DE2817535C2

DE2817535C2 - Verfahren zum Herstellen von Polyurethanschaum und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE2817535C2
Application number: DE2817535A
Authority: DE
Inventors: Derk Jan Charlotte N.C. Boon
Original assignee: Reeves Brothers Inc New York Ny Us; Reeves Brothers Inc
Current assignee: Reeves Brothers Inc New York Ny Us; Reeves Brothers Inc
Priority date: 1977-05-03
Filing date: 1978-04-21
Publication date: 1982-11-04
Also published as: BR7802741A; BE866681A; CA1099450A; IT7868003A0; NO151031C; IT1147754B; NO151031B; FR2392800A1; US4158032A; NL7804590A; NO812713L; NZ187054A; GR72284B; PT67963B; ES478758A1; NO781550L; FI781357A; IE47050B1; AU519147B2; JPS53136070A

Description

Die Erfindung betrifft zunächst ein Verfahren zum Herstellen von Polyurethanschaum, bei dem man Polyurethanschaum erzeugende Reagenzien miteinander vermischt und unter Gasentwicklung zu einem teilweise expandierten Schaum (Vorschaum) expandieren läßt und diesen teilweise expandierten Schaum auf eine Fläche fließen läßt auf der er vollständig expandiert und erstarrt

Ein derartiges Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist aus der DE-OS 21 42 450 bekannt Der zum Herstellen des nur teilweise expandierten Vorschaums dienende Behälter ist bei der bekannten Vorrichtung ein Trog, der an die eigentliche wandernde Gießform zur Herstellung von Schaumstoffblöcken unmittelbar angebaut ist. Dieser Trog ist ein im wesentlichen durch rechtwinklig zueinander verlaufende Wände abgegrenzter Raum, der sich nach unten allerdings verjüngt, in den die den Polyurethanschaum erzeugenden Reagenzien eingeleitet werden. Erst nach dem Einleiten der Reagenzien in den Trog findet ein Aufschäumen statt Der Vorschaum, der in diesem Trog erzeugt wird, muß übrigens bei dieser bekannten Vorrichtung verhältnismäßig dünnflüssig sein, damit er über eine wehrartige Struktur ohne größere Stockungen fließen kann. Wollte man mit diesem bekannten Trog relativ steife Vorschäume erzeugen, so müßte die Aufenthaltsdauer des Vorschaums im Trog vergrößert werden, weil mit wachsendem Alter des Schaums dieser steifer wird. Eine Produktion von steiferem Vorschaum kann dabei nur dadurch erfolgen, daß der Durchsatz verringert wird, also die Menge der von einem Mischkopf her zugeführten Reagenzien pro Zeiteinheit verringert wird. Wenn es unerwünscht ist den Durchsatz zu verringern, so könnte eine größere Steifheit des Vorschaums nur dadurch erreicht werden, daß das Volumen des Trogs vergrößert wird. Eine derartige Volumenänderung ist jedoch bei einem solchen Trog schwierig, und eine derartige Volumenänderung ist in der Druckschrift auch nicht in Betracht gezogen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs geschilderte Verfahren so zu verbessern, daß die Eigenschaften des erzeugten Vorschaums auf einfache Weise geändert werden können, wobei hiermit nicht unbedingt eine Änderung des Durchsatzes verbunden sein muß.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die miteinander vermischten Reagenzien zur Bildung des teilweise expandierten Schaums zentrifugierend verarbeitet werden.

Die Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung zur Durchführung des genannten Verfahrens, bei der ein Behälter zum Bilden eines teilweise acpandierten Schaums vorgesehen ist, mit einer Vorrichtung zum Einführen von flüssigen, einen polymeren Schaum erzeugenden Reagenzien ins Innere des Behälters. Die soweit beschriebene Vorrichtung ist aus der o.g. Druckschrift bekannt und wurde oben bereits abgehandelt Um die Eigenschaften des erzeugten Vorschaums auf einfache Weise zu ändern, ist bei dieser Vorrichtung erfindungsgemäß als Behälter eine Zentrifuge vorgesehen, deren Innenraum von nicht-rotierenden Hindernissen, die mit dem rotierenden teilweise expandierten Schaum (Vorschaum) beim Betrieb der Zentrifuge zusammentreffen könnten, frei ist, und deren eine erste Endwand eine konzentrisch zur Achse verlaufende durchgehende öffnung zum Ausgeben des Vorschaums aus dem Inneren des Behälters aufweist

