专利名称：连续生产聚氨酯块状泡沫塑料的方法和设备的制作方法
在聚氨酯块状泡沫塑料的连续生产中，将发泡剂与多异氰酸酯加聚反应组份(异氰酸酯和多醇)在混合头中混合。在反应组份混合以后，将它们从混合头施入到块状泡沫装置的传送带上，在那里，该反应物发泡、硬化和被切成块。这一制法已经在Becker/Braun的《Kunst stoffhandbuch》，第7卷，1993，第148和149中作了描述。
该制法推荐，将作为发泡剂的二氧化碳在压力下溶于反应混合物的一组份之中，或在制反应混合物之前溶于其中。在压力放掉以后，二氧化碳以在反应混合物中的小气泡的形式释放出(形成泡沫体)(见GB-A-803，771，US-A-3，184，419，US-A-4，906，672，US-A-5，120，770及EP-A-645，226)。在这一点上，可以用水作为另一发泡剂，通过异氰酸酯与水的反应又释放出CO2。
以CO2的方式产生并在压力下被溶解的发泡体在膨胀机中出现(膨胀机连在混合单元的下方)，其速度与传送带的速度(4-8米/分)相比，是相当高的，达0.5-5米/秒。惯用的发泡剂如氟烃类或低沸烃类的差别在于仅因在逐步反应过程中温度的升高而释放出。与未发泡的反应混合物相比，发泡体具有相当低的流动性。在块状物尺寸(目前要求的宽度为1.80-2.50米)大时，这导致在传送带的宽度上发泡体的分布出现许多问题。
根据EP-A-645，226，提出了一种设计，膨胀机连接在混合单元的下方，根据传送带的宽度，膨胀机以直角伸至传送带上。发泡腔连接到膨胀机上，在其中，发泡腔相应地以直角伸到传送带上。此外，发泡体实际上与传送带方向平行而出现，因此在发泡腔中发泡体的流动速度降低了。在这种设备中，发泡体在传送带的横方向不会发生横的分布，因为发泡体已经以相应于传送带的几何形状码在传送带上了。这已被证明是一个缺点，因为发泡腔内的发泡体与相当大的刚性相接触而移动，并在这些表面的邻近外被剪切，因而与发泡腔界面相接触的发泡泡体被破坏了，这导致所产生的块状泡沫存在不希望的小洞和不均匀的泡沫结构。特别是，在低界面上和在发泡腔中产生的小洞，由于发泡泡体的被破坏，不再会被释放出，而会渗进泡沫物质中，因而在泡沫的固化过程中，小洞留下了。
根据本申请人先前的未公开的建议，将泡沫体以事实上垂直的方式被送到一个槽中，而此泡沫体是以一个对称的及圆的形状，即不以直角延伸至传送带的膨胀装置中而产生的。这样一个槽是与传送带成直角而形成的，并具有泡沫体流动的方向移动的壁。在膨胀装置的一端(它位于传送带运动的方向)，由上衬相形成此槽，而此箔是以实际上垂直的方式通过转折辊而供应的。在位于传送带运动方向的相反方向的膨胀装置一侧，由辅助箔形成此槽，而此辅助箔是以实际上垂直的方式供应并在与下衬箔滑动接触的情况下通过转折辊而离开的，这种类型安排的缺点是拥挤，而拥挤是在槽中发生的，这种拥挤，直到泡沫体在上衬箔用的转折辊下面通过，都迫使泡沫体作纯粹的横向运动。此外，另一缺点是泡沫体的剪切，这种剪切是在辅助箔与下衬箔之间产生滑动接触的区域中而引入的。
本发明的结果是克服了上述缺陷。
本发明的主题是通过在泡沫体用在块状泡沫装置的传送带上而生产聚氨酯泡沫塑料的方法。此制法的特征在于，将泡沫体以自由的和实际上垂直落下的方式施在位于下方的传送带上。利用横向安装在传送带上的固定的实际上垂直的挡板，防止泡沫体发生与传送带运动方向相反的任何流动。
泡沫体是由发泡剂的复合物(它在室温和环境压力下是气态的)，由反应组份(它们被送至反应混合单元中)及由反应混合物而产生的。将发泡剂在压力下溶解在多异氰酸酯—加聚反应的至少一种组分之中。将含有在压力下已溶解的发泡剂的反应混合物，在膨胀单元(减压单元)中在环境条件下连续膨胀，并使它把所溶解的发泡剂以细气泡形式释放出来。
图1表示的是实施根据本发明制备方法的设备侧面的示意图。
图2表示的是根据图1的设备的顶部示意图。
图3表示的是根据图1的设备的另一实施。
图4表示的是具有另一低衬箔供应系统的根据图1的设备。
图5表示的是泡沫体沿着挡板的流动及大泡从发泡体的逸出。
图6表示的是能用于根据本发明的减压单元的横截面。
在本发明中，描述了通过把泡沫体施于块状泡沫装置的传送带上而生产聚氨酯泡沫塑料的方法。此制法的特征是，在泡沫体以自由和实际上垂直落下的形式供应至位于下方的传送带上。利用横向安装在传送带上的固定的实际上垂直于挡板，而防止泡沫体发生与传送带运动方向相反的任何运动。
