DE4445787A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Schaumherstellung mittels unter Druck gelöstem Kohlendioxid - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Schäumen mittels unter Druck gelöstem Kohlendioxid als Treibmittel, wobei die zu verschäumende Masse unter Druck mit vorzugsweise flüssigem Kohlendioxid vermischt und anschließend unter Schaumbildung ent­ spannt wird. Als verschäumbare Massen werden insbesondere flüssige Ausgangs­ produkte für Kunststoffe eingesetzt, die aufgrund einer nach dem Verschäumen einsetzenden Polyadditions- oder Polykondensationsreaktion zum Schaum-Kunst­ stoff aushärten. Speziell bezieht sich die Erfindung auf Polyurethan-Schaumstoffe.

Bei der Herstellung von Polyurethanschaumstoffen wird mindestens eine der Reaktivkomponenten (Polyisocyanat und Isocyanat-reaktive Wasserstoffatome aufweisende Verbindungen, insbesondere Polyole) mit einem flüssigen oder gas­ förmigen Treibmittel versetzt, danach mit der anderen Komponente vermischt und die erhaltene Mischung entweder diskontinuierlich in eine Form oder kontinuier­ lich auf ein Transportband gefördert, wo die Mischung aufschäumt und aushärtet.

Zur Erzeugung des Schaums haben eine Reihe von Verfahren breite Anwendung in der Technik gefunden. Einerseits werden bei niedriger Temperatur verdam­ pfende Flüssigkeiten wie niedermolekulare Chlorfluorkohlenwasserstoffe, Methy­ lenchlorid, Pentan usw. eingesetzt, die aus der noch flüssigen Reaktivmischung verdampfen und Bläschen bilden (physikalische Schaumerzeugung). Ferner kann in die Reaktivmischung bzw. in eine der Komponenten Luft eingeschlagen werden (mechanische Schaumerzeugung) und schließlich wird bei Polyurethanschäumen Wasser als Treibmittel der Polyolkomponente zugesetzt, das nach Vermischung mit der der Isocyanatkomponente durch Reaktion mit dem Isocyanat Kohlendioxid als Schäumgas freisetzt (chemische Schaumerzeugung).

Aus Gründen der Umweltverträglichkeit, der Arbeitshygiene und aufgrund der ver­ gleichsweise hohen Löslichkeit von flüssigem Kohlendioxid in der Polyolkompo­ nente wurde flüssiges Kohlendioxid bereits vielfach als Treibmittel vorgeschlagen (GB-A 803 771, US-A 3 184 419). Jedoch hat Kohlendioxid bisher keinen Eingang in die Technik gefunden, offenbar aufgrund der Schwierigkeiten, bei der erforderlichen Entspannung der Reaktivmischung von Drücken zwischen 10 und 20 bar gleichmäßige Schäume zu erzeugen. Dabei besteht das Problem einerseits darin, daß unmittelbar nach der Entspannung das Kohlendioxid relativ plötzlich verdampft, so daß eine sehr starke Volumenvergrößerung der Reaktionsmischung um einen Faktor von beispielsweise ca. 10 erfolgt, die schwer zu beherrschen ist und andererseits die Reaktivmischung zu Freisetzungsverzügen des Kohlendioxids neigt, die 3 bis 6 bar unterhalb des Gleichgewichtsdampfdrucks von CO₂ bei der jeweiligen Temperatur liegen können, so daß es zu plötzlichen explosionsartigen Kohlendioxidfreisetzungen kommt, mit der Folge, daß große Blasen oder Lunker in den Schaumstoff eingeschlossen sind.

Gemäß DE-A 26 28 785 wurde daher offenbar zur Bereitstellung von Keimen für die Kohlendioxidfreisetzung bereits vorgeschlagen, in die Polyolkomponente Luft einzubringen, bevor in dieser Kohlendioxid gelöst wird.

