CN114302809A - 将发泡反应混合物施加到层压机上的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

层压板是在如下这类工艺中制造的，其中起始泡沫制剂通过混合头处理，通过分支分配***并通过分配***的多个出口分配，以在底部饰面层上产生泡沫层。监测泡沫层是否存在表面气泡。当观察到表面气泡时，增加混合头中的背压以减少或消除表面气泡。一种用于执行所述工艺的设备包括在分配***中的第一分支点处或上游的调节装置，以增加或减少混合头中的背压。

Description

将发泡反应混合物施加到层压机上的设备和方法
本发明涉及用于生产具有饰面层和聚氨酯泡沫层的层压板产品的设备和方法。
单面和双面层压板是包括聚合物泡沫层和粘合到泡沫层的一侧或两侧的饰面层的材料。由于泡沫层的绝缘性能，这些产品可用作隔热板。这些板在工业和住宅应用中都很有用。具体用途包括，例如，冷库保温、门、窗和滑动百叶窗。即使在不需要隔热性能时，层压板也可用作建筑或装饰板。例如，这些板可用于建造建筑外墙。
板可以通过连续或不连续的工艺工业地制造。典型的连续工艺通常称为双带层压。在此过程中，泡沫制剂的组分在混合头中混合，所得泡沫制剂通过分配***转移到多个出口，通过这些出口分配到底部饰面层上。出口布置在底部饰面层的宽度上，并且现在通常是固定的。底部饰面层在出口下方水平移动。这种运动从每个出口在底部饰面层上产生泡沫制剂的条带。各个条带相遇并组合形成连续层。
分配的泡沫制剂在底部饰面层的顶部固化以形成聚合物泡沫层，所述聚合物泡沫层结合到底部饰面层。通常在工艺中提供顶部饰面层以形成双面“夹层”结构。在这种情况下，顶部饰面层也大致水平地，平行于底部饰面层并在相同的方向上移动，以限定顶部饰面层和底部饰面层之间的间隙。泡沫制剂在固化时膨胀以填充所述间隙，从而粘合到两个饰面层。顶部饰面层与底部饰面层之间的间隙限定了泡沫层的厚度。
在这些应用中使用的泡沫制剂通常是基于异氰酸酯的体系，其包括多异氰酸酯、通常是一种或多种多元醇、一种或多种催化剂、一种或多种添加剂和一种或多种发泡剂。选择的发泡剂是挥发性的物理发泡剂。此外，通常将少量气体(诸如，空气)混入泡沫制剂中以提供气泡成核。
这种层压工艺中一个常见且持久的问题是在泡沫层的顶表面形成气泡。这些代表外观和潜在的结构缺陷。它们的存在会对板的热性能产生不利影响。因此，希望防止这些表面气泡形成，或至少将它们最小化。
解决这个问题的先前尝试集中在分配***和出口的设计和操作上，一般概念是避免在泡沫制剂离开出口并撞击底部饰面层时飞溅和夹带空气。这种方法只是部分成功，因为它只能减少和/或消除由飞溅形成的气泡。结果，在某些情况下可以减少表面气泡的形成，但不能消除。
提供一种进一步减少和/或甚至消除气泡的工艺将是有益的。这些气泡通常小于在飞溅过程中形成的气泡。
在一个方面，本发明是一种制造层压板的工艺，包括
I.在混合头的混合区中将包括至少一种多异氰酸酯、至少一种物理发泡剂、至少一种多元醇和至少一种催化剂的组分组合以形成反应性泡沫制剂；
II.将反应性泡沫制剂连续分配到移动的底部饰面层上以在底部饰面层上形成一层反应性泡沫制剂，并且
III.固化底部饰面层上的反应性泡沫制剂层以形成层压板，所述层压板包括底部饰面层和粘合到底部饰面层的聚合物泡沫层；以及
IV.观察反应性泡沫制剂层和/或聚合物泡沫层在反应性泡沫制剂层和/或聚合物泡沫层的顶表面上是否存在表面气泡，并且当观察到表面气泡时，增加混合头的混合区中的背压，以减少或消除表面气泡的进一步形成。
申请人已发现层压工艺中的表面气泡形成至少部分与混合头中存在的条件有关。尽管本发明不限于任何理论，但似乎至少一些表面气泡是由于部分物理发泡剂从反应性泡沫制剂的剩余部分中分离和挥发而产生的。这种分离可以发生在混合头的混合区，产生发泡剂的穴袋，当反应性泡沫制剂被分配并在移动的面层上形成一层时，这些气泡会产生表面气泡。申请人还发现，以这种方式形成的表面气泡可以通过监测工艺中它们的存在来减少甚至消除，并且当检测到这类表面气泡时，增加混合头的混合区中的背压。这被认为可以减少物理发泡剂的过早分离，从而减少表面气泡的形成。
在第二方面，本发明是一种用于形成和分配流体混合物的设备，包括：
a)混合头，包括：
i)多个入口，用于将用于混合的起始材料引入混合头中，多个入口与以下各项流体连通
ii)混合区，在所述混合区中，通过多个入口引入混合头的起始材料被组合以形成流体混合物，所述混合区与以下各项流体连通
iii)混合头出口，在混合区中形成的流体混合物通过所述混合头出口从混合头中排出，混合头出口与以下各项流体连通
b)分配***，用于分配和分配离开混合头出口的流体混合物，所述分配***包括i)管道***，所述管道***包括至少一个分支点，在所述分支点处，管道***被划分以限定多个流动路径，以及ii)出口，所述出口在管道***的多个流动路径的末端处用于从分配***分配流体混合物；