Der Vorteil der Erfindung liegt darin, daß durch das Zentrifugieren eine ähnlich wie die Schwerkraft auf den entstehenden Schaum wirkende Kraft erzeugt wird, wobei das Aufschäumen oder Hochsteigen des Schaums bei hoher Drehzahl und somit hoher Zentrifugalkraft gegenüber dem Aufschäumen bei relativ niedriger Drehzahl verzögert ist, so daß die Verweildauer des Vorschaums in der Zentrifuge bei relativ hoher Drehzahl relativ groß ist und hierdurch der Vorschaum deswegen, weil er beim Verlassen der Zentrifuge älter ist, als wenn die Zentrifuge mit geringer Drehzahl angetrieben wird, auch steifer ist So kann die Viskosität des Vorschaums durch eine Änderung der Rotationsgeschwindigkeit der Zentrifuge kontinuierlich und bequem verändert werden. Auch der Durchmesser der größten Schaumzellen kann bequem durch Variieren der Aufenthaltszeit des Vorschaums innerhalb der Zentrifuge und der Rotationsgeschwindigkeit gesteuert werden. Der Durchsatz, also die Menge der der Zentrifuge zugeführten Reagenzien (beim kontinuierlichen Betrieb) kann konstant bleiben, auch wenn die Drehzahl geändert wird.

Weiter ist bei der Erfindung von Vorteil, daß evtl. in den flüssigen Reagenzien eingeschlossene Luftblasen wegen der hohen Zentrifugalkraft rasch aus dem entstehenden Vorschaum entfernt werden, so daß der resultierende Polyurethanschaum sehr homogen ist Schließlich ist von Vorteil, daß man für die Herstellung von Schaumstoffblöcken bei Verwendung beispielsweise der in Fig. 1 der o. g. Druckschrift gezeigten wandernden Form den Vorschaum unmittelbar auf das Gießbrett dieser Form aufgeben kann, es ist also keine wehrartige Struktur erforderlich. Dies hat den Vorteil, daß Störungen der Gleichmäßigkeit der entstehenden Schaumblöcke durch sich im oberen Bereich des Trogs bildende Verkrustungen, die mitunter losgerissen werden, nicht auftreten können. Schließlich ist von Vorteil, daß eine Zentrifuge sich nach der Benutzung durch einfaches Einfüllen von Reinigungsmitteln leichter reinigen läßt als der oben offene Trog mit den sich dort ansetzenden Verkrustungen bei der bekannten Vorrichtung.

Die Schaum erzeugenden flüssigen Reagenzien in dem rotierenden Behälter sind einer Zentrifugalkraft unterworfen, die die Flüssigkeit gegen die innere Seitenwand des Behälters drängt. Der durch die

Reagenzien erzeugte Vorschaum tendiert deswegen,

weil er weniger dicht als die flüssigen Reagenzien selbst ist dazu, in einer radial nach innen verlaufenden

Richtung entgegen der Zentrifugalkraft und in Richtung

auf die Rotationsachse »hochzusteigen«. Daher kann der vorgeschäumte Vorschaum aus axialen Regionen der Zentrifuge zum Einbringen in eine Form abgezogen werden.

