物来生产带有均一孔或泡沫尺寸的最佳泡沫材料，该设备能在生产过程中进行调整，或能被调整得与变化了的生产条件相匹配。
通过提供两块构造为节流板的带孔板或筛板、并通过提供一块平稳元件来实现该目标，其中板横向置于所述减压元件(分离器)中的流动方向上，所述两块节流板之间的间隔a可在运行过程中变化，而平稳元件沿流动方向置于第二块节流板之后。
因此通过改变或调整两块带孔板或筛板之间的间隔a，可确保当生产条件改变或进行细微调整时保持一个均一的流场，及极短的停止时间，从而可确保核子的均一形成，并防止泡沫试剂提前转变为气态。
如果在运行中要增加泡沫试剂的比例，混合室压力须增加，间隔a须相应地减小。如果反应混合物的成批生产量增加，间隔a须增加，以便以一个泡沫试剂的恒定比例来保持混合室压力。如果多元醇的比例与异氰酸盐的比例之数量比改变了，间隔a所需的任何调整需依经验来确定。间隔a的改变量可从经验值的表或图中得到。
术语“在运行中”应理解为在设备运行时，在连续操作中进行的一种干预。在原地生产泡沫时，该干预通常在两次模填充操作之间的短时间隙时进行。
在该工序的过程中，在包括泡沫试剂的反应混合物从末节流板中基本均匀地流出后，通过一块平稳元件对其进行稳定是很重要的。事实上从EP 0 719 627 A2可知可在间隙后提供一个平稳筛子。然而，这儿从间隙中出来的反应混合物在其流过平稳筛子进行另一个偏转前先发生一次偏转。由此在平稳筛子前产生的漩涡导致一个不利的停止时间，使得形成不想要的核子、及泡沫试剂不合需要地预先转变为气态，在泡沫材料的生产中，形成了尺寸不一的孔或气泡。相反，在根据本发明的新方案中，在平稳筛子之前已存在线性流动，使得在通过流动截面时存在一个极短的恒定停止时间。此外，对于该新方案，直至混合物已通过平稳元件后，孔或气泡的形成才开始，以便为生产均一的泡沫材料创建所有的条件。
真正的减压首先发生于平稳元件之后，事实上，反应混合物的体积这时突然增加，因为泡沫试剂附着于核子上、以及泡沫试剂立即突然地转变为气态。比如，当使用二氧化碳作为泡沫试剂时，反应混合物膨胀至其体积的十倍。在该过程中，与核子的附着发生得非常均匀，这样制造出一种均一的泡沫材料，其带有均一的孔或气泡尺寸和分布。
只有通过这种设备特征的新组合，才能够进行有效的细微调整。此外，由于前述两个节流板之间间隔的变动，设备也能够被调整得在运行时与变化了的生产条件相匹配，即不停止生产。例如，这样直接生产连续的带有不同表观密度的泡沫材料、而不中断设备的现有生产、且不会由于抛弃而产生较大的损失，这些所需的先决条件得到了满足。
根据第一个有利的实施例，减压元件包括一个第一壳部件和一个第二壳部件，其中流动方向上的第一节流板固定于第一壳部件上，而第二节流板和平稳元件固定于第二壳部件上，所述两个节流板之间的间隔a可通过调整两个彼此相互密封壳部件来进行改变。
可通过一个调整装置来相对地调整两个壳部件，下面不详述调整装置。可用于类似任务的技术形成了一个这样的调整装置的满意模型。在两个壳部件间必须提供一个不泄压力的滑动密封件是不言而喻的。根据结构，可调整一个或另一个壳部件。能调整第二个壳部件是很有利的，因为分离器或第一壳部件中的第一节流板距混合室的间隔则总可保持恒定，且避免了第一壳部件及其可能与混合室一起发生的运动。
根据第二个有利的实施例，在流动方向上的第一节流板可调整地位于减压元件中，同时第二节流板和平稳元件刚性地位于其中，通过调整第一节流板能够改变两个节流板之间的间隔a。
这儿还需要一个节流板所用的调整装置，将不作详述，其最好通过一个导向杆来提供。这提供了一个优势当第一节流板安装后，其能够从端部被引入并固定于减压元件内。作为另一种选择，可使用两个壳部件，其能够相互密封、相互间刚性附着。在这两种情况下，都没有特别的密封困难。
必须确保节流板的尺寸或设计，使得压力作用导致的变形明显小于间隙的间隔a，以确保均匀流动。
比如，第一节流板在其出口侧较大孔之间可带有圆锥形点。这些点指向位于下方的第二节流板上的相应的锥孔，使得在其之间带有相同类型的多个间隙。当两个节流板之间的间隔改变后，所有间隙的高度同时改变。
平稳元件最好包括至少一个筛板。
作为另一种选择，平稳元件包括一块烧结的金属板。