c)可调节流动限制装置，所述可调节流动限制装置位于混合头的混合区下游和管道***的至少一个分支点处或上游，其中可调节流动限制装置可操作以增加和减小混合头的混合区中的背压。
本发明第二方面的设备适用于上述制造层压板的工艺。可调节流动限制装置允许混合头的混合区中的背压快速且容易地增加或减少。当使用所述设备制造层压板时，通过操纵可调节流动限制装置以增加背压，可以很容易地减少或消除表面气泡。相反，当没有观察到表面气泡时(可能是由于流量变化、制剂混合物、分配器操作设计或其他原因)，可以通过操纵可调节流动限制装置来降低背压，从而最大化混合并提供其他好处。因此，可调节流动限制装置是一种可以藉以优化操作条件以在连续操作期间实时最小化表面气泡的形成的机构。
因此，本发明也是一种制造层压板的工艺，包括
I.通过本发明第二方面的设备，通过将包含至少一种多异氰酸酯、至少一种物理发泡剂、至少一种多元醇和至少一种催化剂的组分引入到混合头的混合区，将反应性泡沫制剂连续分配到移动的底部饰面层上，在混合区中混合两个流以形成反应性泡沫制剂，并将反应性泡沫制剂从混合头出口转移，然后通过分配***，从分配***的出口转移到移动的底部饰面层以在底部饰面层上形成一层反应性泡沫制剂，并且
II.固化底部饰面层上的反应性泡沫制剂层以形成层压板，所述层压板包括底部饰面层和粘合到底部饰面层的聚合物泡沫层；以及
III.观察反应性泡沫制剂层和/或聚合物泡沫层在反应性泡沫制剂层和/或聚合物泡沫层的顶表面上是否存在表面气泡，并且当观察到表面气泡时，在混合头的混合区通过操纵可调节流动限制装置来减少或消除表面气泡的形成。
图1是现有技术的双带层压工艺示意图。
图2是显示在现有技术的双带层压工艺中表面气泡形成的等角视图。
图2A是一张照片，显示了在图2所示的现有技术双带层压工艺中由表面气泡形成引起的分层板中的表面缺陷(在去除顶部饰面层之后)。
图3是本发明的用于形成和分配流体混合物的设备的正面示意图。
图4是用于本发明的可调节流动限制装置的实施方案的放大正面剖视图。
图5是显示在双带层压工艺中表面气泡形成的等角视图。
图6是图5的双带层压工艺的等角视图，在通过操纵本发明的设备和工艺的可调节流动限制装置来调节混合头的混合区中的背压之后。
转向图1，在根据本发明要改进的通用带层压工艺中，底部饰面层2沿箭头5指示的方向基本上水平地移动(例如，与水平线成零度到多达±25度)。底部饰面层2可以承载在带或其他移动平台上；可以连接到拉幅机，可以使用卷绕辊或其他设备拉动通过所述工艺，或者以其他方式机械地移动通过所述工艺。
反应性泡沫制剂4经由导管16以箭头9所示的方向供应到出口10，在出口10，当底部饰面层2沿所指示的水平方向行进时，它被分配到底部饰面层2上。为简单起见，图1中仅显示了一个出口10；然而，通常使用限定多个流动路径的分配器，并且多个这类出口定位在底部饰面层2的宽度上，每个出口施加反应性泡沫制剂的条带。条带结合以覆盖底部饰面层2的整个上表面，从而在膨胀和固化发生后形成连续的泡沫层。底部饰面层2的“宽度”是垂直于底部饰面层2行进方向的水平尺寸。
在被分配到底部饰面层2上时，反应性泡沫制剂4与底部饰面层2一起被携带，并且向上膨胀以形成反应性泡沫制剂4的层4A。任选地但优选地，将顶部饰面层3施加到反应性泡沫制剂4的层4A的顶表面上。当施加时，顶部饰面层3优选地也沿箭头6指示的方向行进，即，与底部饰面层2行进的方向相同，并且优选地以相同的线速度行进。可以使用如上文关于移动底部饰面层2所描述的任何方法和装置来移动顶部饰面层3通过所述工艺。
如图所示，底部饰面层2与顶部饰面层3之间的垂直距离是通过机械方式建立的，在所述特定实施方案中，通过使顶部饰面层3在辊7下方通过。尽管仅示出了单个辊，但是可以存在多个辊7。在所示的双带层压工艺中，如此建立的垂直距离定义了泡沫制剂4的层4A的厚度，因为泡沫制剂4向上膨胀直到进一步向上膨胀受到顶部饰面层3的限制。固化后，层4A的厚度因此等于底部饰面层2与顶部饰面层3之间的垂直距离。压力可以施加到顶部饰面层3和底部饰面层2，诸如经由双带或其他机械装置，或经由气压，以保持所需的间距。双带层压机是适用于执行层压工艺的设备的实例。
转向图2，反应性泡沫制剂的射流30(每一个均已从常规分配***的单独出口10喷射)落到底部饰面层2上，其如关于图1所述那样行进。反应性泡沫制剂的每个射流30在底部饰面层2的顶表面上产生反应性泡沫制剂的相应条带31。条带31结合以在底部饰面层2的顶面上形成反应性泡沫制剂的连续层。如图2所示，表面气泡32存在于反应性泡沫制剂4的层4A的顶表面上。注意，表面气泡32与固化后在聚合物泡沫中产生的泡孔不同，因为它们位于表面并且具有比泡孔大1至5个数量级或更大数量级的尺寸。表面气泡32的直径可能为100μ米或更大，通常为1mm或更大。
当反应性泡沫制剂膨胀和固化时，这些表面气泡会在所得聚合物泡沫层中产生缺陷。图2A说明了由图2的方框2A指示的矩形区域在固化已经发生并且顶部饰面层已经被去除之后的情况。图2A所示的聚合物泡沫层具有对应于图2所示表面气泡32的表面缺陷35。