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die

ίο als Behälter eine Zentrifuge aufweisen, die völlig geschlossen und druckdicht ist sind besonders zur Herstellung von Vorschäumen mit hoher Viskosität geeignet Das Innere des Behälters oder der Zentrifuge kann unter Druck gehalten werden, um den Vorschaum aus dem Behälter zu entladen und ihn zu einer Form zu treiben. Wenn rechtwinklige Schaum platten gegossen werden sollen, gestattet die Verwendung eines viskosen Vorschaums in eine kontinuierlich translatorisch bewegten Plattenform die Herstellung von dicken Platten mit einem im wesentlichen rechteckigen Querschnitt aus polymerem Schaum. Der Vorschaum kann aber auch in eine feste Form gegossen werden oder beispielsweise auf die Oberfläche eines Gewebes aufgebracht werden, um die Oberfläche mit einer Schaumschicht zu überziehen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer Zentrifuge ist ein praktischer Schaumgenerator, der billig und einfach zu konstruieren ist Weiterhin bietet die Instandhaltung geringe Probleme, weil im wesentlichen

JO keine Ansammlung oder kein Aufbau von Resten selbst räch langer Betriebszeit der Zentrifuge auftritt

Im Gegensatz zu dem oben beschriebenen bekannten Gerät mit einem Trog und einem Wehr gestattet die Zentrifuge das Ausgeben des Vorschaums von einem

Punkt Daher kann der Vorschaum bequem in eine Vielzahl von Typen von Formen zum Gießen oder auf Oberflächen zur Herstellung von Überzügen gerichtet

werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in der

Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiele näher erläutert

F i g. 1 zeigt eine Seitenansicht, teilweise geschnitten, eines ersten Ausführungsbeispieles und F i g. 2 zeigt eine Seitenansicht, teilweise geschnitten, eines zweiten Ausführungsbeispieles in Verbindung mit einer kontinuierlichen Plattenform.

In F i g. 1 weist eine Zentrifuge 2 zum Vorschäumen von Polyurethanschaum einen Behälter 4 mit einer zylindrischen Seitenwand 6 und einer ersten Endwand 8 von Kegelstumpfform auf. Der Behälter 4 ist im wesentlichen axialsymmetrisch zu einer Achse, um die Drehung um diese Achse zu ermöglichen. Ebenfalls symmetrisch zu der Rotationsachse ist ein Antriebsrohr 10, das mit seinem ersten, oberen Ende an der ersten Seitenwand 8 des Behälters 4 entlang dem Umfang einer Vorschaum-Austrittsöffnung 12 in der zur Rotationsachse konzentrischen ersten Endwand 8 befestigt ist Das Antriebsrohr 10 ist in einem drehbaren Traglager 14 montiert das wiederum an einem Tragwinkel 16 befestigt ist, der den Behälter 4 hält und die

Rotationsachse in vertikaler Richtung orientiert. Eine

öffnung im anderen Ende des Antriebsrohrs 10 dient als

Vorschaum-Entladeöffnung 17. Reagenzien zur Herstellung von Polyurethanschaum

werden in einem Mischkopf 18 gemischt Als Alternative können die Reagenzien in dem Behälter 4 gemischt werden. Ein erstes und ein zweites Zuführrohr 20 und 22 zum Mischkopf 18 sind vorgesehen, um die Reagenzien

in den Mischkopf 18 einzuführen. Ein Zentrifugen-Zuführungsrohr 24 richtet die Mischung aus dem Mischkopf 18 auf eine radial innenliegende Oberfläche 26 des Behälters 4. Das Zuführungsrohr 24 ist vorzugsweise so angeordnet, daß es nicht mit dem rotierenden Vorschaum 36, der innerhalb des Behälters 4 erzeugt wird, kollidiert. Wenn der rotierende Vorschaum 36 mit einem nichtrotierenden Hindernis kollidiert, besteht die Gefahr, daß Luftblasen in den Vorschaum eingebracht werden, die zu Lücken und Ungleichförmigkeiten im resultierenden Schaum führen. Daher ist das Innere des Behälters 4 vorzugsweise frei von solchen Hindernissen.

Die Zentrifuge 2 wird durch einen Elektromotor 28 mit variabler Geschwindigkeit angetrieben, der den Behälter 4 über einen Rollenantrieb 30, der am Antriebsrohr 10 befestigt ist, antreibt. Ein Geschwindigkeitsregler 32 üblicher Ausführung für den Motor bestimmt die Geschwindigkeit des Motors 28, die wiederum die Rotationsgeschwindigkeit des Behälters 4 bestimmt.