Gemäß EP-A 145 250 wird die Fähigkeit des Kohlendioxids zur Bildung von Addukten mit Wasser und anderen niedrigmolekularen Flüssigkeiten ausgenutzt, um eine verzögerte Freisetzung des Kohlendioxids aus der Reaktivmischung zu erzielen, so daß die Schaumbildung durch Freisetzung des Kohlendioxids erst nach der Entspannung der Reaktivmischung verzögert einsetzt. Nach Zerstörung des Adduktes steht das Wasser als zusätzliches chemisches Treibmittel zur Verfügung. Allerdings wird die Beherrschbarkeit der Schaumbildung im großtechnischen Prozeß hierdurch kaum verbessert, da sowohl die Adduktbildung als auch deren Zerfall äußerst labil gegenüber den sonstigen in der Reaktivmischung herrschenden Bedingungen sind, außer man würde die dort ebenfalls beschriebenen, in einem separaten Schritt hergestellten Addukte unter Mitwirkung niedermolekularer tertiärer Amine einsetzen, die offenbar gegenüber spontan gebildeten Wasser/CO₂- Addukten eine erheblich verlängerte Zerfallszeit aufweisen.

Kombinationen von physikalisch gelöstem Kohlendioxid und anderen bei niedriger Temperatur siedenden physikalischen oder chemischen Treibmitteln wie Wasser oder Chlorfluorkohlenwasserstoffe werden auch bereits gemäß EP-A 89796 vorge­ schlagen.

All diese Vorschläge haben nicht zu technisch anwendbaren Lösungen für den Einsatz von physikalisch unter Druck gelöstem CO₂ als Treibmittel für die Polyurethanschaumherstellung geführt.

Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegenden Untersuchungen gehen von der Vorstellung aus, daß die Bedingungen, unter denen die unter Druck stehende, CO₂ enthaltende Polyurethan-Reaktivmischung entspannt wird, wesentlichen Einfluß auf die Schaumbildung hat.

Gemäß US-A 3 184 419 wird die aus der Mischvorrichtung austretende, unter Druck stehende, Kohlendioxid enthaltende Reaktivmischung durch ein Ventil offenbar plötzlich entspannt. Gemäß EP-A 145 250 sollte die Entspannung allmäh­ lich ("gradually") erfolgen, wobei der allmähliche Druckabbau beim Durchströmen der Kohlendioxid enthaltenden Reaktivmischung durch einen Schlauch erfolgen kann. Dabei wird die noch im Schlauch erfolgende Freisetzung eines Teils des Gases nicht notwendigerweise als Nachteil angesehen, da hierdurch die Blasenkeimbildung unterstützt werden kann. Im Rahmen der der vorliegenden Erfindung zugrundeliegenden Untersuchungen hat sich jedoch gezeigt, daß eine solche vorzeitige, d. h. spontane und nicht induzierte Blasenkeimbildung für die Porenstruktur des Schaumes eher nachteilig ist, da aus einer solchen spontanen Blasenkeimbildung regelmäßig ein Schaum resultiert, der nicht nur eine stark unterschiedliche Porenstruktur aufweist, sondern auch größere Lunker und Voids.

Das Konzept der verzögerten Kohlendioxidfreisetzung, d . h. der Freisetzung erst nach Aufbringung der Reaktivmischung auf das Formgebungsmittel (Transport­ band oder Form) durch Adduzierung des Kohlendioxid an hydroxylgruppenhaltige Verbindungen führt auch deswegen nicht zu einer kontrollierten Schaumbildung, weil die Addukte unter Verschäumungsbedingungen extrem instabil sind und daher immer auch größere Mengen von nicht adduziertem Kohlendioxid vorhanden sind, die bei entsprechender Anwesenheit von Blasenkeimen spontan vorzeitig freige­ setzt werden.