现在转到图3，本发明的用于形成和分配流体混合物的设备包括混合头12。混合头12包括两个或更多个入口13，用于引入将在混合头中组合以产生流体混合物(诸如，反应性泡沫制剂)的起始材料。在所示的实施方案中，存在两个入口13，但是可以提供任意更大数量的入口13，这取决于要产生的特定流体混合物的要求。因此，可以提供3、4、5、6、7、8个或任何更大数量的入口13。
如图3所示，通过入口13引入混合头12的组分经由通常以附图标号25表示的供应***供应。供应***25可以包括各种管道、泵、计量装置、存储装置、加热和/或冷却装置以及其他操作***(包括计算机化操作***)，它们可能有用或希望以正确的比例并且在合适的温度和/或压力条件下将相应的组分输送到混合头12。例如，对于混合头12内的冲击混合，组分可以在表压为100个大气压(10.1MPa)或更高，例如125至200个大气压(12.7至20.2MPa)或130至160个大气压(13.2至16.2KPa)下通过入口13输送到混合头12中。
在本发明中，“流体”混合物是液体或液/气体混合物(有时称为“乳液”)；因此，通过入口13引入混合头12的至少一种起始材料在操作条件下是液体。
多个入口13中的每一个与混合区14流体连通，使得通过入口13进入混合头12的起始材料流入混合区14。通过多个入口13引入混合头12的起始材料在混合区14中混合以形成流体混合物。混合区14可以包含各种类型的混合元件，其选择对于本发明而言并不重要。混合区14通常包含冲击混合元件，但可包含例如静态混合元件、离心混合元件、各种类型的搅拌器等，或两种或更多种这类混合元件的任何组合。预期在任何特定情况下混合元件的选择将根据被混合的特定材料和任何特定应用的特定混合要求来进行。
混合区14与混合头出口15流体连通，使得混合区14中产生的流体混合物经由混合头出口15从混合头12排出。
混合头出口15与分配***11流体连通，使得从混合头12通过混合头出口15排出的流体混合物流入分配***11。分配***11将混合头12中产生的流体混合物分配到多个出口10，流体混合物从这些出口10分配。分配***11包括导管***，其在图3所示的实施方案中包括多个导管16、19、20和20A，它们共同形成从混合头出口15到每个出口10的多个流动路径，使得经由混合头离开混合头12的流体混合物经由出口15被引导通过分配***11到出口10，所述流体混合物从出口10分配。
导管***包括至少一个分支点，导管***在所述分支点处被划分以限定多条流动路径。七个这类分支点(包括第一分支点17A和下游分支点17)在图3所示的实施方案中任意示出，在每个分支点处，流体混合物的进入流被划分成两个或多个流。管道***可以包括少至一个这类分支点和任意更大数量的分支点，诸如至少2个、至少3个、至少4个、至少5个、至少7个、至少10个、至少15个或至少31个，并且例如多至100个、多至50个或多至25个分支点。就本发明而言，“分支点”只是管道***内的一个点，在所述点，流体混合物或其一部分在通过管道***时被划分成两个或多个流。只要流体混合物在通过管道***时被划分成多个流动路径，则不需要特定的设备。在图3所示的实施方案中，分配***11的管道***采用在各个分支点处接合的管道或管子的形式。
流体混合物在分配***内被划分成的流动路径的数量可以少至2个，并且可以是任意更大的数量，诸如至少2个、至少3个、至少4个、至少5个、至少7个、至少8个、至少10个、至少16个或至少32个，并且例如多至100个、多至50个或多至25个。
分配***11还包括在管道***的多个流动路径的末端处的出口10，用于分配来自分配***11的流体混合物。出口10可以是简单的开口，和/或可以采用喷嘴和/或阀或其他合适的设备的形式。
正如关于支路和流体路径的数量一样，出口的数量可以少至2个，并且可以是任意更大的数量，例如至少2个、至少3个、至少4个、至少5个，至少7个、至少8个、至少10个、至少16个或至少32个，并且例如多至100个、多至50个或多至25个。在图3中，流体路径和出口10的数量任意地显示为8个。
出口10可以布置成直线、交错配置或其他有用的配置。
有用的分配***包括例如美国公开专利申请号2014/00417412中描述的分配器棒、美国公开专利申请号2017/0285619和/或US 2010/0080900中描述的耙式分配器棒，如美国专利号9,718,223中描述的联合铸造耙/容纳元件组件，如德国实用新型20 2011 001109 U1和/或20 2009 015 838U1中描述的设备，或如WO 2008/018787中描述的设备。