泡沫体是由发泡剂(它在室温和环境压力下是气态的)，由反应组份(它们被送至反应混合单元中)及由反应混合物而产生的。将发泡剂在压力下溶解在多异氰酸酯—加聚反应的至少一种组份(优选为多醇)中。将含有在压力下溶解的发泡剂的反应混合物，在膨胀单元(减压单元)中，在环境条件下连续膨胀，并使它们所溶解的发泡剂以细气泡的形式释放出来。在优选实施中，发泡剂是CO2。
合适的减压单元是这样一种单元，它具有一个或多个供反应混合物通过的洞，至少在一个尺寸上具有小的截面，例如通过距离或直径为0.03～0.2mm的孔。这些孔对反应混合物的通过产生足够高的阻力，因而在膨胀单元的上方维持一个应力，这足以使发泡剂处于溶解状态。减压单元优选由一块或多块其上有多个直径为0.05～0.15mm的孔的板所组成。当若干块带孔板成系列使用时，板之间应有一个小间距，由于不存在在使已溶解的发泡剂被释放的松驰时间，从而实际上不会生成气泡。特别优选的是，减压单元由一片或多片其所有孔的自由通过面积为0.5-5％的带孔板(维持压力的筛板)，以及其所有的孔的自由通过面积为8-30％的附加带孔板(减速板)所组成。减速板的自由横截面较大优选导致的流通孔的数目增大，相当于一个5～20的指数。这种减压板在根据DE-A 195244346的申请人早先未公开的建议中已作过描述。
出口孔在传送带之上优选的朝着中心排列，并且它包括一与传送带的方向成直角的延伸部分，此延伸部分为传送带宽度的5-20％，优选为7-10％。
优选的是，减压单元具有圆形出口横截面，这使得因泡沫体与出口边缘的接触而产生的扰动保持最小。作为大气与以实际上垂直的方式自由落下的泡沫体流体周边相接触的结果是，消除了无疑是因减压单元的出口边缘上泡沫泡眼的聚结而引起的扰动。因为在出口边缘上的聚结所形成的大泡破裂了，所以这种扰动被消除了。
然而，为了机械稳定性的原因，可能必需这样来设计发泡设备的出口开孔，即，在圆形横截面变得太大的情况下，若此力作用于筛板，则以伸长的方式把筛板延伸。
泡沫体的流体(其速度可为0.5-5米/秒，优选为0.5-2米/秒)，在下面传送带的上方40-80cm处以实际上垂直的方式落到传送带上。若泡沫体的流体与传送带的方向稍稍倾斜例如20°，则也可能是有益的。
为了避免在传送带上的泡沫体堆状物在与传送带运动方向的相反方向上分散开，可横过传送带安装一个实际上垂直的平板状挡板。对传送带的运动方向来说，挡板的底部优选位于泡沫体流动轴与传送带的交接点的后方。挡板可以倾斜一个角度α，对垂直于(相对于传送带运动方向而言)传送带而言，此α可高达30°，优选为仅高达20°。
优选的是，由不被或难被聚氨酯反应混合物润湿的材料组成的挡板仅被润湿，或者此挡板仅被这种材料涂敷。适用的材料是聚乙烯，聚四氰乙烯或聚硅氧烷。
当然，由于相对速度，特别是在泡沫体走进挡板的区域的相对速度提高，挡板与泡沫体之间的表面构成了扰动，并导致泡沫眼聚结。换句话说，能产生更大的泡或腔。令人惊奇的是，在已制成的泡沫塑料中不能观察到这些较大泡眼的生成。显然，在事实上垂直的挡板上形成的较大泡眼或腔可以粘到一起，继续增长，而且当已达到足够大时，会沿着挡板升高，升高的方向与泡沫体滑下的方向相反，或至少成直角，并离开泡沫体。
作为泡沫体流动冲击所形成的泡沫体堆状物，由于泡沫体的重力及可流动性，以自由流动的方式分散开，并处于与传送带的方向成直角的方向，而且处于与挡板相反的一侧。
挡板可以在传送带中央的两侧，向传送带的方向扭曲或弯曲。然而，在挡板上横向流掉的泡沫体应被迫而不比在传送带方向的传送带速度更快。具体地说，挡板应在两边，与一个方向(此方向与传送带的运动成直角)成一个小于20°，优选小于10°的角度。
考虑到泡沫体在传送带上、在从泡沫体流的供应点的距离上的进一步横向分布，可以安装一个插入泡沫体中的并横伸过传送带的辊。上衬箔通过此辊送入并被转向。在传送带方向中的辊与泡沫体流(它以实际上垂直的方式供应)的轴之间的距离、应至少为传送带宽度的三分之一。特别优选的是上衬箔的供应和转折辊应大约安排在这样一个点，在那里聚异氰酸酯加聚反应明显开始(在这里泡沫开始生成)，即，在水作为发泡剂使用的场合。
