DE69610885T2 - Verfahren und Gerät zur Herstellung von Polyurethanschaumstoff und Mehrschichtschaumstoffprodukten - Google Patents

Verfahren und Gerät zur Herstellung von Polyurethanschaumstoff und Mehrschichtschaumstoffprodukten

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Description

    Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft Polyurethan-Schlagschaumstoff. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Polyurethan-Schlagschaumstoff, der sich besser verarbeiten lässt.
    • Hintergrundtechnik
  • Vor allem seit der Verabschiedung des Protokolls von Montreal, in dem die Verwendung von FCKW (Fluorchlorkohlenwasserstoff) und anderen Treibmitteln aus halogenierten Kohlenwasserstoffen streng eingeschränkt wurde, sind Schlagschaumstoffe immer wichtiger geworden. Der Begriff "Schlagschaumstoff" und ähnliche Begriffe bezeichnen ein zelluläres Schaumprodukt, dessen Zellen durch den mechanischen Einbau von Inertgas, insbesondere Luft, Stickstoff, Kohlendioxid oder Argon, in ein aushärtendes Polymersystem gebildet werden, und zwar mit oder ohne Hilfe kleiner Mengen von Treibmitteln vom physikalischen oder chemischen Typ. Schlagschäume sind aus Polymersystemen wie SBR-Latex, PVC-Plastisol und Polyurethan hergestellt worden, wobei die Erfindung letztere betrifft.
  • Polyurethan-Schlagschaumstoffe werden schon seit einigen Jahren verwendet, zum Beispiel bei der Herstellung von Industrieteppichen mit geschäumten Unterseiten oder Teppichunterlagen (siehe z. B. "Mechanically Frothed Urethane: A New Process for Controlled Gauge, High Density Foam", L. Marlin et al., J. Cell. Plas., Band 11, Nr. 6. Nov./Dec. 1975, und US-A-4,216,177, 4,336,089, 4,483,894, 3,706,681, 3,755,212, 3,772,224, 3,821,130, 4,275,172 und 3,862,879, die hiermit in diese Anmeldung einbezogen werden.
  • In den in diesen Veröffentlichungen offenbarten Verfahren werden die zu Polyurethan reagierenden Komponenten - die Isocyanatbestandteile (A-Seite) und die Polyolbestandteile (B-Seite) - jeweils in getrennten, oft beheizten und manchmal auch belüfteten Lagertanks aufbewahrt. Dann werden die beiden Komponenten mit geringem Druck genau abgemessen in einen Standardmischkopf für Schlagschaum geleitet, in den auch komprimierte Luft gespeist wird. Der Mischkopf enthält Mischblätter oder ähnliche Vorrichtungen, die sich mit hoher Geschwindigkeit bewegen. Diese schlagen Luft unter das reagierende Gemisch, um einen Schaum mit einer Konsistenz herzustellen, die eine einer Rasiercreme oder Schlagsahne nicht unähnliche Konsistenz hat.
  • Aufgrund des intensiven Mischens im Schlagschaumkopf sowie der Luft, die normalerweise entweder absichtlich oder unabsichtlich in den Lagertank der B-Seite gelangt, hielt man das Vormischen der reaktiven Schaumbestandteile nicht für notwendig. Mixer wie solche von Hobart oder Oakes mit konventioneller Bauweise galten als ausreichend, um die schaumbildenden Bestandteile gründlich zu mischen. Noch gründlichere und effizientere Mixer umfassen Stator-Zylinder, die mehrere Reihen Stifte aufweisen. Darin dreht sich ein Rotor, der ebenfalls mehrere Stiftreihen aufweist, die zwischen den Statorstiften rotieren. Solche Mixer sind beispielsweise von der Lessco Corp., Dalton, Georgia, erhältlich.
  • Der Schlagschaum tritt aus dem Mixer auf ein Fließband aus, auf dem beispielsweise eine Trennbahn oder die Rückseite eines Teppichs liegt, wird mittels einer Walze oder einer Rakel plan ausgerichtet und im allgemeinen durch einen Härtungsofen geleitet oder mit Strahlungsenergie erhitzt, um den Schaum zu härten. Für einige Anwendungen wird der Schaum durch einen Schlauch mit großem Durchmesser bis zum Anwendungspunkt geleitet. Für viele Anwendungen, z. B. Teppichunterlagen, werden der B-Seite größere Mengen von Füllstoffen wie Calciumcarbonat oder Aluminiumoxidtrihydrat zugesetzt, um die Dichte und Trägfähigkeit des Schaums zu erhöhen.