回到图3，本发明的设备还包括可调节流量限制装置18。可调节流动限制装置18位于混合头12的混合区14的下游，并且位于混合头12下游的管道***的第一分支点处或上游(图3中的17A)。因此，可调节流动限制装置18可以定位在例如混合头出口15处，或在分配***11的任何部分内直到第一分支点(或者如果仅存在一个分支点，那么仅这个分支点)。“第一”分支点是混合头12下游的第一分支点，“下游”指的是流体混合物从混合头12通过分配***11流向出口10的方向。
可调节流动限制装置18可操作以增加和减少混合头12的混合区14中的背压。可调节流量限制装置18通过限制流体混合物流过可调节流量限制装置18(以增加混合头12的混合区14中的背压)或通过增加这种流量(以降低混合头12的混合区14中的背压)来实现这一点。通过分配***11的流体混合物的流动受到可调节流动限制装置18的限制，通过调节它使得它减小了在可调节流动限制装置18的位置处的流动路径的横截面积。相反，通过分配***11的流体混合物经受的压力损失通过调节可调节流动限制装置18而减小，使得它在可调节流动限制装置18的位置处扩大流动路径的横截面积。
在图3和图4所示的实施方案中，可调流动限制装置18位于分配***11的第一分支点17A。
如图3和图4所示，在一些实施方案中，可调节流量限制装置18采用调节螺钉的形式，诸如调节螺钉21。调节螺钉21在管道***的第一分支点17A处(在所示实施方案中)或上游穿透分配***11，其中(在所示实施方案中)管道20和20A与管道19相遇。
如图4更详细所示，管道***的第一分支点17A可以包括块壳体22，管道19、20和20A在所述块壳体处被组装以形成第一分支点17A。如图所示，导管19、20和20A形成T形接头，尽管可以选择其他几何布置。块壳体22和调节螺钉21具有往复螺纹，因此可以转动调节螺钉21以将其***块壳体22中或从块壳体22中取出。
通过沿适当方向转动调节螺钉21，远端23和调节螺钉21主体的一部分移动到由导管19、20和20A限定的流动路径中，从而限制流体混合物流过调节螺钉21并增加混合头12上游的背压。相反，沿相反方向转动调节螺钉21会导致远端23和调节螺钉21的主体部分或全部从所述流动路径中撤出，从而减少或消除限制，从而降低混合头12上游的背压。
补充调节螺钉21或代替调节螺钉21，可以使用许多其他类型的可调节流量限制装置。例如，可调节流动限制装置18可以包括销布置，其中销可以在不同深度处***分配***11中以限制流体混合物的流动并因此调节混合头背压。蝶形阀、虹膜阀、刀形阀或其他类型的阀可并入到混合区14下游的混合头12和/或分配***11中(在第一分支点处或上游)，以调节流量并由此调节混合头背压。另一种任选的可调节流动限制装置包括例如用于在第一分支点处或上游挤压导管19(或其一些部分)或分配***11的其他部分的设备，以减小内部流动路径并增加背压。例如，可使用可调节带子来执行挤压步骤。在这最后一个实施方案中，导管19或其他挤压部分应该由柔性材料制成，所述柔性材料可以被压缩以使其内部流动路径变窄并且当压缩力被释放时重新膨胀。
在另一种类型的可调节流量限制装置中，分配***11在第一分支点处或上游的一部分由响应于外部输入而改变形状的材料构成，诸如磁致伸缩材料、电活性材料、pH敏感材料。在这种情况下，可调节流动限制装置18包括分配***11的这种部分加上相应的外部输入装置以实现形状改变，从而调整流动路径并相应地调整混合头背压。
可手动或通过合适的自动化***来执行可调节流量限制装置18的操作。这种自动化***可以适于监测本发明设备的一个或多个操作参数(特别是反应性泡沫制剂4的层4A和/或任何上游和/或下游装置的表面气泡的存在，和通过操纵可调节流量限制装置18来调节混合头背压。
本发明的设备可用于任何将起始材料混合形成流体混合物然后分配到多个出口的工艺。这种工艺的一个实例是层压板制造工艺，诸如图1所示的一般类型之一。在层压板制造工艺中，本发明的设备用于混合起始材料以形成反应性泡沫制剂(即，流体混合物)，然后将其分配到如上讨论的底部饰面层2上，在那里固化成形成粘附到底部饰面层2的聚合物层。可以以前文描述方式添加顶部饰面层以形成夹层板。分配***11的出口10通常横向于底部饰面层2的移动方向而定向，即横穿其宽度。如前文讨论，当反应性泡沫制剂4通过出口10分配时，底部饰面层2的运动在底部饰面层2上形成反应性泡沫制剂4的平行条。有利地选择出口10的间距以及通过出口10的流速和线速度(即，底部饰面层2移动经过出口10的线速度)，使得反应性泡沫制剂4的各条组合起来以在底部饰面层2的顶表面上形成连续的反应性泡沫制剂层。
在层压板制造工艺的一个特定实施方案中，通过将包含至少一种多异氰酸酯、至少一种物理发泡剂、至少一种多元醇和至少一种催化剂的组分通过混合头12的多个入口13引入到混合头12的混合区14中，将反应性泡沫制剂分配到移动的底部饰面层上。在那里组合组分以形成反应性泡沫制剂4。然后将反应性泡沫制剂4通过分配***11并从出口10转移到移动的底部饰面层2上以在底部饰面层2上形成反应性泡沫制剂4的层4A。然后将反应性泡沫制剂4的层4A固化以在底部饰面层2的顶部上形成聚合物泡沫层并粘合到底部饰面层2上。当将顶部饰面层3施加到的反应性泡沫制剂4的层4A的顶表面上时，如上文关于图1描述，产生夹层结构。