Aufgrund dieser und anderer Beobachtungen wurden folgende Forderungen für die Entwicklung eines Verfahrens zur Herstellung von Schaumstoffen aus Zweikom­ ponentenreaktivkunststoffen unter Einsatz von physikalisch unter Druck gelöstem Kohlendioxid als Treibmittel aufgestellt:

• 1. Die Entspannung der Kohlendioxid gelöst enthaltenden Reaktivmischung von einem Druck, bei dem die Mischung untersättigt ist, bis zu einem Druck, bei dem die Mischung möglichst stark an Kohlendioxid übersättigt ist, soll innerhalb so kurzer Zeiträume erfolgen, innerhalb derer eine Freisetzung des Kohlendioxids noch nicht erfolgt.
• 2. Die Ausbildung von Blasenkeimen in der flüssigen Zweikomponenten- Reaktivmischung muß derart kontrolliert erfolgen, daß jeder erzeugte Blasenkeim in gleicher Weise an der Freisetzung des Kohlendioxids aus der Reaktivmischung teilnehmen kann, so daß möglichst gleichmäßige Poren erzeugt werden.
• 3. Bei der induzierten Blasenkeimbildung sollen bereits so viele Blasenkeime erzeugt werden, wie der Porenzahl im ausgehärteten Schaumkunststoff entspricht.
• 4. Die Keimbildung soll bei einer möglichst großen Übersättigung der Reaktivmischung an gelöstem Kohlendioxid herbeigeführt werden, d. h. unmittelbar im Anschluß an die Entspannung auf angenähert Umgebungsdruck.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, die Entspannung der Reaktivmischung von einem Druck oberhalb des Sättigungsdruckes für das gelöste Kohlendioxid auf nahezu Atmosphärendruck in einem Rotationskörper gegen die Zentrifugalkraft innerhalb kurzer Zeit durchzuführen und die Blasenkeimbildung durch Erzeugung hoher Schergeschwindigkeiten in der Reaktivmischung zu bewirken.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Schaum aus einer unter Druck gelöstes Gas enthaltenden Flüssigkeit durch Entspannen der Flüssigkeit auf einen Druck unterhalb des Sättigungsdruckes für das Gas und Freisetzen des Gases, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Flüssigkeit einen in einem Rotationskörper vorgesehenen radialen Strömungskanal von außen nach innen durchströmt, wobei der Druck gegen die Wirkung der Zentrifugalkraft abgebaut wird, und anschließend in einen nicht rotierenden Strömungskanal überführt wird, wobei beim Übergang vom rotierenden in den nicht rotierenden Strömungskanal in der Flüssigkeit hohe Scherkräfte erzeugt werden.

Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Schaum­ stoffen aus Zweikomponenten-Reaktivkunststoffen unter Einsatz von Kohlendioxid als Treibmittel durch Vermischen von mindestens einer der Reaktivkomponenten mit Kohlendioxid unter Druck, Vermischen der Komponenten, von denen mindestens eine Kohlendioxid unter Druck enthält, Entspannen der Kohlendioxid enthaltenden Reaktivmischung und Aushärten, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Reaktivmischung nach Vermischung der Komponenten bei einem Druck oberhalb des Sättigungsdruckes für das gelöste Kohlendioxid in einen Verteilungs- Ringkanal eingeführt wird, anschließend einen in einem Rotationskörper vorgesehenen rotierenden Ringkanal von außen nach innen radial durchströmt, wobei der Druck gegen die Wirkung der Zentrifugalkraft abgebaut wird, und anschließend in einen nicht rotierenden Strömungskanal überführt wird, wobei in der Reaktivmischung vom Übergang vom rotierenden in den nicht rotierenden Strömungskanal hohe Scherkräfte erzeugt werden.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ferner eine Vorrichtung zur Ent­ spannung einer Flüssigkeit unter Schaumbildung, die unter dem Druck des in ihr gelösten Gases steht, mit folgenden Merkmalen: Ein im wesentlichen rotations­ symmetrisches Gehäuse enthält einen zur Rotation antreibbaren Rotationskörper, der vom Gehäuse umschlossen wird; das Gehäuse weist eine ringförmige mit dem Rotationskörper koaxiale Verteilungsleitung für die Flüssigkeit auf, die aus mindestens einer Zufuhrleitung gespeist wird; das Gehäuse weist auf einer Seite eine axiale rotationssymmetrische Ausnehmung auf, deren Durchmesser kleiner ist, als der Durchmesser des Rotationskörpers; sowie einen als Ringspalt ausgebildeten Ringkanal von der Zufuhrleitung zu der Ausnehmung, wobei der Ringkanal den Rotationskörper durchtritt.