Die Reagenzien zur Herstellung eines polymeren Schaums können wie folgt vorbereitet und zentrifugierend verarbeitet werden, um einen Vorschaum zum Einbringen in eine Form zu erzeugen. Der Behälter 4 wird um seine Achse durch den Elektromotor 28 rotierend angetrieben. Die Reagenzien zur Herstellung eines polymeren Schaums werden in den Mischkopf 18 durch das erste und das zweite Zuführrohr 20 bzw. 22 zugemessen. Ein Blähmittel kann auch in die Reaktionsmischung eingebracht werden. Die Reaktionsmischung wird vom Mischkopf 18 auf die radial innenliegende Oberfläche 26 des rotierenden Behälters 4 durch das Zuführungsrohr 24 gerichtet. Weil die Zentrifugalkraft in der Nähe der radial innenliegenden Oberfläche 26 des rotierenden Behälters 4 am größten ist, ist die flüssige Reaktionsmischung 34 bestrebt, entlang dieser Oberfläche anzuliegen. Nach einer kurzen Zeit beginnt die Reaktionsmischung Gas zu erzeugen und den flüssigen Vorschaum 36 zu erzeugen. Der Vorschaum, der weniger dicht ist als die flüssige Reaktionsmischung, expandiert entgegen der Zentrifugalkraft in einer im wesentlichen radialen Richtung. Der Vorschaum 36 fließt vom Behälter 4 durch die Austrittsöffnung 12 unter dem Einfluß der Schwerkraft aus. Weil die Öffnung der Vorschaumaustrittsöffnung 12 radial innerhalb von der Innenfläche 26 des Behälters 4 angeordnet ist, wird der Vorschaum aus dem Behälter aus einem Gebiet abgezogen, das vom Gebiet der maximalen Zentrifugalkraft getrennt ist Eine Gießform kann unterhalb der Zentrifuge 2 angeordnet werden, um den aus der Entladeöffnung 17 fließenden Vorschaum aufzunehmen.

Eine Änderung in der Rotationsgeschwindigkeit des Behälters 4 ändert die Viskosität des Schaums. Ein Erhöhen der Rotationsgeschwindigkeit erhöht die auf den Vorschaum und die Reagenzienmischung wirkende Zentrifugalkraft Folglich benötigt der Vorschaum eine längere Zeit, um bis zur Austrittsöffnung 12 zu expandieren, wie oben erklärt wurde. Daher ist der Vorschaum, da er älter ist, stärker viskos.

In Fig.2 weist ein Gerät 50 zur Herstellung von Platten aus polymeren! Schaum mit im wesentlichen rechteckigem Querschnitt eine Zentrifuge 52 und eine kontinuierliche Plattengießform 54 auf. Die Zentrifuge weist einen Behälter 55 mit einer zylindrischen Seitenwand 56 und einer ersten Endwand 58 auf. Ein Antriebsrohr 60 ist mit der ersten Endwand 58 des Behälters 55 entlang dem Umfang einer Austrittsöffnung 62 für den Vorschaum in der ersie/i Endwand 58 verbunden. Das Antriebsrohr 60 ist mit einer ersten Drehverbindung 64 verbunden, die wiederum an einem Haltewinkel 66 befestigt ist. Eine flexible Auslaufleitung 68 ist mit der ersten Drehverbindung 64 durch einen Flansch 70 gekoppelt, der an einem Ende der Leitung 68 befestigt ist. Die erste Drehverbindung 64 ist flüssigkeitsdicht und gestattet, daß das Antriebsrohr 60 rotiert, ίο während der Flansch 70 feststehend bleibt. Das Innere der flexiblen Leitung 68 steht mit dem Inneren des Behälters 56 mittels eines Durchgangs (nicht dargestellt) in der ersten Drehverbindung 64 und mit dem Inneren des Antriebsrohrs 60 in Verbindung. Ein in seiner Geschwindigkeit veränderbarer Elektromotor 72 treibt den Behälter 55 durch einen Rollenantrieb 74 rotierend an. Die Geschwindigkeit des Motors 72 und daher die Rotäiionsgeschwindigkeit des Behälters 56 wird durch einen Geschwindigkeitsregler 76 für den Motor eingestellt.