  • Obwohl diese Prozesse seit vielen Jahren Industriestandard sind, sind sie mit zahlreichen Nachteilen behaftet. Beispielsweise kann die Veränderung in der Umgebungstemperatur, die zwischen Tag- und Nachtschicht oder sogar zwischen Morgen und Nachmittag der gleichen Schicht auftreten kann, Unterschiede in der Geschwindigkeit der Urethanpolymerisationsreaktion bewirken. Auch Veränderungen in der atmosphärischen Feuchtigkeit können das Verfahren beeinträchtigen, ebenso wie Schwankungen in der Temperatur des Fließbandes usw., die durch das kontinuierliche Laufen des Verfahrens verursacht werden. In der Vergangenheit bedeutete eine Änderung der Verfahrenschemie über das bloße Angleichen der Verhältnisse von der A- zur B-Seite hinaus, dass das Verfahren angehalten, die Bestandteile der A- und/ oder B-Seite in den Lagertanks angepasst und das Verfahren dann von neuem gestartet werden musste. Jedoch müssen in den meisten Fällen der Schaumkopf sowie eventuell verwendete Schaumtransportschläuche gereinigt werden. Das Ergebnis sind ein Verlust an Produktionszeit und damit erhöhte Produktkosten. In US-A-4,925,508 wird beispielsweise eine wegwerfbare Vordehnungskammer aus Polyethylen oder Polystyrol verwendet, die so ausgelegt ist, dass sie Ausfallzeiten teilweise verringert.
  • Bei der Herstellung gefüllten Schlagschaums treten weitere Probleme auf. In kommerziellen Verfahren werden der B-Seite (Polyol) Füllstoffe wie Calciumcarbonat oder Aluminiumoxidtrihydrat in Mengen von bis zu 300 Teilen auf 100 Teile Polyol zugesetzt. Der Füllstoff und die Polyolkomponenten werden mit hoher Scherung intensiv gemischt und in einen Lagertank umgefüllt, der entweder gar nicht oder nur mit mäßiger Bewegung gerührt wird. Zusätzlich zu der am Schlagschaumkopf eingeleiteten Luft kann Luft in den Füllstoff/das Polyol inkorporiert werden, um das Schlagschaumverfahren zu unterstützen. Sie kann auch "unabsichtlich eingebaut werden", weil Luft aus dem Füllstoff mitgerissen oder während des Hochgeschwindigkeitsmischens aus dem Kopfraum oberhalb des Polyols inkorporiert wird. Wenn mitgerissene Luft einmal in den Lagertank gelangt ist, neigt sie jedoch dazu, nach oben zu steigen, während sich der Füllstoff am Boden absetzt. Die Dichte der B- Seite am Boden und am oberen Ende des Tanks kann um mehr als das Zweifache verschieden sein, z. B. 0,6 kg/l (6 lbs/gal) am oberen Ende gegenüber 1,4 kg/ (14 lbs/- gal) am Boden. Da die Pumpen, die den Schlagschaumstoffkopf speisen, Umlaufverdrängungspumpen sind, verändert sich im Laufe der Zeit nicht nur die Dichte des Produkts, sondern auch die Polymerisationschemie, weil sich der Polyolgehalt der B-Seite aufgrund der Bewegung von Luft oder Füllstoff ändert.
  • Um dem Unterschied in der Dichte entgegenzuwirken, wird in einigen Verfahren die Umlaufverdrängungspumpe mit Massenströmungsvorrichtungen verbunden, die nicht den Volumen-, sondern den Massenfluss messen und den Volumenfluss in einem geschlossenen Kreislauf entsprechend anpassen. Durch solche Maßnahmen kann zwar die Dichte, nicht aber die chemische Stöchiometrie aufrechterhalten werden, da die weniger dichte B-Seite, deren Volumen im Kreislaufverfahren gesteigert wird, bereits einen höheren Gewichtsprozentanteil Polyol als erwünscht enthalten kann.