Als Zweikomponenten-Reaktivkunststoffe werden vorzugsweise Polyurethankunst­ stoffe nach dem Polyisocyanat-Polyadditionsverfahren hergestellt.

Dabei werden als Komponente A aliphatische, cycloaliphatische, araliphatische, aromatische und heterocyclische Polyisocyanate, wie sie z. B. von W. Siefken in Justus Liebigs Annalen der Chemie, 562, Seiten 75 bis 136, beschrieben sind, eingesetzt.

Bevorzugt eingesetzt werden aromatische Polyisocyanate, besonders bevorzugt werden in der Regel die technisch leicht zugänglichen Polyisocyanate, z. B. das 2,4- und 2,6-Toluylendiisocyanat sowie beliebige Gemische dieser Isomeren ("TDI"), Polyphenyl-polymethylen-polyisocyanate, wie sie durch Anilin-Form­ aldehyd-Kondensation und anschließende Phosgenierung hergestellt werden ("rohes MDI") und Carbodiimidgruppen, Urethangruppen, Allophanatgruppen, Iso­ cyanuratgruppen, Harnstoffgruppen oder Biuretgruppen aufweisende Polyiso­ cyanate ("modifizierte Polyisocyanate"), insbesondere solche modifizierten Polyisocyanate, die sich vom 2,4- und/oder 2,6-Toluylendiisocyanat ableiten.

Als zweite Komponente B ("Polyolkomponente") werden Verbindungen mit mindestens zwei gegenüber Isocyanaten reaktionsfähigen Wasserstoffatomen mit Molekulargewichten von in der Regel zwischen 60 und 5000, vorzugsweise zwischen 100 und 2000, besonders bevorzugt zwischen 200 und 800. Hierunter versteht man neben Aminogruppen, Thiolgruppen oder Carboxylgruppen aufweisenden Verbindungen vorzugsweise Hydroxylgruppen aufweisende Verbin­ dungen, insbesondere 2 bis 8 Hydroxylgruppen aufweisende Verbindungen, speziell solche mit Molekulargewichten zwischen 200 und 2000, vorzugsweise 300 bis 1200, z. B. mindestens 2, in der Regel 2 bis 8, vorzugsweise aber 2 bis 6, Hy­ droxylgruppen aufweisende Polyester, Polyether, Polythioether, Polyacetale, Polycarbonate und Polyesteramide, wie sie für die Herstellung von Poly­ urethanschäumen an sich bekannt sind; ganz besonders bevorzugt sind Polyetherpolyole.

Für den Einsatz als Polyolkomponente geeignete Verbindungen sind auf den Seiten 6 bis 9 der EP-B 121 851 beschrieben.

Ferner können zur Herstellung der Reaktivmischung gegebenenfalls Wasser, weitere Treibmittel, Schaumstabilisatoren, Katalysatoren sowie sonstige an sich bekannte Hilfs- und Zusatzstoffe eingesetzt werden. Diese an sich bekannten, weiter einsetzbaren Mittel sind auf Seiten 9 bis 11 der EP-B 121 850 offenbart.

Insbesondere bevorzugt wird erfindungsgemäß Wasser als zusätzliches Treibmittel in einer Menge von besonders bevorzugt 1 bis 7 Gew.-%, bezogen auf die Reaktivmischung mitverwendet. Bevorzugt wird Wasser in einer Menge von 2 bis 5 Gew.-% mitverwendet.