An der zylindrischen Seitenwand 56 des Behälters 55 ist oben durch einen Flansch 77 eine zweite Endwand 78 befestigt. Um einen Zugang zum Inneren 86 des Behälters 55 zu gestatten, ist die zweite Endwand 78 vorzugsweise entfernbar. Die zweite Endwand 78 hat eine sie durchsetzende konzentrisch zur Rotationsachse verlaufende öffnung (nicht dargestellt), die durch ein Kopfstück 80, das mit der zweiten Endwand 78 mittels einer zweiten Drehverbindung 82 verbunden ist, verschlossen ist Die zweite Drehverbindung 82 ist im wesentlichen druckdicht und gestattet es, den Behälter 55 rotierend anzutreiben, wobei das Kopfstück stillsteht. Ein Zuführungsrohr 84 zur Zentrifuge läuft durch das Kopfstück 80 hindurch, um eine Reaktionsmischung in das Innere 86 des Behälters 55 einzuführen und sie auf eine radial innenliegende Räche 88 der Seitenwand 56 zu richten. Die Außenfläche des Zuführungsrohrs 84 ist mit dem Kopfstück 80 druckdicht abgedichtet verbunden. Das Zufühmngsrohr 84 ist mit einem Mischkopf (nicht dargestellt) in der gleichen Weise verbunden wie das in F i g. 1 gezeigte Zuführungsrohr 24 mit dem Mischkopf 18 verbunden ist

Die Rotation des Behälters 55 bewirkt, daß die Reagenzienmischung 95 gegen die radial innenliegende Fläche 88 der Seitenwand 56 gedrückt wird. Der durch die Reagenzienmischung 95 erzeugte Vorschaum 94 expandiert im wesentlichen in radialer Richtung nach innen auf die Rotationsachse zu.

Der Druck einer Gasatmosphäre im Inneren 86 des Behälters 55 wird auf einen vorbestimmten Wert durch eine konventionelle Gasdrucksteuereinrichtung 90 geregelt, die mit dem Inneren 86 durch eine Druckkontrolleitung 92 in Verbindung steht, die durch das Kopfstück SO hindurchgehi. Indem man das Innere SS des Behälters 55 auf einem Druck hält, der größer ist als der Druck der umgebenden Atmosphäre, treibt man den Vorschaum 94 aus dem Inneren 86 durch die flexible Leitung68 aus. Die flexible Leitung 68 leitet Vorschaum aus dem Inneren des Behälters 55 zur Plattengießform 54.

Beispiele

Die folgenden Beispiele zeigen, wie leicht Polyurethanschaum entsprechend dem Zentrifugierverfahren nach derEffindunghergestellt werden kann.

' ' , Beispiel I Eine Platte von Polyurethanschaum mit quadrati--

schem Querschnitt wurde kontinuierlich gegossen, wobei eine Zentrifuge zum Vorschäumen der Reagenzien verwendet wurde.

Die Zentrifuge war im wesentlichen gestaltet wie die in F i g. 2 dargestellte Zentrifuge. Der Zentrifugenbehälter hatte einen zylindrischen Abschnitt mit einem Innendurchmesser von ungefähr 140 mm und war ungefähr 154 mm tief. Das Volumen des Zentrifugenbehälters vermindert um das vom Zentrifugenzuführungsrohr eingenommene Volumen war ungefähr 2753 cm³. Das obere Ende der Zentrifuge war durch eine Drehverbindung mit einer regulierten Quelle von Druckluft verbunden, die den Druck innerhalb des Behälters auf etwa zwischen 12,4 mbar und 24,8 mbar

10

oberhalb des Umgebungsdrucks hielt. Die Zentrifuge wurde durch einen Elektromotor mit einer Geschwindigkeit im Bereich von ungefähr 140 U/min bis 170 U/min rotierend angetrieben. Die Austrittsöffnung der Zentrifuge für den Vorschaum hatte einen Durchmesser von ungefähr 25,4 mm und war durch eine Drehverbindung mit einer Vorschaumausgabeleitung von etwa 457 mm Länge und 25,4 mm Durchmesser verbunden. Die Zentrifuge war direkt oberhalb eines Gießbretts einer Gießform angeordnet, so daß der aus der Ausgabeleitung austretende Vorschaum auf das Gießbrett tropfte.
Es wurde die folgende Formulierung verwendet:

Gewichtsteile

Komponente A

„Polyol 3140" (Dow Chemical Co.)