根据另一个特别的实施例，至少还有一块节流板位于第二节流板和平稳元件之间。
这样可确保不同渗透性的节流板串联放置，使得第一节流板后的节流效果可以用多个阶段来实现，直至理想的最大值。
根据另一个特别的实施例，至少一个筛板或烧结金属板位于第一节流板流动方向的前端。
放置至少一个象这样的筛板或带孔板和/或至少一块位于第一节流板之前的烧结金属板，以使流动均匀并捕获杂质。
在附图中以纯示意的形式阐述了新设备的两个实施例例子，并作为一个例子，涉及一个连续运行的块状泡沫设备。附图如下
图1是一个带有分离器的块状泡沫设备的侧视图；图2是分离器的第一个实施例的放大的截面图；及图3是分离器的第二个实施例的放大的截面图。
图1中显示的块状泡沫设备包括用于多元醇和异氰酸盐的存储器皿1，2。进给管3，4从存储器皿1，2通向一个混合室5。一个压力混合元件6位于多元醇的进给管3上。进给管8从二氧化碳的泡沫试剂分离器7通向压力混合元件。减压壳10即分离器，位于混合室5的出口9的下方。减压壳的口开向一个输送带11。一个回流挡板12确保从分离器10中出来的泡沫反应混合物13不能按输送带11输送方向的反向流动。当反应混合物13从分离器10中出来时，由于减压，突然转变为气态的二氧化碳导致所述反应混合物13膨胀，以形成一个泡沫材料块14，其被连续地输送出去。
图2中所示的分离器21包括一个壳部件22和一个壳部件23。壳部件22连接混合室5(图1)的出口9(图1)。一个包括一带孔板或一筛板的节流板24，固定于但可替代地位于壳部件22中，横切着流动方向。其有效面相当于9％的渗透性。壳部件23通过一个密封接头连接壳部件22，其与壳部件22的间隔可以被调整。调整装置只是用箭头指示。应理解该装置须能够进行非常细微、精确的调整。壳部件23包括一个平行于节流板24的堆25，由三个带孔板或筛板26、27、28组成，其有效面积相应于5％、3％和2％的渗透性，还包括一个构造为筛子或烧结金属元件的平稳元件29。所有这些板都非常薄，因此对压力很敏感。可能需要一个支撑(没有示出)。壳部件23的边30围绕壳部件22的边31，一个不泄压的滑动密封圈32位于这些边31、32之间。因此确保了共同调整，形成一个可变间隔的间隙33存在于节流板24和筛板26之间。一个筛板34固定置于第一壳部件22中的第一节流板24的前端，带有20％的渗透面积，孔直径的尺寸为0.1毫米，每平方厘米上孔的数目约为2550个。
图3显示的分离器41包括一个壳部件42和一个与其刚性连接的壳部件43。壳部件42连接混合室5(图1)的出口9(图1)。包括一带孔板和一个轴52的第一节流板44，位于壳部件42中，使得其能通过一个调整装置、在流动方向被调整或细微调整，其中调整装置只是以一个箭头象征性地表示。壳部件43包括一个平行于节流板44的以螺钉固定连接的堆(stack)45，由作为节流板46、47、48的带孔板或筛板组成，并包括一个构造为筛子或烧结金属元件的平稳元件49。所有这些板都非常薄，因此很敏感。壳部件43的边50以一种绝对密封的方式围绕壳部件42的边51。在这种情形中，可调整节流板44包括锥孔53，圆锥形点54位于节流板的面上的孔53之间，朝向带孔板46。圆锥形点指向带孔板或筛板46中的孔56内，这些孔包括在其入口侧上的锥面55，与圆锥形点54相应，由此形成了多个流动间隙57，可通过改变节流板44和带孔板或筛板46、或节流板44和堆45之间的间隔，来改变间隙的高度。
操作示例使用一个如图1所示的连续运行块状泡沫设备。其工作宽度为2.1米。首先生产一种表观密度为18千克/立方米的泡沫材料。
从存储器皿1，2中供给60升/分钟异氰酸盐和100升/分钟多元醇。在加压的混合元件6中，压力为40巴的二氧化碳以2千克/分钟的速度溶入多元醇中。这些反应成分进入混合室5，其容积为1800立方米，并装有一个轴和盘搅拌器。混合室中的分布压力为6巴。生产的反应混合物13通过出口9，进入相连的分离器10，并流过筛板34。用螺钉固定于壳部件22中的筛板24，其渗透性相当于其有效面积的约9％，孔的直径尺寸为2毫米，孔的数目相当于约每平方厘米3个；其功能与节流板相同。一个筛板26与其平行，位于第二壳部件23中。