专利名称：使用加压溶解的二氧化碳生产泡沫的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种使用加压溶解的二氧化碳作为发泡剂生产泡沫体的方法和装置，其中需膨胀的物料在压力下与优选的液体二氧化碳混合，然后膨胀形成泡沫。为得到泡沫塑料，优选相应的液体原料作为能膨胀的物料和膨胀后的加聚反应或缩聚反应能硬化的物料。本发明特别涉及聚氨基甲酸乙酯泡沫体。
生产聚氨基甲酸乙酯泡沫体，至少一种反应组分(聚异氰酸酯和含有异氰酸酯活性氢原子的化合物，特别是多羟基化合物)与一种液态或气态发泡剂混合，然后，与其它组分混合，得到的混合物或者分批送入模具，或者连续送入传送带，从而混合物膨胀和硬化。
工业生产泡沫物料有许多方法。一方面，使用低温蒸发的液体，如低分子量氯化烃、亚甲基氯化物、戊烷等等，它们从仍为液体的反应混合物蒸出，并形成小气泡(物理泡沫生产)。而且，空气能搅打入反应混合物中或者搅打入一种组分中(机械泡沫生产)，最后，在生产聚氨基甲酸乙酯泡沫时，可以加水于多羟基化合物组分作为一种发泡剂，它与异氰酸酯组分混合发生反应后释放出二氧化碳作为产生泡沫的气体(化学泡沫生产)。
基于环境相容性和职业保健要求，又由于液态二氧化碳在多羟基化合物组分中较高的溶解度，已不止一次建议用液态二氧化碳作为发泡剂(GB-A803771，US-A3184419)。然而，二氧化碳迄今未在工业中应用，显然是由于反应混合物的压力从10～20巴降低到所需要的值时难以获得均匀的泡沫。问题是，一方面在减压后二氧化碳相当快速的蒸发，以致难以控制反应混合物体积的极大增加，例如约10倍；另一方面，反应混合物中二氧化碳释放时，往往存在时间延迟，它可以低于特定温度下CO2的平衡蒸汽压3-6巴，以致发生了二氧化碳突然猛烈释放，导致膨胀物料中存在大的气泡或空隙。
按照DE-A2628785，已经建议在二氧化碳溶于多羟基化合物组分前，在其中引入空气，显然为二氧化碳的释放提供了核心。
为了实现二氧化碳从反应混合物中的延迟释放，以致仅在反应混合物已降压后才开始由二氧化碳释放而形成泡沫，按照EP-A145250，应用了二氧化碳与水和其它低分子量液体形成加合物的能力。加合物破坏后，得到的水可用作附加的化学发泡剂。除了使用在单独步骤中制备的、也在上述参考文件中描述的加合物，并采用与自发生成水/CO2加合物的时间相比，可以显著延长分解时间的低分子量叔胺，否则，在大规模的操作中，用这种步骤确实不能改善泡沫形成的可控制性，因为在反应混合物中，其它主要条件的存在，加合物的形成和分解都是极端不稳定的。
按照EP-A89796，也建议了物理溶解的二氧化碳和其它在低温下蒸发的物理或化学发泡剂、如水或者氯代烃的结合。
这些建议中，没有一条能用于工业上实现加压下物理溶解的CO2作为发泡剂以生产聚氨基甲酸乙酯泡沫体。
作为本发明基础的试验是基于这样的概念，即，含有CO2的聚氨基甲酸乙酯反应混合物在压力下膨胀的条件对该泡沫体的形成具有本质的影响。
按照US-A3184419，含有自混合装置引出的CO2的加压反应混合物，通过阀门明显地突然膨胀。按照EP-A145250，当含有二氧化碳的反应混合物流过管道时，由于可能发生压力逐渐下降，所以膨胀应该逐渐发生。这时，仍留在管道内的一些气体的释放不必认为不利，因为这种方法或许有助于气泡核的形成。在作为本发明基础的试验范围内，已经表明，这样过早的、即自发的和非诱发的形成气泡核，对泡沫体的细孔结构会有些不利，因为这样自发形成的气泡核不仅会使泡沫体有十分可变的细孔结构，而且会产生大的孔和空穴。