Die zusätzlich einsetzbaren Mittel können dem Mischaggregat zur Vermischung von Isocyanatkomponente und Polyolkomponente getrennt zugeführt werden oder aber bereits vor der Vermischung von Isocyanat mit Polyol einer der beiden Hauptkomponenten zugeführt werden, wobei das mitverwendete Wasser und weitere eventuell mit Isocyanat reagierende Zusatzkomponenten nur der Polyol­ komponente zugemischt werden dürfen.

Die Verfahrenstechnik zur Herstellung von Polyurethanschäumen ist prinzipiell in Becker/Braun, Kunststoff-Handbuch, Band 7: Polyurethane, 1993, Seiten 143 bis 149, insbesondere in Bild 4.8 und Bild 4.9 auf Seite 148 dargestellt.

Vorzugsweise werden die Komponenten in einer sogenannten Niederdruck- Rührwerksmischkammer vermischt, wobei erfindungsgemäß in der Mischkammer ein Druck herrscht, der oberhalb des Sättigungsdruckes für das gelöste Kohlendioxid liegt.

In einer oder mehreren der Komponenten, insbesondere der Polyolkomponente, wird vor der Einleitung der Komponenten in den Mischkopf Kohlendioxid gelöst. Vorzugsweise wird Kohlendioxid in einer Menge von 1 bis 7 Gew.-%, vorzugsweise 2 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamt-Reaktivmischung gelöst. Die Auflösung des Kohlendioxids, vorzugsweise nur in der Polyolkomponente, kann auf beliebige Weise erfolgen, z. B.

• a) gasförmiges Kohlendioxid wird in einen die Polyolkomponente enthal­ tenden Behälter, der bei einem Druck von 15 bis 25 bar gehalten wird, in das Polyol mittels eines Rührwerks eingemischt;
• b) flüssiges Kohlendioxid wird bei Raumtemperatur z. B. in einem Statik­ mischer bei einem Druck von 70 bis 80 bar mit dem Polyol vermischt und anschließend vor der Einführung in den Niederdruck-Rührwerksmischkopf auf einen Druck von 15 bis 25 bar entspannt;
• c) flüssiges, auf z. B. -20°C abgekühltes Kohlendioxid wird bei einem Druck von 15 bis 25 bar mit der bei Raumtemperatur befindlichen Polyolkompo­ nente vermischt, wobei die Vermischung derart erfolgt, daß das Kohlen­ dioxid in der Polyolkomponente gelöst wird, bevor es verdampfen kann.

Es wurde gefunden, daß insbesondere die bevorzugte Alternative c) aufgrund der hohen Neigung des Kohlendioxids, in Lösung zu gehen, mittels eines schnellaufenden Durchflußrührers, der in der Polyolleitung an der Einleitstelle für das flüssige Kohlendioxid angeordnet ist, gelingt.

Die Komponenten des Reaktivkunststoffs, von denen mindestens eine das gelöste Kohlendioxid enthält, werden nun dem Mischkopf zugeführt, hier vermischt und im Anschluß an den Austritt aus dem Mischkopf unter Schaumbildung erfindungs­ gemäß gespannt.

Sofern die Zusammensetzung der Reaktivmischung die spontane Ausbildung von CO₂-Addukten z. B. an hydroxylgruppenhaltigen Verbindungen begünstigt, wird verzögert um die erforderliche Zerfallszeit der Addukte zusätzlich CO₂ freigesetzt, das im wesentlichen zur Vergrößerung des bereits vorhandenen Schaumblasen führt. Bei Mitverwendung von Wasser als chemisches Treibmittel "steigt" der Schaum weiter beim Beginn der Isocyanatreaktion mit dem Wasser.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Figuren näher erläutert:

Fig. 1 zeigt einen axialen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung.

Fig. 2 zeigt eine Aufsicht auf eine entlang der strichlierten Linie A-A gemäß Fig. 1 aufgeschnittene erfindungsgemäße Vorrichtung.

