DE2836286A1

DE2836286A1 - Verfahren zur zufuehrung einer einstellbaren gasmenge zu einer reaktionskomponente eines reaktionsgemisches sowie vorrichtung zur durchfuehrung eines solchen verfahrens

Info

Publication number: DE2836286A1
Application number: DE19782836286
Authority: DE
Inventors: Horst Bokelmann
Original assignee: Metzeler Schaum GmbH
Current assignee: Metzeler Schaum GmbH
Priority date: 1978-08-18
Filing date: 1978-08-18
Publication date: 1980-02-21

Description

Verfahren zur Zuführung einer einstellbaren Gasmenge
zu einer Reaktionskomponente eines Reaktionsgemisches sowie Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zuführung einer einstellbaren Gasmenge zu einer Reaktionskomponente eines Reaktionsgemisches aus mindestens zwei Reaktionskomponenten für die Herstellung von Schaumstoff, bei dem ein konstanter, abgezweigter Strom der Reaktionskomponente mit einer einstellbaren Gasströmung gemischt wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.
Es ist bekannt, daß bei der Aufbereitung eines Reaktionsgemisches für die Herstellung von Schaumstoffen, beispielsweise Polyurethan-Schaumstoffen, die Luftaufladung der verschiedenen Komponenten die physikalischen Eigenschaften des erhaltenen Schaumes wesentlich beeinflußt. So wird beispielsweise die Luftaufladung verbessert, indem Luft oder Gas mittels einer Mischlanze oder mittels eines schnellaufenden Rührers im Vorratsbehälter einer Reaktionskomponente zugeführt wird. Diese Verfahren sind jedoch sehr ungenau, da die Luft zumindest im gewissen Maße während des Transportes der Reaktionskomponente von dem Vorratsbehälter zum Mischer wieder aus der Reaktionskomponente heraus diffundiert, so daß sich eine vollkommen unkontrollierte Gasbeladung der Reaktionskomponente ergibt.
Zur Verbesserung der Genauigkeit der Luftzuführung ist es weiterhin bekannt, in einer Einschnürzone der Strömungsbahn der Reaktionskomponente durch Einhalten einer entsprechenden Strömungsgeschwindigkeit einen Unterdruck zu erzeugen, in dessen Bereich das Gas zugeführt und der Komponente beigemischt wird (DE-OS 2 544 559). Dieser Unterdruck wird mittels einer Venturi-Düse erzeugt, die eine starke Verwirbelung des Gemisches Reaktionskomponente/Luft herbeiführt.
Dieses Verfahren bringt zwar eine Verbesserung der Genauigkeit der Gaszuführung im Vergleich mit den anderen, oben erwähnten Verfahren, wie sie beispielsweise für die Herstellung von Integralschaum ausreicht. Andererseits verbleibt jedoch noch ein relativ großer Teil des zugeführten Gases außerhalb der flüssigen Reaktionskomponente, so daß sich auch bei diesem Verfahren eine gewisse Unsicherzeit in Bezug auf das Ausmaß der zugeführten Gasmenge ergibt. Die dadurch hervorgerufene Ungenauigkeit ist so groß, daß dieses Verfahren für die Herstellung von frei aufschäumenden Schaumstoffblöcken nicht geeignet ist, da hierbei die Gasaufladung so eingestellt werden muß, daß am Ende der Polymerisation, d.h., des Aufsteigens des Schaumstoffblockes, die Poren durch das austretende Gas aufgebrochen werden.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung der angegebenen Gattung zu schaffen, bei dem bzw. der die oben erwähnten Nachteile nicht auftreten.
Insbesondere soll die Gaszuführung mit so hoher Genauigkeit erfolgen, daß sich das angestrebte Aufbrechen der Poren am Ende der Polymerisation ergibt.
Bei einem Verfahren der angegebenen Gattung wird dies dadurch erreicht, daß der von dem Hauptstrom abgezweigte, gasbeladene Strom der Reaktionskomponente mechanisch verschäumt wird, und daß dieser Schaum dem Mischer über einen getrennten Einlaß zugeführt wird.
Bei einer Vorrichtung der angegebenen Gattung ist zu diesem Zweck ein mechanischer Rührer für das gasbeladene Reaktionsgemisch, dessen Ausgang mit einem getrennten Eingang des Mischers verbunden ist, vorgesehen.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen insbesondere auf folgender Funktionsweise: Vor dem Eintritt in den Mischer wird von dem Strom einer Reaktionskomponente ein relativ kleiner Teilstrom mittels einer Pumpe abgezweigt, dem eine genau eingestellte Luftmenge zugeführt wird. Dieses Gemisch aus Reaktionskomponente und Luft wird in einem Rührer mechanisch so verwirbelt, daß ein sehr gleichmäßiger, flüssiger Schaum aus Luft und dieser Reaktionskomponente entsteht. Da auf diese Weise die gesamte zuzuführende Luftrnenge von der Reaktionskomponente aufgenommen wird, läßt sich aus der eingesetzten Luftmenge sehr exakt die Gasaufladung der Reaktionskomponente und damit des Reaktionsgemisches berechnen.