基于这些和其它的观察，对使用物理加压溶解的CO2作为发泡剂，由两组分反应塑料制成泡沫物料的制备方法的研制提出下述要求1.为了得到尽可能均匀的细孔，在液体两组分反应混合物中气泡核的形成必须进行控制，使得产生的每个气泡核能够以同样的方式参与反应混合物中CO2的释放。2.当诱发气泡核时，产生的气泡核的数目应已与硬化膨胀塑料物料中的细孔数目一致。3.气泡核在控制下诱导产生必须发生在那一刻，此时，液体反应混合物从溶解的CO2由不饱和状态变到过饱和状态，即，此时混合物从高于溶解的CO2的饱和压力膨胀到低于溶解的CO2饱和压力。4.紧随核形成后，应该在反应混合物中产生溶解的CO2的最大可能过饱和度，即由高于溶解CO2的平衡压力膨胀到环境压力应该尽可能即时发生。
已经发现，当含有加压溶解CO2的反应混合物，随在反应混合物中产生高速剪切而膨胀时，上述要求可以满足。
因而，本发明提供了一种使用CO2作为发泡剂，从两组分反应塑料生产泡沫物料的方法，包括至少一种反应组分与CO2加压混合，在大于CO2在混合物中的饱和压力状态下混合这些反应组分，膨胀含有CO2的反应混合物和硬化，方法的特征在于随着高剪切率的产生瞬时完成膨胀。
膨胀期间产生的剪切率应至少104/秒，尤其至少105/秒。特别优选大于106/秒的剪切率。
适合膨胀和产生高剪切率的设备为至少一个反应混合物通道，其大小至少一个尺度小于1mm，优选0.05～0.5mm，更优选0.1～0.3mm，最优选0.08～0.15mm。
可以设计至少一个通道，其形式为细目筛、孔板、有槽筛或伸长的狭缝。在流动方向上的通道的扩展应是最小的。优选在流动方向上的扩展应不大于1mm，最优选不大于0.5mm。孔板厚度0.1-0.5mm特别合适。在纵向扩展狭缝的情况下，由于制造的要求，通常需要在流动方向上它们的尺度为0.5-1mm。
通道上游和下游反应混合物的压差通常为5～20巴，优选7～15巴，最优选为8～12巴。
剪切率为横截于流动方向的物流速率的斜率。假设在狭缝中物流是线性流动分布，由孔道的自由截面积(无遮盖的截面积)Q和流过孔道的体积V，能近似计算狭缝的剪切率。宽度为D的狭缝，其剪切率因而为S＝2V/Q∶1/2D(近似于等边三角形的流动分布)。对于孔数目为n，孔半径为R，截面积为q的孔板剪切率为S＝3V/nq∶R(近似于圆锥形的流动分布)。
两组份反应性塑料物料优选由聚异氰酸酯-加聚得到的聚氨基甲酸乙酯塑料物料。
虽然，当反应混合物通过至少一个小截面积的孔道时，产生的高剪切率通常足以得到足够大量的气泡核，但是，在反应混合物混合前，用常规方法，将空气或氮气导入其中至少一种反应组分时，产生附加的气泡核会是有益的，尤其在例如混合物通过至少一个小截面的孔道，由于CO2在反应混合物中含量低，产生溶解的CO2不充分过饱和的情况。
当反应混合物通过至少一个小截面积的孔道时，为了达到反应混合物尽可能高的过饱和，在它进入孔道前，反应混合物的压力应该只是略微高于溶解CO2的饱和蒸汽压。因此如按照本发明的优选变化，为了得到含CO2的反应混合物，CO2仅溶于多羟基化合物组分中，反应混合物从混合多羟基化合物与异氰酸酯组分的混合装置流出后，其压力用降压阀降至稍高于混合物的饱和蒸汽压，例如可以为含CO2多羟基化合物饱和蒸汽压的60％-80％(混合设备上游)。
例如W.Siefken在Justus Liebigs Annalen der Chemie，562，pp 75-136中描述的脂肪族的、环脂肪族的、芳基脂肪族的、芳族的或杂环的聚异氰酸酯用作组分A。
优选使用芳族聚异氰酸酯，特别优选通常易获得的商品聚异氰酸酯，如2，4-和2，6-甲代亚苯基二异氰酸酯和这些异构体的任何混合物(“TDI”)，由苯胺/甲醛缩合和随后光气化制备的聚苯基-聚亚甲基聚异氰酸酯(“粗MDI”)和包含碳化二亚胺基团、氨基甲酸乙酯基团、脲基甲酸酯基团、异氰脲酸酯基团、脲基或缩二脲基的聚异氰酸酯(“改性聚异氰酸酯”)，特别是由2，4-和/或2，6-甲代亚苯基二异氰酸酯衍生的改性聚异氰酸酯。