Fig. 3 zeigt eine Vorrichtung zur Herstellung von Blockschrauben unter Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Fig. 4 bis Fig. 6 zeigen vergrößerte Darstellungen verschiedener Ausführungen des Details B aus Fig. 1.

Die in Fig. 1 beispielhaft dargestellte erfindungsgemäße Vorrichtung 1 besteht aus einem Gehäuse 2, das gemeinsam mit dem Zentralkörper 2a einen Rotationskörper 3 umschließt. Das Gehäuse 2 enthält ferner einen Ringkanal 4 für die Verteilung der unter dem Druck von gelöstem Gas stehenden Flüssigkeit, vorzugsweise einer Kohlendioxid unter Druck gelöst enthaltenden Polyurethanreaktivmischung, über den Umfang des Rotationskörpers 3. Der Verteilungs-Ringkanal 4 wird durch eine Zuleitung 15 (siehe Fig. 2) gespeist. Der Rotationskörper 3 weist einen Ringkanal 5 mit radialer Durchtrittsrichtungs-Komponente auf. In dem Ringspalt 5 sind Stege 6 vorgesehen, die einerseits die beiden Teile des Rotationskörpers, die den Ringspalt 5 begrenzen, zusammenhalten und andererseits für die Übertragung der Rotationsbewegung auf die den Ringspalt 5 durchtretende Flüssigkeit sorgen. Der Ringspalt 5 des Rotationskörpers (Rotorspalt) setzt sich in Durchtrittsrichtung als nicht rotierender Spalt 7 zwischen dem den Spalt 7 begrenzenden Teil des Zentral­ körpers 2a und dem den Rotationskörper 3 umgreifenden Teil des Gehäuses 2 fort (Statorspalt).

Die in den Verteilungs-Ringkanal 4 eingeführte, unter Druck stehende Flüssigkeit tritt in den Rotorspalt 5 ein, wobei die Zentrifugalkraft aufgrund der Rotation des Rotorspaltes 5 der Druckkraft entgegenwirkt. Aufgrund der Mitnahme der Flüssig­ keit im Rotorspalt 5 tritt diese mit hoher Tangentialgeschwindigkeit in den Statorspalt 7 ein, wo die Tangentialgeschwindigkeit unter Erzeugung von hoher Schergeschwindigkeit abgebremst wird. Die Schergeschwindigkeit erzeugt in der entspannten, an Gas übersättigten Flüssigkeit eine Vielzahl von Blasenkeimen, die sich beim Austritt aus dem Statorspalt 7 zu Schaumblasen vergrößern. Die axiale Ausnehmung 8 der Gehäuses 2 wird gemeinsam mit dem Zentralkörper 2a vor­ zugsweise als ein sich Diffusor-ähnlich erweiternder axialer Austrittskanal für den Schaum ausgebildet. Die Breite senkrecht zur Durchtrittsrichtung des Statorspaltes 7 kann erfindungsgemäß in Abhängigkeit von der Viskosität der Flüssigkeit 0,5 bis 2 mm betragen. Die Breite senkrecht zur Durchtrittsrichtung des Rotorspaltes 5 entspricht vorzugsweise der des Statorspaltes 7. Die Durchtrittsgeschwindigkeit durch den Statorspalt senkrecht zur Rotortangente kann vorzugsweise zwischen 1 und 10 m/sec, besonders bevorzugt 1 bis 3 m/sec, betragen. Die Tangentialge­ schwindigkeit am Austritt des Rotorspaltes 5 kann vorzugsweise 50 bis 200 m/sec betragen.

Der Druckabfall im Rotorspalt 5 ist abhängig vom Radius R des Rotors 3 sowie der radialen Abmessung des Rotorspaltes ΔR und der Rotationsgeschwindigkeit. Zwischen der Winkelgeschwindigkeit ω des Rotors, dem Druckabfall p im Rotorspalt, dem Radius R, der radialen Ausdehnung des Rotorspalts ΔR und der Dichte der Flüssigkeit D besteht angenähert der folgende Zusammenhang:

Beispielsweise ist für einen Druckabfall von p = 8 bar, einem Rotor mit R = 5 cm und ΔR = 0,5 cm und einer Flüssigkeit mit der Dichte D = 1 eine Umdrehungsge­ schwindigkeit von 1,8 × 10⁴ U/min erforderlich.