Dieser flüssige Schaum aus Reaktionskomponente und Luft wird dann direkt über einen getrennten Eingang dem Mischer zugeführt, in dem er mit dem Hauptteil dieser Reaktionskomponente sowie der anderen Reaktionskomponente vermischt wird.
Das von dem Mischer der Verdüsungsanlage, beispielsweise einer Fertigungsstraße für die Herstellung von Blockschaum, zugeführte Reaktionsgemisch hat einen sehr genau definierten Luftanteil, so daß durch entsprechende Variation der zugeführten Luftmenge und damit dieses Luftanteils jeweils die gewünschten physikalischen Eigenschaften des Schaums "eingestellt" werden können.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird bei der Herstellung von Polyurethan-Schaumstoff das Gas, in diesem Fall die Luft, dem Polyol-Strom zugeführt, da Polyol weniger gefährlich ist als beispielsweise Isocyanat und des- halb leichter gehandhabt werden kann. Außerdem nimmt Polyol mehr Luft auf als die andere Reaktionskomponente.
Zur mechanischen Herstellung des Schaums aus dem Teilstrom der Reaktionskomponente und der zugeführten Gaskann ein üblicher, mechanischer Rührer verwendet werden, wie er beispielsweise als System'bak" oder System "Euromatik" erhältlich ist.
Die Erfindung wirdlim folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende, schematische Zeichnung näher erläutert, deren einzige Figur ein Strömungsschema einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt.
Die in der Figur dargestellte Vorrichtung dient zur Aufbereitung eines Reaktionsgemisches für die Herstellung eines Polyurethan-Schaumstoffblocks, d.h., das aus dem Mischer 10 austretende Reaktionsgemisch, das durch den P=eil angedeutet ist, wird einer Verdüsungsanlage zugeführt.
Der Mischer 10 wird durch drei getrennte Flüssigkeitsströme beaufschlagt, die im einzelnen beschrieben werden sollen.
Der Vorrichtung wird über eine Leitung 12, in der sich eine Pumpe 14 befindet, ein Polyol-Strom mit genau definierter Strömungsgeschwindigkeit zugeführt. Diese Strömungsgeschwindigkeit liegt im allgemeinen in der Größenordnung von etwa 300 kg/min und läßt sich durch die Pumpe 14 genau einstellen.
Zur Vereinfachung der Erläuterung soll angenommen werden, daß die Strömungsgeschwindigkeit exakt 300 kg/min beträgt.
An der Stelle 15 der Leitung 12 wird von diesem Polyol- Hauptstrom ein relativ kleiner Nebenstrom über eine Leitung 18 abgezweigt, während der Hauptstrom über die Leitung 16 direkt einem Eingang des Mischers 10 zugeführt wird.
In der Leitung 18 des Nebenstroms befindet sich eine weitere Pumpe 22, deren Fördermenge variabel ist, sich jedoch mit großer Genauigkeit auf einen konstanten Wert einstellen läßt.
Mittels der Pumpe 22 kann das Volumen das abgezweigten Polyol-Stroms sehr exakt eingestellt werden, wobei angenommen werden soll, daß die Strömungsgeschwindigkeit des Nebenstroms auf der Leitung 18 5 kg/min beträgt. Dies bedeutet wiederum, daß auf der Hauptleitung 16 295 kg/min Polyol dem Mischer 10 zugeführt werden.
Der Leitung 18 für den Nebenstrom wird, in Strömungsrichtung gesehen, hinter der Pumpe 22 an einer Stelle 19 eine Druckluftströmung durchgeführt, deren Menge mittels eines Nadelventils 26 und eines Luftmessers 28 sehr exakt eingestellt werden kann.
Bei den üblichen Anforderungen an die physikalischen Eigenschaften des fertigen Polyurethan-Schaumstoffs liegt die zugeführte Druckluftmenge etwa in der Größenordnung von 35 Ncm3/min.
Dieses Polyol/Druckluft-Gemisch auf der Leitung 18 wird in einem Rührer 20 mechanisch verschäumt. Dabei wird zweckmäßigerweise ein rotierender Rührer verwendet, wie er bei spielsweise als System "Oakes" oder als System "Euromatik" erhältlich ist.
Der in dem Rührer 20 mechanisch hergestellte, flüssige Schaum aus einer genau definierten Polyol-Menge und einer genau definierten Druckluft-Menge wird einem zweiten, ge- trennten Eingang des Mischers 10 zugeführt.
Uber einen dritten Eingang empfängt der Mischer 10 schließlich über eine Leitung 30 die anderen Reaktionskomponente, also Isocyanat, und etwaige Zusatzstoffe.
Durch entsprechende Einstellung der Polyol-Menge in dem Nebenstrom auf der Leitung 18 sowie der Druckluftmenge auf der Leitung 24 kann die Luftbeladung des Reaktionsgemisches mit sehr großer Genauigkeit auf die Werte gebracht werden, wie sie für die angestrebten, physikalischen Eigenschaften des fertigen, festen Schaums benötigt werden.