第二组分B(“多羟基化合物组分”)由包含至少两个氢原子的化合物组成，他们能与异氰酸酯反应并且分子量通常在60-5000范围，优选100-2000，尤其选用200～800的分子量。熟知的化合物，除含氨基、硫羟基或羧基的化合物外，尚有优选的含羟基化合物，特别优选含2-8个羟基的化合物，其分子量尤其需200～2000，优选300～1200分子量，如至少有2个、一般2-8个，但优选2-6个羟基的性质熟知的聚酯、聚醚、多硫醚、聚缩醛、聚碳酸酯和聚酰胺酯，用于生产聚氨基甲酸乙酯泡沫体；聚醚多羟基化合物为最优选化合物。
EP-B121850中6-9页，介绍了适合作为多羟基化合物组分的化合物。
而且，水、其它发泡剂、泡沫稳定剂、催化剂和性质已知的其它助剂、添加剂，可以任选用于制备反应混合物。EP-B121850的9-11页中公开了能够应用的性质已知的附加剂。
按照本发明，水特别优选作为附加发泡剂，其最优选的量，按反应混合物计算，为1～7重量％。特别优选用水量为2～5重量％。
能应用的附加剂可单独引入混合设备，以混合异氰酸酯组分和多羟基化合物组分，要不然，在混合异氰酸酯与多羟基化合物前，附加剂与两种主要组分之一混合，其中，附加水和与异氰酸酯反应的任何其它附加组分只应与多羟基化合物组分相掺和。
在Becker/Braun，Kunststoff-Handbuch，Vol. 7Polyurethane，1993，的143～149页，尤其在148页的图4.8和图4.9中，原则上说明了制备聚氨基甲酸乙酯泡沫体的工艺技术。
组分优选在称为低压搅拌混合室中混合，其中，按本发明，混合室中压力高于溶解CO2的饱和压力。
在将组分引入混合设备前，二氧化碳溶于一种或多种组分中，尤其是多羟基化合物组分中。
二氧化碳的溶解量，按总反应混合物计算，选1～7重量％，优选2～5重量％。二氧化碳可由任何方法只优选溶于多羟基化合物组分中，例如a)在压力为15～25巴的含有多羟基化合物组分的容器中，应用搅拌器将气体CO2混入多羟基化合物；b)液态CO2在室温与多羟基化合物混合，例如，在70～80巴压力的静止混合器中，然后在导入低压搅拌混合设备前膨胀到15～25巴压力。c)冷却到例如-20℃的液态CO2与室温、15～25巴压力下的多羟基化合物组分混合，其中的混合为，在CO2蒸发前，CO2已溶于多羟基化合物组分中。
已经发现，使用多羟基化合物管道中位于液态CO2入口处的高速物流搅拌器，由于CO2对溶液的高亲和性，优选c)是特别成功的。
反应性塑料物料的组分，其至少一种组分含有溶解的CO2，按本发明，被送入混合设备，混合并在由混合设备流出后，由于产生高速剪切，发生膨胀。为此，在混合设备的出口至少有一个通道，该通道在至少一个尺度中有小的截面。出口孔道优选狭缝或小截面积的筛。含CO2的反应混合物在很短时间通过狭缝后立即膨胀，所述时间短到1/10～1/1000秒。这时，基本上所有溶解的CO2释放出来，由此得到结构相当均匀的泡沫体。
假若反应混合物的组合物有助于自发形成CO2加合物，例如带有含羟基的化合物，则附加的CO2会在延迟加合物需要的分解时间后释放出来，这基本上扩大了已经存在的泡沫体气泡。当用水作为附加化学发泡剂时，异氰酸酯与水开始反应时泡沫体便进一步增大。
以5～15巴压降突然膨胀并产生高速剪切的反应混合物，具有大于5m/sec的高速度，特别是10-50m/sec。这种方式，适用于喷涂，比如平展的织物结构或模制物品。
为了生产较厚的泡沫板，优选在至少一个方向从至少一个小截面孔道引出的高速物流反应混合物进行减速，尤其选用减速至出口处速度的1/5～1/100。
为了仍不发生二氧化碳大量释放，在至少一个方向上从至少一个小截面孔道引出后，应在足够短的时间降低出口速度。在通过至少一个小截面开孔后，速度下降时间优选在0.01秒，更优选小于0.003秒，最优选小于0.001秒。