反应性泡沫制剂的各种组分可以单独或作为各种子组合被引入混合头12。通常，多异氰酸酯通过一个入口13引入混合头12，而多元醇通过至少一个其他入口13引入混合头12。剩余的组分可以通过额外的入口13单独引入混合头12，和/或可以与多元醇一起引入。在一些实施方案中，物理发泡剂在混合头12的上游与多元醇组合并与多元醇一起引入混合头12。如果需要，可以以类似方式将催化剂(和/或其他任选成分，例如表面活性剂)引入混合头12。还可以通过将催化剂和/或任选成分(如果有的话)在混合头12的上游与多异氰酸酯组合并将它们与多异氰酸酯一起引入来引入。
可以将诸如空气、氮气、氢气或氩气的成核气体分别通过其自己的入口13和/或作为与一种或多种其他组分，尤其是多元醇的混合物引入混合头12。
在特定的层压板制造工艺中，物理发泡剂和成核气体(如果使用)在混合头12的上游与多元醇连续混合，所得的多元醇/物理发泡剂/成核气体混合物通过单个入口13一起引入混合头12。多异氰酸酯通过另一个入口13引入混合头12。在这类实施方案中，催化剂和任选成分(如果有的话)可以单独和/或彼此预先组合地引入多元醇/物理发泡剂/成核气体混合物和/或多异氰酸酯。
在本发明的层压板制造工艺的一个方面，观察反应性泡沫制剂4的层4A和/或固化层4A上形成的聚合物泡沫层的表面气泡的存在。这可以在制造工艺本身期间完成，即，在通过将反应性泡沫制剂4分配到底部饰面层2上形成层4A的步骤期间，和/或固化层4A的步骤期间。或者(或补充)，这可以通过检查在所述工艺中生产的成品层压板来完成。观察过程可以通过视觉完成，诸如由人类观察者(如果存在，那么移除顶层)来完成。观察过程可以通过视觉或其他方式使用适合检测表面气泡存在的合适的自动化设备进行。在本发明的这个方面，当观察到表面气泡时，增加混合头混合区的背压，以减少或消除表面气泡的进一步形成。通过使用本发明的设备，背压的增加是通过如前文描述的可调节流动限制装置的操纵来实现的。
反应性泡沫制剂4的层4A被固化在底部饰面层上形成层压板，所述层压板包括底部饰面层和粘合到底部饰面层的聚合物泡沫层。在产生夹层结构的情况下，聚合物泡沫层也变得粘合到顶部饰面层。
选择固化条件以使发泡剂挥发并且反应性泡沫制剂的反应性组分反应以产生聚合物泡沫。所述条件通常包括高于物理发泡剂在所采用的压力下的沸点的温度。多异氰酸酯和多元醇在混合时甚至在室温下通常会自发反应，并且反应的放热通常足以产生使物理发泡剂挥发所需的温度。因此，通常仅需要在如10℃至35℃的室温或约室温下产生反应性泡沫制剂并形成底部饰面片上的层，并且在无需进一步施加热量的情况下允许反应完成。然而，如果需要，可以在将反应性泡沫制剂的组分组合时或之前和/或在将反应性泡沫制剂形成底部饰面片上的层时或之后加热反应性泡沫制剂的组分。升高的温度可以是例如35至100℃。金属饰面也通常在20℃与80℃之间加热，以增加泡沫对金属饰面的附着力。形成层压板的工艺可以在加热的传送带上进行，诸如双带层压机，其中一个或两个带被加热，以提供合适的固化温度。
本发明的工艺可以并且优选确实包括产生层压板产品所需的各种附加步骤(和相关联设备)。饰面层，特别是金属饰面层，可以进行预处理以促进对聚合物泡沫的良好附着力或以其他方式促进板制造。预处理步骤的实例包括开卷、电晕放电处理、成型、加热至工艺温度以及施加附着力促进剂层。
类似地，工艺可以并且优选确实包括一个或多个下游步骤，诸如将层压板切割成所需长度，将层压板从固化温度冷却，堆叠层压板，以及包裹层压板或以其他方式准备它们以用于装运或储存。
合适的有机多异氰酸酯包括脂肪族、环脂肪族、芳脂族或芳香族多异氰酸酯，或其任何两种或更多种的组合。这类可包括例如亚烷基二异氰酸酯，具体地在亚烷基部分中具有4至12个碳原子的那些，诸如1,12-十二烷二异氰酸酯、2-乙基四亚甲基1,4-二异氰酸酯、2-甲基-五亚甲基1,5-二异氰酸酯、2-乙基-2-丁基五亚甲基1,5-二异氰酸酯、四亚甲基1,4-二异氰酸酯，并且优选六亚甲基1,6-二异氰酸酯；环脂肪族二异氰酸酯，诸如环己烷1,3-二异氰酸酯和环己烷1,4-二异氰酸酯以及这些异构体的任何混合物、1-异氰酸根-3,3,5-三甲基-5-异氰酸根-甲基环己烷(异佛尔酮二异氰酸酯)、2,4-六氢甲苯二异氰酸酯和2,6-六氢甲苯二异氰酸酯以及对应的异构体混合物、4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯、2,2'-二环己基甲烷二异氰酸酯和2,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯以及对应的异构体混合物，芳脂族二异氰酸酯，诸如1,4-二异氰酸二甲苯酯和二异氰酸二甲苯酯异构体混合物，并且优选芳香族二异氰酸酯和多异氰酸酯，诸如2,4-二异氰酸甲苯酯和2,6-二异氰酸甲苯酯