  • Ebenfalls wichtig in gefüllten Systemen ist das Phänomen, dass die Viskosität der B-Seite im Laufe der Zeit zunimmt. Mit der Zeit steigt die Viskosität des Füllstoff/Polyol-Gemischs erheblich an, vielleicht weil die Oberflächen des Füllstoffs stärker mit Polyol benetzt sind. Es kann durchaus vorkommen, dass die Viskosität im Laufe von zwei Stunden beispielsweise von 2000 auf 4000 Pas (2000 bis 4000 cps) steigt. Die gestiegene Viskosität verringert die Effizienz der Pumpe und, wichtiger noch, beeinträchtigt den Schlagvorgang. Dieser und die vorstehend beschriebenen Faktoren machen eine kontinuierliche Produktion problematisch. Es ist nicht ungewöhnlich, dass die Produktion jeweils nach einigen Stunden angehalten werden muss, um die Verfahrensparameter einzustellen. Dies hat die bereits angesprochenen nachteiligen Auswirkungen auf die Verfahrenszeit.
  • Manchmal soll ein Schlagschaumprodukt aus mehreren Schichten zur Verfügung gestellt werden, z. B. mit einer ersten Schicht von geringerer Dichte und höherer Rückprallelastizität und einer zweiten Schicht von höherer Dichte und geringerer Rückprallelastizität. In der Vergangenheit war die Herstellung solcher Produkte nur begrenzt erfolgreich. An der Außenseite der zuerst hergestellten Schaumoberfläche koalesziert der Schaum und bildet relativ große Zellen. Da die zweite Schlagschaumschicht wie die erste nicht die typische Ausdehnung aufgetriebener Polyurethanschäume aufweist, die ausreichen könnte, um das sich ausdehnende Polyurethan in die Oberfläche der ersten Schicht zu drücken, haftet eine zweite Schlagschaumschicht schlecht an der ersten, so dass es während der Herstellung und/oder Verwendung zur Schichtentrennung kommen kann.
  • Es wäre wünschenswert, ein Verfahren zur Herstellung von Polyurethan-Schlagschaumstoff zur Verfügung zu stellen, bei dem die Polyurethanstöchiometrie während des Verfahrens angepasst werden kann, ohne dass die Produktion angehalten werden muss. Außerdem wäre es wünschenswert, ein Verfahren zur stabilen und verlässlichen Herstellung von gefülltem Polyurethan-Schlagschaumstoff zur Verfügung zu stellen, ohne dass Geräte zur Messung der Massenströmung o. ä. eingesetzt werden müssen. Außerdem wäre es wünschenswert, ein Verfahren zur Herstellung von Polyurethan-Schlagschaumstoff zur Verfügung zu stellen, bei dem mehrere Schaumschichten erfolgreich aufgebracht werden können. Außerdem sollte ein Verfahren zur Verfügung gestellt werden, mit dem man selbst bei geringer Dichte gleichförmigen Schlagschaumstoff herstellen kann.
  • Wir haben jetzt überraschend herausgefunden, dass ein gleichmäßiger, qualitativ hochwertiger Polyurethan- Schlagschaumstoff in einem Verfahren hergestellt werden kann, in dem die zu Polyurethan reagierenden Bestandteile zuerst in einen standardmäßigen Hochdruckmischkopf eingespeist werden, ehe sie in einen standardmäßigen Schlagschaumstoffkopf eintreten.
  • Somit wird erfindungsgemäß ein Verfahren zur Herstellung von Polyurethan-Schlagschaumstoff zur Verfügung gestellt, das folgende Schritte umfasst:
  • (a) Zuführung von zu Polyurethan reagierenden Komponenten, die eine Isocyanatkomponente und eine Polyolkomponente umfassen, zu einem Hochdruckmischkopf;
  • (b) Zuführung von komprimiertem Gas zum Hochdruckmischkopf, um ein aufschäumbares, zu Polyurethan reagierendes Gemisch zu bilden;
  • (c) Zuführung des aufschäumbaren, zu Polyurethan reagierenden Gemischs vom Hochdruckmischkopf zu einem Schlagschaumstoffkopf;
  • (d) mechanisches Aufschäumen des aufschäumbaren, zu Polyurethan reagierenden Gemischs, um ein aufgeschäumtes, zu Polyurethan reagierendes Gemisch zu bilden, und
  • (e) Gewinnung eines Schlagschaumstoff-Polyurethanprodukts.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform werden gefüllte Schlagschaumstoffe dadurch hergestellt, dass man in der Leitung einen Füllstoff mit dem Polyolstrom vermischt, ehe dieser in den Hochdruckmischkopf eintritt. Der erzeugte Schlagschaumstoff weist eine gleichmäßigere Zellstruktur auf als die Schlagschaumstoffe des Standes der Technik und erzeugt unerwartet eine glatte Grenzfläche mit minimaler Koaleszenz, so dass mehrschichtige Schlagschaumstoffprodukte von hoher Qualität hergestellt werden können.