使速度下降的方法是在至少一个方向从至少一个小截面开孔引出的含溶解CO2的反应混合物流，使其射向碰撞表面，在其上，反应混合物流发生至少70°角的偏转，优选约90°。在撞击碰撞表面后，高速线性定向流动受到破坏，变成一种完全湍流，基本上是无定向流动。
碰撞表面与至少一个小截面开孔出口的距离可以小于2厘米，优选小于1厘米，这样能够按本发明所述，在产生高剪切力后，在短时间内使流速降低。
在撞击表面后，特别要求在基本上释放溶解的CO2前，使反应混合物中主要的高湍流流动保持稳定。使物料通过稳定筛可以达到稳定湍流流动。在这种情况下，稳定筛应有足够大的通过含CO2反应混合物的有效面积，以尽可能减少通过稳定筛时的压降。尤其是，稳定筛的有效面积，即所有通道截面积之和，应比在用以产生高剪切速率的至少一个方向、至少一个小截面积开孔的总截面积大5-100倍。
按照本发明要求a)产生高剪切率，b)降低流速和c)稳定混合物流速，产生特别优选步骤的组合的优选方式可以如下1.在至少一个方向上，至少一个小截面的开孔为一个狭缝。紧接着是流速降低室，它有一个筛或孔板，上述筛或孔板平行于通过狭缝的通道。流速降低室的大小优选使在其中的平均滞留时间小于0.1秒，更优选小于0.02秒，特别优选0.005～0.02秒。2.优选使用直径约0.1毫米的多通道筛或孔板用于得到高剪切速率。稳定流速的稳定筛或孔板平行于得到高剪切速率的筛或孔板，间距小于2mm，优选小于1mm。有效截面，即用于产生剪切速率所有过筛通道截面积之总和，可以为筛面积的0.5～5％。稳定筛的有效截面积可以选择至少为得到高剪切力筛的有效截面积的5倍，优选10-50倍。
在用于产生高剪切力的至少一个开孔的至少一个方向上小截面积的大小、通过开孔的压降、反应混合物的粘度和产生的高剪切速率不都是独立的量。尤其是压力降，必须使通过开孔前反应混合物的压力超过溶解CO2的饱和压力。尽管由减少至少一个通道的小截面，获得充分的压力降原则上是可能的，但小截面积可减小程度受工艺技术限制，特别是截面积变得更小时，开孔有堵塞倾向。因此，对于减小开孔的截面积，按本发明，优选几个筛或孔道顺序排列，以确保需要的最小压降。几个孔板或筛靠近排在一起，可在小于10-3秒、优选小于10-4秒内，达到基本上完全降压。
通道优选设计为在出口边扩展的喷嘴形状，以致反应混合物流沿喷嘴形状扩展并成扇状散开。这意味着避免了筛间或孔板间流动的盲区，也避免了筛间或孔板间平均滞留时间产生大的偏差。
为了避免产生高剪切力的至少一个开孔的堵塞，筛可以安装在混合室出口和至少一个通道之间，使从反应物料混合室夹带出来的固态颗粒截留在筛中。“净化筛”筛孔的大小应至少基本上不大于至少一个产生高剪切力开孔的小截面积。筛有效截面积，即所有筛孔截面积之和，应该足够大，使得通过净化筛产生的压力降可以忽略，即小于1巴。
为了避免净化筛在长期使用中堵塞，净化筛可以周期性地或操作中连续地替换。为此目的，可以将一个小盒横向配置在反应混合物从混合室出口至发泡装置的输料管线上，净化筛能从盒的一个卷轴松开，通过滑动密封装置进、出输料管线，和卷到第二个卷轴上。配置在输料管线两边的卷轴能被密封和能用与输料管线中同样压力的液体，如多羟基化合物充填各个容器，以致，同样的压力基本上遍布于滑动密封装置的两边。
下面，用附图详细说明本发明。