Fig. 1 zeigt ferner Kugellager 9, in denen die als Hohlachse ausgebildete Rotor­ achse durch ein nicht gezeichnetes Antriebsaggregat zur Rotation angetrieben werden kann. Ferner sind in dem Gehäuse 2 Leitungen 10 für die Zuführung (Pfeil 11) einer Schmier- und Dichtflüssigkeit vorgesehen, mittels derer der Rotor gegen die Statorelemente schmierend abgedichtet wird. Im Falle der Herstellung von Polyurethanschaum kann als Schmier- und Dichtflüssigkeit eine unterge­ ordnete Menge Polyol bei einem Druck, der dem Druck der Reaktivmischung im Ringkanal 4 entspricht, zugeführt werden, so daß die Reaktivmischung nicht in den Zwischenraum zwischen Rotor und Gehäuse 2 eindringen und dort erstarren kann. Geringe Mengen an Polyol, die in den Rotorkanal 5 und Statorkanal 7 ein­ dringen, werden durch die hohen Scherkräfte beim Übertritt der Reaktivmischung vom Rotorspalt 5 in den Statorspalt 7 hinreichend gut vermischt.

In Fig. 2 bezeichnen die angegebenen Ziffern dieselben Elemente wie in Fig. 1. Fig. 1 stellt einen Schnitt B-B durch Fig. 2 dar.

Fig. 3 zeigt eine Anlage zur Herstellung von Blockschaum. Dabei werden dem Mischaggregat 20 die Polyolkomponente 21, die Isocyanatkomponente 22 sowie weitere Hilfs- und Zusatzstoffe über Leitung 23 zugeführt. Vorzugsweise enthält die Polyolkomponente 21 unter Druck gelöstes Kohlendioxid. Aus dem Misch­ aggregat 20 treten die nunmehr vermischten Komponenten in den Verteiler-Ring­ kanal 4 der erfindungsgemäßen Schaumbildungsvorrichtung 1 ein. Die dargestellte Schaumbildungsvorrichtung 1 entspricht der Darstellung gemäß Fig. 1. Zusätzlich angedeutet ist der Antriebsmotor M für die Hohlachse des Rotors 3 sowie die Achse 12 des Zentralkörpers 2a, die über ein Gerüst 13 mit dem Gehäuse 2 der Schaumbildungseinrichtung 1 fest verbunden ist. Der aus der Schaumbildungsvor­ richtung 1 austretende Schaum 24 wird auf einer unteren Kaschierfolie 25, die auf einem Transportband 26 von der Schaumbildungsvorrichtung 1 wegbewegt wird, abgelegt. Ferner kann von oben eine obere Kaschierfolie 27 zugeführt werden.

Fig. 4 zeigt das Detail B in Form eines vergrößerten Ausschnitts aus Fig. 1. Gleiche Ziffern bezeichnen gleiche Elemente wie in Fig. 1. Zusätzlich sind Leit­ flächen 16 im Statorspalt 7 vorgesehen, die die Tangentialgeschwindigkeit der aus dem Rotorspalt 5 austretenden Kohlendioxid-haltigen Reaktivmasse abbremsen.

Fig. 5 zeigt eine alternative Ausführungsform des Details B aus Fig. 1. Der Austritt aus dem Rotorspalt 7 ist in Form einer Lochblende 17 gestaltet. Fig. 5a zeigt eine Ansicht in Richtung des Pfeils A in Fig. 5.