该筛板的渗透性相当于其有效面积的约4.5％，孔的直径尺寸为1毫米，孔的数目相当于约每平方厘米6个。节流板24与筛板26之间的可变间隔a是0.3毫米。一个平稳筛板29位于筛板26的下方，距其0.5毫米。平稳筛板的渗透性相当于其有效筛子面积的约10％，孔的直径尺寸为0.1毫米，每平方厘米中的孔约为1270个。所有筛板相互平行放置，并横切流动方向。因此，在最佳方式中，所有筛板之间的流动是均匀的，每个地方的停止时间都很短。从分离器10中出来时，反应混合物13突然减压，二氧化碳转变为气态，使反应混合物13以约1.5立方米/分钟的速率膨胀至原体积的十倍。回流挡板12防止泡沫反应混合物13沿反向扩散。形成的泡沫材料块14以4米/分钟的输送带速度被运走。泡沫材料块达到的高度约1.1米。
然后在生产过程中改变生产条件，因为要生产一种表面密度为16千克/立方米的泡沫材料。所有没有特别提及的参数都保持不变。
然后改变二氧化碳的进给率，即二氧化碳以4千克/分钟的的速率溶解于多元醇中。通过将筛板间的间隔改变至0.15毫米，分离器适合于这些新的情况。这通过调整壳部件22和23的相对关系来实现。从而保持泡沫材料的最优生产。
权利要求
1.一种设备，用于从一种含泡沫溶剂的自由流动反应成分的反应混合物(13)制造泡沫材料，其包括一个混合室(5)，该混合室带有一个出口(9)和反应成分的进给管(3，4)，其中至少一个进给管(3)包括一个用于引入和溶解泡沫试剂的元件(6)，一个减压元件(分离器)(10)紧挨着出口(9)，其特征在于，两块构造为节流板的带孔板或筛板(24，26；44，46)横向位于所述减压元件(10)内的流动方向上，所述两块节流板(24，26；44，46)之间的间隔a能在运行时改变，一个平稳元件(29；49)沿流动方向位于第二节流板(26；46)之后。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，减压元件(10)包括一个第一壳部件(22)和一个第二壳部件(23)，其中流动方向上的第一节流板(24)固定连接于第一壳部件(22)上，同时第二节流板(26)和平稳元件(29)固定于第二壳部件(23)内，所述两个节流板(24，26)之间的间隔a可通过调整两个彼此共同密封的壳部件(22，23)来进行改变。
3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，流动方向上的第一节流板(44)可调整地置于减压元件(10)中，同时第二节流板(46)和平稳元件(49)刚性置于其中，两块节流板(44，46)之间的间隔a可通过调整第一节流板(44)来改变。
4.根据权利要求1或3中任一项所述的设备，其特征在于，平稳元件(29；49)包括至少一个筛板。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的设备，其特征在于，平稳元件(29；49)包括至少一个烧结金属板。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的设备，其特征在于，至少还有一块节流板(27，28；47，48)置于第二节流板(26；46)和平稳元件(29，49)之间。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的设备，其特征在于，至少一块筛板或烧结板(34)置于流动方向上的第一节流板(22)的前端。
全文摘要
通过采用一种改进的设备来生产形成聚氨酯泡沫塑料的反应混合物,在生产中可改变生产条件;该设备包括一个减压元件(分离器)(10),其中一个带孔板或筛板构造为第一节流板(24),一个第二带孔板或筛板构造为节流板(26,27,28),且位于其下方,都位于分离器(10)内,这两块节流板(24,26)之间的间隔a可在运行时根据可变生产条件来改变,一个平稳元件(29)置于流动方向上的第二节流板(26)之后。
文档编号B29C44/34GK1268427SQ0010107
公开日2000年10月4日 申请日期2000年1月12日 优先权日1999年1月12日
发明者H·M·苏尔兹巴赫, R·拉菲尔, F·蒂贝斯 申请人:亨内克股份有限公司