„Burfactant DC 198" (Dow Corning Corp.)

Zinnoctat (Metal & Thermite T-9)

Wasser

Dimethyläthanolamin (Pennwalt Nr. 272)

Komponente B

TDI 80/20 „Mondur TD-80" (Mobay Chemical Co.) 100,00
1,00
0,25
4,00
0,25

105,50

48,39

„Polyol 3140" ist ein im Handel erhältliches Polyäther-Polyol mit einer Hydroxylzahl im Bereich von etwa42,6

bis etwa 46,2.

„Surfactant DC 198" ist ein Tensid.

Die Bestandteile der Komponente A wurden vorgemischt und als ein Strom in einen konventionellen Mischkopf gepumpt Die Komponente B wurde getrennt in den Mischkopf gepumpt wo die zwei Komponenten gemischt wurden. Die kombinierte Förderungsrate der Komponenten A und B war ungefähr 9 kg/min. Der Mischkopf war mit der Zentrifuge durch einen Schlauch von ungefähr 183 cm Länge und einem Innendurchmesser von 19 mm verbunden.

Die Gießform hatte die Form eines Kanals mit sich parallel zueinander erstreckenden Seitenwänden, die von einander ungefähr 457 mm Abstand hatten. Das Gießbrett war aus drei ebenen Segmenten hergestellt: Das erste war gegenüber der Horizontalen um 12 Grad geneigt und erstreckte sich vom Gießpunkt aus auf ungefähr 762 mm; der zweite Abschnitt unter einem Winkel von 2,4 Grad auf ungefähr 610 mm; und der dritte Abschnitt war unter einem Winkel von 13,2 Grad geneigt, bei einer Länge von etwa 122 cm. Die Form war mit Kraftpapier verkleidet das mit einer Geschwindigkeit im Bereich von etwa 137 bis 152 cm/min bewegt wurde.
Der erzeugte Polyurethanschaum war von guter Qualität und hatte eine Dichte von ungefähr 25,3 kg/m³. Die Platte hatte einen im wesentlichen quadratischen Querschnitt mit einer Seitenlänge von ungefähr 457 mm und hatte eine im wesentlichen flache Oberseite.

Beispiel II

Es wurde eine Serie von Mustern von gegossenem Polyurethanschaum vorbereitet um den Einfluß der Drehgeschwindigkeit der Zentrifuge und der Verweildauer auf die Eigenschaften des sich ergebenden Schaums zu bestimmen.

Fünf Läufe, bezeichnet als Läufe 1 bis 5, wurden unter Verwendung der folgenden Formulierung ausgeführt:

45

50

Komponente A

JPölyol 3140" (Dow Chemical Co.)

„Surfactant DC198" (Dow Coming Corp.)

Wasser

Dimethyläthanolamin (Pennwalt Nt 272)

Zinnoctoat (Metal & Thermite T-9)

Komponente B '

TDI80/20 „Mondur TD-80" (Mobay Chemical Co.)

Gewichtsteile	Gram
100,00	200,0
1,00	2,0
4,00	8,0
0,25	04
0,25	04
105,50	211,0

48,39

96,78

230 2*4/362

Zwei zusätzliche Partien für Läufe 6 und 7 wurden mit der unten angegebenen Formulierung vorbereitet, die eine erhöhte Konzentration des Dimethyläthanolamin-Katalysators zur Verminderung der Reaktionszeit hatte.

Komponente A

„Polyol 3140" (Dow Chemical Co.)

„Surfactant DC 198" (Dow Corning Corp.)