Fig. 5b zeigt ebenfalls eine Ansicht in Richtung des Pfeils A in Fig. 5. Die Loch­ blende 17 ist hier so gestaltet, daß die Begrenzungsflächen des Statorspaltes 7 alternierend Stege 28 aufweisen. Diese Ausführungsform erlaubt es, die Breite des Statorspaltes, wie durch Doppelpfeil 17a angedeutet, einstellbar auszubilden.

Eine besonders bevorzugte Ausbildung der vorliegenden Erfindung (Detail B aus Fig. 1) ist in Fig. 6 und 6a dargestellt, wobei Fig. 6a einen Schnitt C-C durch die Darstellung in Fig. 6 darstellt. Der Rotor 3 weist im wesentlichen radiale Bohrungen 5 auf, die auf der Innenseite in im wesentlichen tangentiale Austritts­ bohrungen oder Spalte 20 übergehen. Der Querschnitt der Austrittsöffnungen 20 wird so gewählt, daß die Reaktivmasse eine Geschwindigkeit relativ zum Rotor erhält (Pfeil 18), die der Tangentialgeschwindigkeit (Pfeil 19) des Rotors entspricht und dieser entgegengesetzt ist, bevorzugt 50 bis 200 m/sec. Die Reaktivmasse tritt also mit einer Tangentialgeschwindigkeit von etwa Null in den Raum 8 ein.

Die hohe Schergeschwindigkeit wird in der im Vergleich zu den im wesentlichen radialen Bohrungen 5 kleinen Austrittsöffnung 20 erzeugt.

Claims (3)

1. Verfahren zur Herstellung von Schaum aus einer Gas unter Druck gelöst enthaltenden Flüssigkeit durch Entspannen der Flüssigkeit auf einen Druck unterhalb des Sättigungsdruckes für das gelöste Gas und Freisetzen des Gases, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit einen in einem Rotationskörper vorgesehenen radialen Strömungskanal von außen nach innen durchströmt, wobei der Druck gegen die Wirkung der Zentrifugalkraft abgebaut wird, und anschließend in einen nicht rotierenden Strömungskanal überführt wird, wobei beim Übergang der Flüssigkeit vom rotierenden in den nicht rotierenden Strömungskanal hohe Scherkräfte erzeugt werden.

2. Verfahren zur Herstellung von Schaumstoffen aus Zweikomponenten-Reak­ tivkunststoffen unter Einsatz von Kohlendioxid als Treibmittel durch Ver­ mischen von mindestens einer der Reaktivkomponenten mit Kohlendioxid unter Druck, Vermischen der Komponenten, von denen mindestens eine Kohlendioxid unter Druck enthält, Entspannen der Kohlendioxid enthaltenden Reaktivmischung und Aushärten, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktivmischung einen in einem Rotationskörper vorgesehenen radialen Strömungskanal von außen nach innen durchströmt, wobei der Druck gegen die Wirkung der Zentrifugalkraft abgebaut wird, und anschließend in einen nicht rotierenden Strömungskanal überführt wird, wobei beim Übergang der Reaktivmischung vom rotierenden in den nicht rotierenden Strömungskanal hohe Scherkräfte zur Freisetzung des Gases aus der an Kohlendioxid übersättigten Lösung erzeugt werden.

3. Vorrichtung zur Entspannung einer Flüssigkeit unter Schaumbildung, die mindestens unter dem Druck des in ihr gelösten Gases steht, mit folgenden Merkmalen:
Ein im wesentlichen rotationssymmetrisches Gehäuse enthält einen zur Rotation antreibbaren Rotationskörper, der vom Gehäuse umschlossen wird; das Gehäuse weist eine ringförmige, mit dem Rotationskörper koaxiale Verteilungsleitung für die Flüssigkeit auf, die aus mindestens einer Zufuhr­ leitung gespeist wird; das Gehäuse weist auf einer Seite eine axiale rotationssymmetrische Ausnehmung auf, deren Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser des Rotationskörpers; sowie einen als Ringspalt ausge­ bildeten Ringkanal von der Verteilungsleitung zu der Ausnehmung, wobei der Ringkanal den Rotationskörper durchtritt.