图1说明本发明方法步骤的原理。图2表示本发明为在狭缝中产生高剪切力和用碰撞表面降低反应混合物流速的第一装置。图2a表示图2装置的透视图。图3表示图2装置的改进实施方案。图4表示按照图2、带有附加稳定筛的装置。图5表示本发明的装置，它有一个孔板和一个筛，孔板用于产生高速剪切，筛同时用作碰撞表面并稳定流速。图5a表示图5实施方案的放大。图5b表示对应于图5a的说明，但是带有通道的优选外形。图6表示本发明的一个装置，其中带有一个可变的狭缝宽度。图7表示根据图6应用泡沫生产装置制备泡沫板的主要过程。图8表示根据图7的本发明装置的另一种实施方案，其中带有一个气动调节狭缝。图8a表示根据图8的装置的第二视图。图9和图9a表示根据图5、汇集到一个自动储存送料装置中的几个泡沫装置截面图。图10、10a、10b和10c表示按图5带有两个泡沫装置的自动储存送料装置，其中，有效孔板面积是连续可调的。
图1表示反应混合物的I、II、III、IV4种状态的示意图。在合适的混合设备中反应混合物组分混合后，混合物输入由分界物1指示的分配室。在状态I时，压力大于或至少等于溶解CO2的饱和压力。对3％CO2含量，其饱和压力约7.5巴。因此在状态I分配室中的压力大于或等于7.5巴。它可为例如8-12巴。分配室分界物1在至少一个方向上有个开孔2，其一个小截面尺度为d。开孔2的另一边，为主的压力PII优选约1-2巴绝对大气压，PII小于溶解CO2的饱和压力。由于开孔2的两边压力差，反应混合物被迫通过开孔，并产生高剪切力。在孔道2出口处，表明从开孔2经尺度d引出的反应混合物在时间t0的速度分布V0(状态II)。在基本上还没有CO2从已被CO2过饱和的反应混合物中释放出来的短时间内，从开孔2引出的反应混合物物流转过一个由功能箭头3指示的角度，并速度降低，其中，仍含有溶解CO2的反应混合物转变至状态III，它在偏转后在时间t1时，在反应混合物物流宽度内的图示速度分布V1的形式描述。最后，在状态IV，溶解的CO2释放，形成气泡。
图2是本发明生产泡沫体装置的截面图，装置的透视图见图2a。反应混合物从混合设备(未画出)通过管10引入扩展的分配室11。一个小尺度孔道是扩展的狭缝12形状，它与图2画面垂直。以薄片形式、用箭头II指示的反应混合物流，从与附图平面垂直的狭缝12引出，撞击到正对着狭缝12的碰撞表面13上。高速反应物料流因而以湍流方式减速。旋转偏转室14的体积，使反应混合物在其中的滞留时间，此时基本上还不释放出CO2。只是在反应混合物从偏转室14引出后，CO2才从其中释放，并形成泡沫体15。
当按图3为偏转室14设置边缘16和17时，反应物料以高出口速度从狭缝12流出时，能实现湍流减速。否则，图3相应于图2。
图4表示按本发明的泡沫成形装置，其中偏转室14受孔板18的制约，用作流速稳定器。
图5表示类似于前面图的装置，其中孔板22用作产生高剪切率的部件。如图5a所示，稳定筛18既用作碰撞表面，也用作稳定反应混合物的流速，图5a是图5中“A”的放大部分。图5b表示由于通道出口边加宽，物料流成扇形散开。
图6表示按本发明生产泡沫体的装置，它圆形对称，带有一个得到高剪切速率的环形狭缝12。由中心体30形成环形狭缝12的上边缘，该中心体30被圆形分配室11围绕。用连接中心体30的活塞32，使圆形室11牢固地密封，与外壳35隔离开。将水压液体34引入活塞32上方的空间31，活塞32可垂直移动，以调节环形狭缝12的宽度。也能给活塞提供一个导向活塞33，以防止活塞32在外壳35中倾斜。
图7表示生产泡沫板的设备。多羟基化合物组分41，异氰酸酯组分42和其它辅料、添加剂通过管43引入混合设备40。多羟基化合物41优选含有加压溶解的CO2。混合好的组分从混合设备40引入泡沫形成装置44的分配室11。如实例中表示的泡沫形成装置44相应于图6中的附图。泡沫形成装置44引出的泡沫体15沉积在位于传送带50上、从泡沫形成装置44移出的下层压膜51上。而且，泡沫体上也可以配备上层压膜52。
图8为按本发明选择的另一种泡沫形成装置，它有一个扩展的、可调的狭缝。狭缝12的边缘表面用弹性聚合物管80制成，管80能用气动或液动扩展来调节狭缝12。图8a表示图8的A-A截面图。图8为图8a的B-B截面图。