  • Somit stellt die Erfindung auch eine Vorrichtung zur Verfügung, die zur Herstellung von gefülltem Polyurethan-Schlagschaumstoff geeignet ist und folgende Bestandteile umfasst:
  • (a) einen Hochdruckmischkopf mit drei oder mehr Hochdruckeinlässen und einem Auslass;
  • (b) eine Beschickungsleitung für die Isocyanatkomponente, die mit einem der drei oder mehr Hochdruckeinlässe verbunden ist;
  • (c) eine Beschickungsleitung für die Polyolkomponente, die mit einem der drei oder mehr Hochdruckeinlässe verbunden ist;
  • (d) einem Reihenmischer, der zwischen einer Polyolquelle und dem Einlass des mit der Polyolbeschickungsleitung verbundenen Hochdruckmischkopfs angebracht ist, wobei der Mischer so eingestellt ist, dass er einem Polyol der Polyolbeschickungsleitung eine Füllstoffzuführung beimischen kann;
  • (e) eine Leitung für komprimiertes Gas, die mit einem der drei oder mehr Hochdruckeinlässe verbunden ist;
  • (f) einem mechanischem Schlagschaumstoffkopf mit einem Einlass und einem Auslass, wobei der Einlass des Schlagschaumstoffkopfs mit dem Auslass des Hochdruckmischkopfs verbunden ist.
  • Die Erfindung wird jetzt anhand einer ihrer Ausführungsformen unter Zuhilfenahme der Begleitzeichungen im einzelnen erläutert. In diesen Zeichnungen veranschaulicht Fig. 1 ein Schema eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Fig. 2 ist eine Rasterelektronen-Mikrophotographie eines erfindungsgemäßen Schlagschaumstoffs, und Fig. 3 ist eine Rasterelektronen-Mikrophotographie eines erfindungsgemäßen zweischichtigen Schlagschaumstoffs.
    • Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann anhand des Prozessschemas von Fig. 1 beschrieben werden. In Fig. 1 ist die B-Seite aus Polyol im Aufbewahrungstank 101 enthalten. Die B-Seite kann nur aus Polyol oder aus Polyol mit Kettenverlängerungsmitteln, Vernetzungsmitteln, Katalysatoren und anderen in der Technik der Polyurethane bekannten Additiven und Hilfsstoffen bestehen. Das Polyol wird auf geeignete Weise, z. B. mit der Messpumpe 105 mit variabler Geschwindigkeit, aus dem Aufbewahrungstank 101 durch den ggfs. verwendeten Reihenmischer 103 gepumpt. Die Hochdruckpumpe 107 injiziert die B- Seite in den Hochdruckmischkopf 109, der vorteilhafterweise vom Prallmischtyp sein kann.
  • Bei 111 befindet sich der A-Seite-Isocyanattank, aus dem Isocyanat durch die Hochdruckpumpe 113 in den Hochdruckmischkopf 109 geleitet wird. Komprimierte Luft wird durch die Leitung 115 zum Hochdruckmischkopf geleitet, wobei die Luftmenge durch den Luftströmungsmesser 117 bestimmt wird. Das Volumen wird durch das Ventil 119 oder durch Einstellung des Drucks der zugeführten Luft gesteuert. Aus dem Hochdruckmischkopf 109 strömt das reaktive Gemisch in den Schlagschaumstoffmischkopf 121, der auch eine Beschickungsleitung 122 für zusätzliches Schlaggas enthalten kann. Von dort wird es auf ein Fließband oder durch einen Schlauch zum Anwendungspunkt geleitet.
  • Der ggfs. verwendete Mischer 103 besteht aus einem standardmäßigen Mischer für Flüssigkeiten und Feststoffe, der einen Zuführtrichter 123 aufweist. Dieser enthält Füllstoff, der mit Hilfe eines Hohlbohrers 125 in den Mischer abgemessen wird. Man verwendet Standardtechniken, um das Gewicht des dem Polyol zugesetzten Füllstoffs zu messen und einzustellen.