Claims

Patentansprüche 1 Verfahren zur Zuführung einer einstellbaren Gasmenge zu einer Reaktionskomponente eines Reaktionsgemisches aus mindestens zwei Reaktionskomponenten: für die.Herstellung von Schaumstoff, bei dem ein konstanter, abgezweigter Strom der Reaktionskomponente mit einer eicstellbaren Gasströmung gemischt wird, d a d u r c h g e -ken n z e i c h n e t , daß der von dem Hauptstrom abgezweigte, gasbeladene Strom der Reaktionskomponente mechanisch verschäumt wird, und daß dieser Schaum dem Mischer über einen getrennten Einlaß zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 zur Herstellung von Polyurethan-Schaumstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß der von dem Hauptstrom abgezweigte, gasbeladene Polyol-Strom mechanisch verschäumt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Gas Druckluft verwendet wird.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen mechanischen Rührer (20) für das gasbeladene Reaktionsgemisch, dessen Ausgang mit einem getrennten Eingang des Mischers (10) verbunden ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Leitung (18) für den abgezweigten Strom der Reaktionskomponente eine Pumpe (22) vorgesehen ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Leitung (12) für die Reaktionskomponente eine Pumpe (14) vorgesehen ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, gekennzeichnet durch einen Gasmesser (28) und ein Ventil (26) zur Einstellung der dem abgezweigten Strom der Reaktionskomponente zuzuführenden Gasmenge.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7 zur Herstellung von Polyurethan-Schaumstoff, dadurch gekennzeichnet, daß dem abgezweigten Polyol-Strom eine Druckluftmenge von ca. 35 Ncm3/min. zugeführt wird.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein mechanischer Rührer nach dem System "Oakes" verwendet wird.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein mechanischer Rührer nach dem System "Euromatik" verwendet wird.