图9和9a表示按本发明泡沫装置的横截面和纵截面图，在图中，四个泡沫装置a、b、c、d以自动储存送料装置的形式汇集在基本上圆柱形的运载装置61中。4个泡沫装置a、b、c、d基本上已在图5中说明。运载装置的配置为使它能在圆柱形壳体62中作轴向转动。圆柱形壳体62沿着与轴平行的套管中的一个管道有一个开孔63，通过开孔63，泡沫能由特定的、操作中的泡沫装置中引出。而且，与操作中的特定泡沫装置(在图的泡沫装置a)相联的分配管道11经通入壳体62的进料管10装入反应混合物。而且进料管64联到至少一个装入壳体62的、不在操作中的(b、c、和/或d)泡沫装置，通过这些进料管提供清洗液体。相应的排放管道65提供给清洗液体。如果操作中的泡沫装置孔板22被来自聚氨基甲酸乙酯反应混合物的外来颗粒或已在管壁上硬化、然已被取出的聚氨基甲酸乙酯所堵塞，那么，在图9和9a中所示的泡沫装置自动储存送料装置，能使泡沫装置在操作中最短的可能时间内更换。洗净的液体(通常多羟基化合物)优选逆向地(与泡沫加工期间反应混合物相比较)通过不操作的泡沫装置。
为了达到“发泡”和“用净化液体清洗”的操作状态，提供只有两个泡沫装置的一个自动存储送料装置就足够了。按照本发明，优选在一个自动存储送料装置中汇集4～12个泡沫装置，其中，关于孔板18和22中孔的直径和/或孔的数目(有效通道面积)方面，设计时泡沫装置的对数是相同的，但实际的泡沫装置是不同的。这样，在操作开始时，对于特定的反应混合物(粘度、温度、CO2含量)可以选择最合适的发泡装置，然后，由此可以进行扩展。图9的泡沫装置指出，可以在孔板22和18之间安置隔离物66作为隔板，以限制孔板18和22的有效截面。在所示的实施方案中，与泡沫装置a和b比较，使用隔离板66减少了泡沫装置c和d的有效截面。孔板22的有效截面典型的可以为3-15mm(按图9的截面尺寸)，孔板22的纵向延伸可达150～800mm(按图9a的纵向尺寸)。
图10和10a表示按本发明，与图9和图9a类似的泡沫装置的自动存储送料装置，其中，只提供了两个泡沫装置a和b。与图9a实施方案对比，反应混合物的进料10不是通过圆柱形壳体62的顶端，而是在圆柱形壳体纵向长度的中间，使得在分配管道11中反应混合物的流动仅到达圆柱体壳体纵向长度的一半多。按照本发明，在图10和10a的实施方案中，孔板22和18间的隔板66设计成连续可调的隔板，使得孔板22和18的有效面积连续可变。在图10b和图10c中作更详细说明。图10b表示按图10和10a的示意图的B-B截面图。使隔板66能被观察到(除去孔板18以后)。多孔板18和22间的隔板66由三个部件66a、66b和66c组成，除了可见的有效截面，它遮住了图10b中的孔板22。隔板的薄板66a和66c固定在适当的位置。它们与孔板22和18一起拧紧在圆柱体61上，并承受孔板22上反应混合物的压力。隔板的可调部件66b，和隔板66a有锯齿形滑动表面69，当沿箭头71方向运动时，它横向移动隔板66b的隔板70边缘至孔板22之上。隔片66b有可移动的伸展部分，这些伸展部分以与滑动表面69的角度从圆柱体61伸出，并且连接到螺旋装置73上。螺旋装置73被引入壳体72内，并能通过螺母74沿箭头71方向移动。按照本发明，隔板薄板66a和66c的厚度可以为0.5～4mm，优选1～2mm。可移动隔板66b优选厚度为比上述隔板薄板薄0.01～0.05mm。发泡过程优选在孔板22处于最大可能有效面积时开始，当它继续进行时，多孔板22有效面积连续减小，直至得到最佳泡沫结构。