以及对应的异构体混合物、4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、2,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯和2,2'-二苯基甲烷二异氰酸酯以及对应的异构体混合物、4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯和2,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、聚苯基-聚亚甲基多异氰酸酯的混合物、4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、2,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯和2,2'-二苯基甲烷二异氰酸酯的混合物以及聚苯基聚亚甲基多异氰酸酯(粗制MDI)以及粗制MDI和甲苯二异氰酸酯的混合物)。还可使用改性的多异氰酸酯，即，通过有机二异氰酸酯和/或多异氰酸酯的化学反应得到的产物。具体实例是含酯、脲、缩二脲、脲基甲酸酯、脲酮亚胺、碳二亚胺、异氰脲酸酯、脲二酮和/或氨基甲酸酯的二异氰酸酯和/或多异氰酸酯，按改性多异氰酸酯的总重量计，其含有33.6至15wt％，优选31至21wt％的异氰酸酯基团。有机多异氰酸酯可以单独使用或以其组合的形式使用。
反应性泡沫制剂通常包括至少一种多元醇，即具有两个或更多个羟基的化合物。可以使用多种多元醇，部分取决于聚合物泡沫的所需性质。因此有用的多元醇包括聚醚多元醇、聚酯多元醇、羟基封端的聚丁二烯橡胶、聚丙烯酸酯多元醇和聚碳酸酯多元醇，以及其他类型。有用的多元醇具有约30至3000的羟基当量；然而，对于层压板生产，优选使用至少一种羟基当量为30至1000，尤其是125至560的多元醇。多元醇可具有每分子2至8个或更多羟基的羟基官能度。
可用的聚醚多元醇包括当量为30至59的一种或多种含羟基和/或胺基的起始剂的乙氧基化物和/或丙氧基化物，包括例如乙二醇、二甘醇、三甘醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、二丙二醇、三丙二醇、甘油、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷、新戊二醇、1,6-己二醇、1,4-环己烷二甲醇、1,2,6-己三醇、单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、季戊四醇、赤藓糖醇、山梨糖醇、蔗糖、甘露醇、N,N,N',N'-四(2-羟基丙基)-乙二胺、二乙基甲苯二胺、二甲基硫代甲苯二胺及其组合中的一种或多种。
可用的聚酯多元醇可以是例如具有约2至约12个碳原子的有机二羧酸(或相应的酸酐或酯)与多元醇，优选具有2至12个碳原子，优选2至6个碳原子的二醇和/或三醇的反应产物。合适的二羧酸的实例是丁二酸、戊二酸、己二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、癸烷二羧酸、顺丁烯二酸、反丁烯二酸，并且优选邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸和异构萘二羧酸。二羧酸可单独或彼此混合使用。用于制备聚酯多元醇的二元醇和多元醇的实例为乙二醇、二甘醇、1,2-和1,3-丙二醇、二丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、1,10-癸二醇、甘油、三羟甲基丙烷。还可用的是改性芳香族聚酯多元醇，诸如美国专利第6,359,022号中描述的，其含有一个或多个在直链或支链中具有6个或更多碳原子的侧链脂肪族烃基。
此外，也可以采用由内酯，例如ε-己内酯或羟基羧酸，这种ω-羟基己酸和氢苯甲酸制成的聚酯多元醇。诸如在例如WO 2011/137011中描述的杂化聚醚-聚酯多元醇也是可用的。
其他有用的多元醇包括具有2至8个羟基、当量高达125和分子量高达200的化合物，诸如乙二醇、二甘醇、三甘醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、二丙二醇乙二醇、三丙二醇、甘油、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷、新戊二醇、1,6-己二醇、1,4-环己烷二甲醇、1,2,6-己三醇、甘露醇、蔗糖和山梨糖醇。