Wasser

Dimethyläthanolamin (Pennwalt Nr. 272)

Zinnoctoat (Metal & Thermite T-9)

Komponente B

TDI 80/20 „Mondur TD-80" (Mobay Chemical Co.)

Gewichtsteile	Gram
100,00	200,0
1,00	2,0
4,00	8,0
1,00	2,0
0,20	0,4
106,20	212,4

50,00

100,0

Für jeden Lauf wurden die in der Liste angegebenen Mengen der Komponenten A und B mit einem kleinen Druckluftmischer 7 Sekunden lang gemischt. Die vorgemischten Reagenzien wurden anschließend zentrifugierend verarbeitet in einer Zentrifuge, die eine einzige öffnung an der Oberseite zum Einführen der schaumerzeugenden Reagenzien und zum Abziehen des entstandenen Vorschaums hatte. Das Innere des Zentrifugenbehälters hatte die Gestalt von zwei abgestumpften Kreiskegeln, die mit ihren Basisflächen verbunden sind. Das Innere des Behälters hatte einen Durchmesser von 79,4 mm am geschlossenen Ende, der sich auf 127 mm aufweitete und dann auf 50,8 mm bei der öffnung

Tabelle I

verengte. Der Innenraum hatte eine axiale Länge von 225,4 mm, wobei der breiteste Abschnitt 38 mm unterhalb der öffnung lag.

Man ließ die vorgemischten Reagenzien rotieren, wobei die Drehgeschwindigkeiten und die Zeitdauern gemessen wurden. Die Drehgeschwindigkeiten und die Verweilzeit in der Zentrifuge sind in Tabelle I unten angegeben. Die Läufe 1 und 6 dienten als Kontrollen und wurden nicht zentrifugierend verarbeitet Die Drehung des Behälters, der vertikal orientiert war, lenkte die Reagenzien von der Bodenfläche des Behälters zu Gebieten von maximaler Zentrifugalkraft entlang der Seitenwände.

Lauf	Expansions	Rotations	Verweilzeit	Schaumdichte	Durch
	zeit (Min.)	geschwindigkeit	in der Zentrifuge	(kg/m-¹)	messer der
		der Zentrifuge	(Sek.)		größten
		(U/min)			Zellen
					(mm)
1	21/2	2250	0	26,27	1
2	21/2	2250	40	33,16	3
3	21/2	2250	60	47,41	4
4	21/2	4500	40	29,79	5
5	21/2	8000	40	29,47	4
6	11/2	8000	0	24,35	1
7	11/2	8000	6	36,84	4

Nachdem die Reagenzien für die angegebene Zeitdauer zentrifugierend verarbeitet wurden, wurde der entstandene Vorschaum in einen Kasten gegossen, der als Gießform diente. Für die Kontrolläufe 1 und 6 wurden die vorgemischten Reagenzien direkt in die Form gegossen. Nachdem die Muster von Polyurethanschaum in der Form angestiegen waren und gehärtet waren, wurden ihre Dichten gemessen. Die Muster wurden auch geprüft, um den Durchmesser der größten Zellen im Schaum zu bestimmen. Diese Messungen sind in Tabelle I für die einzelnen Läufe angegeben.

Wie in Tabelle I angegeben, führt die Benutzung einer zentrifugierenden Verarbeitung bei hohen Drehgeschwindigkeiten (d.h. im allgemeinen größer als 1000 U/min) zur Bildung eines Vorschaums aus den schaumerzeugenden Reagenzien zu Polyurethanschäumen, die charakterisiert sind durch vergrößerte Zelldurchmesser und, in geringerem Ausmaß, zu erhöhten Dichten. Folglich ist es für eine gegebene Formulierung möglich, unüblich große Zellabmessungen im resultierenden Polyurethanschaum dadurch zu erhalten, daß man eine zentrifugierende Verarbeitung bei hohen Drehgeschwindigkeiten zur Herstellung des den Schaum bildenden Vorschaums verwendet Als allgemeine Regel kann für eine gegebene Drehgeschwindigkeit, bei der die schaumerzeugenden Reagenzien verarbeitet werden, gelten, daß je größer die Verweildauer in der Zentrifuge ist, desto größer der Durchmesser in den größeren Zeilen des resultierenden Polyurethanschaums ist Für eine gegebene Verweildauer vergrößert ein Anwachsen der Rotationsgeschwindigkeit die Dichte des sich ergebenden Schaums und den Durchmesser der größten Zellen, bis zu einer bestimm ten Drehgeschwindigkeit, oberhalb der die Dichte und die Zelldurchmesser über den Bereich der betrachteten Drehgeschwindigkeiten etwa konstant blieben.