在图1中，块状泡沫装置机中的传送带以侧面图表示。将下衬箔2供至传送带1，其中，衬箔随着传送带以3-7米/分的速度移至右边。异氰酸酯31及可含3-7重量％处于溶解状态的二氧化碳的多醇32，以及其他添加剂及辅助物33，一起在压力下被送辊合单元3。在混合单元中，高于已溶解的二氧化碳饱和蒸气压的压力在起作用。将反应混合物由混合单元3送至减压单元4，从那里反应混合物出现自由流动，在点划线51的方向中，被发泡成为发泡体5，实际上垂直的板状挡板6防止泡沫体5反着传送带1的运动方向而散开。为了避免下衬箔与挡板6下端之间进入空气，挡板6的下端保持与下衬箔2滑动接触。挡板6最好这样保持，在传送带的经度方向可以置换，而且可以以与传送带的约成直角的轴旋转，这样，生产过程中挡板6的置换就可以最佳化。在与泡沫体5供应点有一距离的情况下，通过插入泡沫5中的转折辊7把上衬箔8以传送带运动的方向而送入。此外，在传送带的两侧，通过转折辊9送入侧衬箔10。
在图2的所示的图中(这是根据图1的设备的顶示图)，图2中的相同参考数字表示如图1的相同部件。
在图3中，挡板6被聚乙烯箔61覆盖，此箔不被聚氨酯反应混合物润湿，而且在生产停止时能容易地被置换。
在根据图4的表示中，用辊21，22通过挡板6把下衬箔2以滑动方式送入，两个辊中的一个被驱动。
图5表示的是从图1中的剪头A方向看设备的图。图5中的参考数字表示与图1中所示的相同部件。基于挡板6是一片玻璃的这种假设，则泡沫体53的轮廓在挡板6上变得可见。已画在轮廓53中的箭头大约指示泡沫体在挡板6上的流动方向和速度。由于泡沫体在挡板6上的流动，生成大泡眼54(这可能是泡眼聚结的结果)，沿着虚线55的途径前进，并通过轮廓线53而出现，因而大气泡54不加入到泡沫塑料中。
图6表示的是能用于本发明的减压单元4的例子。此单元包括圆筒状罩子41，在其中，含有处于溶解状二氧化碳的聚氨酯反应混合物在压力例如10-15巴下被从上面送进来。孔板42，43安在出口处，并用垫片45使之保持距离0.5～2mm，并用凸缘44支持住以便抗压。孔板42包括多个直径为0.1mm的孔46，它们一起构成孔板42的2％的自由横截面通过面积。当反应混合物通过孔板42时，反应混合物的压力在极短时间降低。附加孔板43具有的直径为0.1mm的孔数，约比孔板42中的多10倍，这相当于20％的自由通过面积，这使得通过孔板43的速度仅为通过孔板42的速度的十分之一。在通过孔板43后，已溶解的二氧化碳在10-2～10-4秒内从反应混合物内释放出，在此时间内，形成泡沫体5的铃形轮廓。优选使用如半截面中所指出的圆顶形筛板以代替平板形筛板42，43。
虽然上面为了解释的目的已对本发明作了详细描述，但是应该知道，这一详述仅是为此目的，本领域技术熟练人员在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出各种变更，被权利要求所限定的除外。
权利要求
1.一种制造聚氨酯泡沫塑料的方法，它包括下列步骤a)把泡沫体施到块状泡沫装置机的传送带上，其特征在于该泡沫体以自由地事实上垂直地落下；b)横过该传送带安装事实上垂直的挡板，以防止该泡沫体逆着该传送带的运动方向而流动。
2.根据权利要求1的制法，其中，该发泡体在发泡设备中产生的，此发泡设备以与该传送带成直角而延伸，延伸长度小于该传送带宽度的20％；该发泡设备被设计成减压单元并具有实际上对称的圆形。
3.一种生产聚氨酯泡沫塑料的设备，它包括a)带有传送带的连续块状泡沫装置；b)位于该传送带上面、在使用点供应聚氨酯液态泡沫的设备，该设备包括一个从实际上垂直的方式朝下的开口；以及c)一个实际上垂直的挡板，就该传送带运动方向来说它安装在该泡沫施用点的后方，而且横跨过传送带而延伸。
全文摘要
描述了一种生产聚酯泡沫塑料的方法和设备，这是把泡沫施到块状泡沫装置的传送带上，由此将泡沫体以自由的实际上垂直落下的方式施到下方传送带上，而且用固定的、实际上垂直的、横向安置在传送带上的挡板，以防止泡沫体作与传送带运动方向相反的流动。
文档编号B29K105/04GK1156659SQ9612108
公开日1997年8月13日 申请日期1996年10月20日 优先权日1995年10月20日
发明者H·施泰伦, R·拉费尔, R·艾宾, W·艾贝林 申请人:亨内克机械制造有限公司