实施例应用图7的设备生产聚氨基甲酸乙酯泡沫体。输送带速度为7米/分。带宽度2米，上层压膜52和下层压膜51之间距离为1.2米。不用泡沫形成装置44，而用图5的泡沫形成装置。孔板22和18，每个都形成不被法兰和长70cm，宽1.3cm的支承物复盖的面积。每个孔板的厚度均为0.2mm。每平方厘米孔板22有256个孔，在入口边，每个孔的直径为0.1mm，在流动的方向上，孔直径展宽至约2.5倍。所有孔的有效通流面积约为1.82cm2。
孔板18(稳定栅板)和孔板22间距为1mm。每平方厘米上，孔板有3000个孔，在入口边每个直径0.1mm，它展宽至2.5倍直径。
在混合装置40(图7)中，得到下述组成的可膨胀反应混合物
100重量份带有45个OH数目的聚醚多羟基化合物，其中含85％(重量)的氧化丙烯单元，和15％(重量)的环氧乙烷单元，三羟甲基丙烷为起始化合物，4.2重量份的水，4.0重量份的CO2，硅氧烷稳定剂1.3重量份，0.15重量份腰催化剂，0.16重量份辛酸锡和50重量份80/20的甲代亚苯基二异氰酸酯。
多羟基化合物、水和液态CO2在静态混合器中70巴下预混合，混合物压力下降到15巴，通过进料管线41引至混合装置40，在该装置中，混合物与异氰酸酯和其它添加剂混合。
混合室出口处压力为11巴。每分钟传送270公斤反应混合物。当混合物通过孔板22(图5)时，计算剪切速率为1.3·106/秒。
当反应混合物以稳定的、极大膨胀的泡沫从泡沫形成装置流出时，反应混合物发泡，流出的泡沫散布于传送带上。传送带上的泡沫往下游移动仅几米，由于水与异氰酸酯反应，泡沫开始增大。约移动12米后，平板高度达1.2米。
泡沫板密度为16.1公斤/米3。
泡沫体是多孔的，每厘米有16～19个孔。它的孔径基于上不大于2毫米。
权利要求
1.一种用CO2作发泡剂，由两组分反应性塑料生产泡沫物料的方法，包括使至少一种反应组分与压力下的CO2混合，混合两种组分，其中至少一种组分含有压力下的CO2，膨胀混合得到的、含CO2的反应混合物，和硬化，方法的特征在于依靠产生高速剪切，突然发生膨胀。
2.权利要求1的方法，其特征在于，当沿着至少一个方向、通过至少一个扩展至小于1mm的开孔时，由产生高剪切力，反应混合物膨胀。
3.权利要求2的方法，其特征在于，反应混合物通过一个狭缝或一个筛膨胀。
4.根据权利要求1～3之一的方法，其特征在于膨胀后反应混合物流速减慢。
5.权利要求4的方法，其特征在于为减低速度，反应混合物的流动方向偏转至少70°。
6.权利要求4或5的方法，其特征在于减速后，反应混合物的流动稳定。
7.按照权利要求6的方法，其特征在于反应混合物在膨胀和稳定之间的平均滞留时间小于100毫秒。
8.一种用压力下的CO2由两组分反应塑料生产泡沫物料的装置，包括一个组分的混合设备，其中至少一个组分含有压力下的CO2，和在混合设备出口处至少一个出口开孔，它在至少一个的截面尺度上扩展至小于1毫米。
9.按照权利要求8装置，含有一个碰撞表面，它横向配置到反应物料通过出口开孔的方向上，该出口开孔在至少一个的截面尺度上扩展至小于1毫米。
10.按照权利要求8或9的装置，含有一个稳定至少一个出口开孔直接下游流速的筛，该出口开孔在至少一个的截面尺度上扩展至小于1毫米，其中，筛的有效截面积为所有出口开孔有效截面积的5～100倍。
全文摘要
本发明涉及一种使用二氧化碳作为发泡剂，由两组分反应性塑料生产泡沫材料的方法，包括使至少一种反应性组分与二氧化碳加压混合，再与其余组分混合，其至少一种组分含有加压二氧化碳，使混合得到的含二氧化碳的反应性混合物膨胀，及固化，其中膨胀是在产生高剪切率下突然发生。优选反应混合物的流速在膨胀后降低。
文档编号C08J9/00GK1167459SQ95196500
公开日1997年12月10日 申请日期1995年11月15日 优先权日1994年11月28日
发明者F·奥尔索森, R·雷费尔, W·埃伯林, R·艾本 申请人:拜尔公司, 亨内克股份有限公司