Es sollte jedoch beachtet werden, daß gewisse Polyurethanschaumforrnulierungen, besonders einige Polyester-Polyurethanschäume, zu empfindlich gegenüber mechanischen Beanspruchungen sind, um bei der vorliegenden Erfindung zufriedenstellend verwendet zu werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von Polyurethanschaum, bei dem man Polyurethanschaum erzeugende Reagenzien miteinander vermischi und unter Gasentwicklung zu einem teilweise expandierten Schaum (Vorschaum) expandieren läßt und diesen teilweise expandierten Schaum auf eine Fläche fließen läßt, auf der er vollständig expandiert und erstarrt, dadurch gekennzeichnet, daß die miteinander vermischten Reagenzien zur Bildung des teilweise expandierten Schaums zentrifugierend verarbeitet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reagenzien zu Gebieten in der Zentrifuge mit maximaler Zentrifugalkraft gelenkt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reagenzien g<5gen die radial innere Seite einer Seitenwand einer Zentrifuge gerichtet werden und der teilweise expandierte Schaum aus einem Gebiet nicht-maximaler Zentrifugalkraft abgezogen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der teilweise expandierte Schaum aus einem axialen Gebiet der Zentrifuge abgezogen wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das teilweise Expandieren unter einem vorbestimmten Gasdruck durchgeführt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Druck angewendet wird, der größer ist als der Druck der umgebenden Atmosphäre.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zentrifugierende Verarbeiten der Reagenzien um eine im wesentlichen vertikale Zentrifugenachse erfolgt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der teilweise expandierte Schaum am Boden der Zentrifuge abgezogen wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zentrifugierende Verarbeiten der Reagenzien bei hohen Drehzahlen durchgeführt wird, die bei einem Zentrifugendurchmesser von 127 mm größer als 1000/minsind.

10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der ein Behälter zum Bilden eines teilweise expandierten Schaums vorgesehen ist, mit einer Vorrichtung zum Einführen von flüssigen, einen polymeren Schaum erzeugenden Reagenzien ins Innere des Behälters während seiner Rotation, dadurch gekennzeichnet, daß als Behälter eine Zentrifuge (2,52) vorgesehen ist, deren Innenraum ven nicht-rotierenden Hindernissen, die mit dem rotierenden teilweise expandierten Schaum (Vorschaum) beim Betrieb der Zentrifuge zusammentreffen könnten, frei ist und deren eine erste Endwand (8, 58) eine konzentrisch zur Achse verlaufende durchgehende Öffnung (12, 62) zum Ausgeben des Vorschaums aus dem Inneren des Behälters aufweist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (55) eine zweite Endwand (78) aufweist, und daß der Behälter im wesentlichen geschlossen ist.

f;12. Vorrichtung nach Anspruch U, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit der zweiten Endwand (78) durch eine druckdichte konzentrisch zur Acbse des Behälters angeordnete Drehverbindung verbundenes Kopfstück (80) vorgesehen ist, und daß ein Zuführungsrohr (84) zum Zuführen der Reagenzien in den Behälter durch das Kopfstück druckdicht abgedichtet hindurchgeführt ist

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet daß ein Druckregler (90) mit dem Kopfstück (80) verbunden ist und durch eine öffnung im Kopfstück mit dem Inneren des Behälters in Verbindung steht, um den Druck einer innerhalb des Behälters vorhandenen Atmosphäre auf einem bestimmten Wert zu halten.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet daß die Achse der Zentrifuge vertikal angeordnet ist