物理发泡剂是一种或多种沸点(在1个大气压下)为10℃至80℃，优选10℃至50℃且不含羟基、伯胺和/或仲胺、硫醇的化合物、羧基或除卤素基团以外的在固化反应条件下对异氰酸酯基团具有反应性的其他基团。有用的物理发泡剂包括具有上述沸点的烃、氢氟烃、氢氯烃、氢氟氯烃、醚等。C4-C6烃，诸如丁烷、戊烷和己烷的任何异构体(或异构体混合物)是特别有用的。也有用的是氢氟烯烃和氢氟氯烯烃，诸如例如在US 2007/0100010中描述的。具体实例是三氟丙烯、1,3,3,3-四氟丙烯(1234ze)、1,1,3,3-四氟丙烯、2,2,3,3-四氟丙烯(1234yf)、1,2,3,3,3-五氟丙烯(1225ye)、1,1,1-三氟丙烯、1,1,1,3,3-五氟丙烯(1225zc)、1,1,2,3,3-五氟丙烯(1225yc)、(Z)-1,1,1,2,3-五氟丙烯(1225yez)、1-氯-3,3,3-三氟丙烯(1233zd)和1,1,1,4,4,4-六氟丁-2-烯(1336mzzm)。可以使用任何两种或更多种物理发泡剂的混合物。
本发明特别适用于以每100重量份多元醇中至少12重量份的量存在的物理发泡剂的情况。物理发泡剂的量可以是按重量计例如至少12、至少14或至少15重量份，并且再次按重量计，可以是例如多至25份、多至22份、多至20份或多至18份。类似地，当发泡剂在反应性泡沫制剂中存在的相对比例的多元醇中具有有限的混溶性时，本发明特别适用。不混溶性可以通过形成相关比例的多元醇和物理发泡剂的混合物并观察在室温(23±2℃)下静置时是否发生相分离来评估。
催化剂是催化反应性泡沫制剂固化的材料。优选的催化剂包括氨基甲酸酯催化剂，即用于醇基和/或水与异氰酸酯基反应的催化剂、异氰酸酯三聚催化剂和碳二亚胺催化剂。在合适的聚氨酯催化剂中，有锡(II)和锡(IV)催化剂，含有其他III族至XV族金属的催化剂；叔胺化合物、脒、叔膦等。可用的异氰酸酯三聚催化剂包含强碱，诸如碱金属酚盐、碱金属醇盐、碱金属羧酸盐、季铵盐等。有用的碳二亚胺催化剂包括氧化膦，诸如3-甲基-1-苯基-2-氧化膦(MPPO)、3-甲基-1-乙基-2-氧化膦(MEPO)、3,4-二甲基-1-苯基-3-氧化膦，3,4-二甲基-1-乙基3-氧化膦，1-苯基-2-氧化膦，3-甲基-1-2-氧化膦，1-乙基-2-1-氧化膦、3-甲基-1-苯基-2-1-氧化膦和它们的3-膦异构体。
反应性泡沫制剂还可包含各种任选成分。泡沫稳定表面活性剂是一种有用的任选成分。合适的表面活性剂包括但不限于硅酮，诸如硅油和有机硅酮-聚醚共聚物，包括聚二甲基硅氧烷和聚二甲基硅氧烷-聚环氧烷嵌段共聚物。其它合适的表面活性剂包括有机表面活性剂，诸如壬基苯酚乙氧基化物和环氧乙烷环氧丁烷嵌段共聚物。
另一种任选成分是阻燃剂，诸如含磷阻燃剂、卤代阻燃剂和三聚氰胺。
水是另一种任选的成分，当它存在时，它会反应产生二氧化碳并提供辅助吹气。
除了前述组分以外，配制多元醇组合物或反应混合物可以含有一种或多种填料和/或增强剂，诸如纤维玻璃、碳纤维、片状玻璃、云母、滑石、三聚氰胺和碳酸钙；一种或多种颜料和/或着色剂，诸如二氧化钛、氧化铁、氧化铬、偶氮/重氮染料、酞菁、二恶嗪和碳黑；一种或多种杀生物剂；一种或多种防腐剂；一或多种抗氧化剂；等。
根据本发明制造的层压板的顶部饰面和底部饰面各自独立地可以是，例如，金属、牛皮纸或其他纸、纤维增强纸、金属箔纸复合层、塑料片或薄膜等。在饰面是柔性的情况下(例如纸、塑料片和薄膜以及金属箔的情况)，层压板有时被称为“绝缘板”。术语“层压板”在本文中用于涵盖由刚性饰面(诸如，金属板)制成的板以及由柔性饰面制成的板，其在本领域中通常被称为“绝缘板”。每个饰面层优选地具有至多5mm、优选地多至2.5mm或多至1mm的厚度。
根据本发明制备的层压板的泡沫层可以具有例如20至120kg/m3或30至80kg/m3的泡沫密度，如根据ASTM 1622-88所测量的。泡孔可以是至少约70％封闭、至少约80％封闭或至少约85％封闭。
根据本发明制造的层压板可以以与使用常规工艺制造的层压板相同的方式和相同的目的使用。所述板可用作建筑物、车辆、人行道和其他建筑的隔热材料。具体用途包括冷库保温、门、窗和滑动百叶窗。这些板可用作建筑物外墙、内墙隔板和其他用途的轻质装饰板。
提供以下实例来说明本发明，但并不意欲限制其范围。除非另外指明，否则所有的份数和百分比均按重量计。
图3中大体描述的设备用于在图1大体描述的层压工艺中混合和分配反应性泡沫制剂。分配***11由在T形接头处连接的8mm径管组成，以产生具有8个流动路径和8个8mm径开口的树形结构。
由螺纹调节螺钉和块22中的往复螺纹组成的可调节流量限制装置定位在分配***11的第一分支点17A处的T形接头处，如图4大体上所示。参考图4，导管19的直径dMH为6mm。导管20和20A的直径dd1和dd2各为8mm。螺纹调节螺钉21的直径ds为5mm。
混合头12有两个入口13。多异氰酸酯被连续泵入其中一个入口。含有多元醇、氨基甲酸酯催化剂和有机硅泡沫稳定表面活性剂的配制多元醇在与每100份配制多元醇中16份正戊烷和1NL/min成核空气在线混合后连续进料到另一个入口13。通过入口13进入混合头12的两个流在混合头的混合区14中组合，所得流体混合物通过混合头出口15排出混合头12并进入分配***11。从混合头出口15流出的连续流速为14kg/min。流体混合物然后行进通过分配***并通过出口10排放到移动的金属饰面层上。调节螺钉21被定位成使得其远端23不会穿透到导管19、20或20A中。
在所述工艺开始并达到稳态操作后，目视检查沉积在移动的金属饰面层上的反应性泡沫制剂4的层4A是否存在表面气泡。反应性泡沫制剂4的射流30从出口10排放到底部饰面层2上(参见图1和图5)，随着底部饰面层2移动经过开口10，形成反应性泡沫制剂4的条带。然后这些条组合以形成反应性泡沫制剂4的连续层4A。存在大量气泡，如图5所示。
然后向内转动调节螺钉，直到距离L(图4)为8mm。表面气泡几乎立即从反应性泡沫制剂4的层4A消失，如图6所示。当调整螺钉再次旋出时，表面气泡再次出现。

Claims (11)

1.一种制造层压板的工艺，包括
I.在混合头的混合区中将包括至少一种多异氰酸酯、至少一种物理发泡剂、至少一种多元醇和至少一种催化剂的组分组合以形成反应性泡沫制剂；
II.将所述反应性泡沫制剂连续分配到移动的底部饰面层上以在所述底部饰面层上形成一层反应性泡沫制剂，并且
III.固化所述底部饰面层上的所述反应性泡沫制剂层以形成层压板，所述层压板包括所述底部饰面层和粘合到所述底部饰面层的聚合物泡沫层；以及
IV.观察所述反应性泡沫制剂层和/或所述聚合物泡沫层在所述反应性泡沫制剂层和/或所述聚合物泡沫层的顶表面上是否存在表面气泡，并且当观察到表面气泡时，增加所述混合头的所述混合区中的背压，以减少或消除表面气泡的进一步形成。
2.根据权利要求1所述的工艺，其中所述物理发泡剂以每100重量份的至少一种多元醇中至少12重量份的量存在。
3.根据权利要求1或2所述的工艺，其中物理发泡剂是C4-C6烃。
4.根据权利要求1到3中任一项所述的工艺，其中在步骤III之前将顶部饰面层施加到所述反应性泡沫制剂层，并且在步骤III中所述反应性泡沫制剂层变成粘合到所述顶部饰面层。
5.一种用于形成和分配流体混合物的设备，包括：
a)混合头，包括：
i)多个入口，用于将用于混合的起始材料引入所述混合头中，所述多个入口与以下各项流体连通
ii)混合区，在所述混合区中，通过所述多个入口引入所述混合头的起始材料被组合以形成流体混合物，所述混合区与以下各项流体连通
iii)混合头出口，在所述混合区中形成的流体混合物通过所述混合头出口从所述混合头中排出，所述混合头出口与以下各项流体连通
b)分配***，用于分配和分配离开混合头出口的流体混合物，所述分配***包括i)管道***，所述管道***包括至少一个分支点，在所述分支点处，管道***被划分以限定多个流动路径，以及ii)出口，所述出口在管道***的多个流动路径的末端处用于从分配***分配流体混合物；
c)可调节流动限制装置，所述可调节流动限制装置位于混合头的混合区下游和管道***的至少一个分支点处或上游，其中可调节流动限制装置可操作以增加和减小混合头的混合区中的背压。
6.根据权利要求5所述的设备，其中，所述可调节流量限制装置包括调节螺钉，所述调节螺钉在所述管道***的所述至少一个分支点处或其上游穿入所述分配***。
7.根据权利要求5所述的设备，其中，所述可调节流动限制装置包括以下中的一个或多个：i)销布置，所述销布置适于以不同深度***分配***中以限制所述流体混合物的所述流动并因此调节所述混合头背压；ii)阀；iii)用于在至少一个分支点处或上游挤压所述分配***的一部分的设备。
8.一种制造层压板的工艺，包括
I.通过权利要求5到7中任一项所述的设备，通过将包括至少一种多异氰酸酯、至少一种物理发泡剂、至少一种多元醇和至少一种催化剂的组分通过所述混合头的所述多个入口来引入到所述混合头的所述混合区，将反应性泡沫制剂连续分配到移动的底部饰面层上，混合所述混合区中的组分以形成所述反应性泡沫制剂，并将所述反应性泡沫制剂转移出所述混合头出口，然后通过所述分配***从所述混合头的所述出口流出所述分配***到所述移动的底部饰面层上以在所述底部饰面层上形成一层反应性泡沫制剂，以及
II.固化所述底部饰面层上的所述反应性泡沫制剂层以形成层压板，所述层压板包括所述底部饰面层和粘合到所述底部饰面层的聚合物泡沫层；以及
III.观察所述反应性泡沫制剂层和/或所述聚合物泡沫层在所述反应性泡沫制剂层和/或所述聚合物泡沫层的顶表面上是否存在表面气泡，并且当观察到表面气泡时，在所述混合头的所述混合区通过操纵所述可调节流动限制装置来减少或消除表面气泡的形成。
9.根据权利要求8所述的工艺，其中所述物理发泡剂以每100重量份的至少一种多元醇中至少12重量份的量存在。
10.根据权利要求8或9所述的工艺，其中所述物理发泡剂是C4-C6烃。
11.根据权利要求8到10中任一项所述的工艺，其中在步骤II之前将顶部饰面层施加到所述反应性泡沫制剂层，并且在步骤II中所述反应性泡沫制剂层变成粘合到所述顶部饰面层。
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