  • Fig. 1 zeigt auch die in den Hochdruckmischkopf 109 führenden Zuleitungen 127 und 129, die dazu verwendet werden können, zusätzliche Ströme von Polyurethanbestandteilen wie Katalysatorlösungen, Vernetzungsmittel, oberflächenaktive Mittel, Färbemittel, zusätzliches Isocyanat oder Polyol, hilfsweise verwendete Treibmittel, z. B. Wasser, niedrig siedende Kohlenwasserstoffe, CFC-22 u. ä. zuzuführen. Bevorzugt wird das Verfahren ohne Treibmittel durchgeführt. Zusätzliche Beschickungsleitungen für den Mischkopf können zur Verfügung gestellt werden, wobei die verschiedenen Einlässe für maximale Flexibilität in der Polyurethanstöchiometrie sorgen.
  • Folglich stellt die Erfindung ein Verfahren wie vorstehend beschrieben zur Verfügung, das folgende Schritte umfasst:
  • (a) Bereitstellen eines Beschickungsstroms von gegenüber Isocyanat reaktivem Polyol;
  • (b) In-line-blending eines Füllstoffs mit dem Beschickungsstrom von gegenüber Isocyanat reaktivem Polyol, um ein Polyol/Füllstoff-Gemisch herzustellen, vorgeschaltet dem
  • (c) Injizieren des Polyol/Füllstoff enthaltenden Polyol/Füllstoff-Gemischs zusammen mit einem oder mehreren zusätzlichen Beschickungsströmen, umfassend ein Organodi- oder -polyisocyanat oder ein Gemisch davon, einem oder mehreren die Urethanbildung fördernden Katalysatoren und ggfs. Vernetzungsmitteln, Kettenverlängerern, Zusatzmitteln und Additiven, und einer Schäumungsmenge von komprimierter Luft in einen Hochdruckmischkopf, um ein aufschäumbares, zu Polyurethan reagierendes Gemisch zu bilden;
  • (d) Zuführung des aufschäumbaren, zu Polyurethan reagierenden Gemischs zu einem Schlagschaumstoffkopf und Herstellung eines aushärtbaren, gefüllten Polyurethan-Schlagschaumstoffs;
  • (e) Härten des härtbaren, gefüllten Polyurethan- Schlagschaumstoffs, um ein gefülltes Polyurethan- Schlagschaumstoffprodukt zu bilden.
  • Das vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Verfahren kann dadurch gekennzeichnet sein, dass komprimiertes Gas weiterhin zu dem Schlagschaumstoffkopf geleitet wird.
  • Das vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Verfahren kann dadurch gekennzeichnet sein, dass das Schlagschaumstoff-Polyurethanprodukt zumindest teilweise ausgehärtet wird, um ein zumindest teilweise ausgehärtetes Polyurethanprodukt zu bilden, gefolgt von der Wiederholung der Schritte (a) bis (d), um ein zweites aufgeschäumtes, zu Polyurethan reagierendes Gemisch zu bilden, wobei das zweite aufschäumbare, zu Polyurethan reagierende Gemisch auf das zumindest teilweise ausgehärtete Polyurethanprodukt aufgetragen wird, um ein mehrschichtiges Schlagschaumstoff-Polyurethanprodukt zu bilden.
  • Die Erfindung stellt ein mehrschichtiges Schlagschaumstoffprodukt zur Verfügung, das zwei oder mehr einzelne Schichten von Polyurethan-Schlagschaumstoff umfasst, wobei eine Grenzfläche zwischen mindestens zwei der zwei oder mehr einzelnen Schichten des Polyurethan- Schlagschaumstoffes frei von Koaleszenz ist.
  • Die verschiedenen Komponenten sind Standardkomponenten und ohne weiteres erhältlich. Die Nieder- und Hochdruckpumpen sind Standardhandelsgeräte, die von zahlreichen Lieferanten bezogen werden können. Eine geeignete Füllstoff/Polyol-Mischeinheit ist ein Turburlizer I Füllstoffmischer, der von Darwin Enterprises, Inc., Dalton, GA, USA, erhältlich ist. Auch andere Mischer sind geeignet. Ähnlich sind Hochdruckmischköpfe aus Quellen wie Cincinnati Milicron, Elastogran GmbH, Hennecke und anderen Herstellern erhältlich. Ein geeigneter Hochdruckmischkopf ist ein Maschinenschaumkopf für Teppichrückseiten, der bei Hennecke Equipment Co., Pittsburgh, PA, USA, hergestellt wird. Geeignete Schlagschaumstoffköpfe umfassen solche, die von Hobart, Oakes und Lessco erhältlich sind. Ein bevorzugter Schlagschaumstoffkopf ist ein Kopf vom "Firestone" Typ, der unter dem Namen Lessco System Superfoam Blender von der Lessco Corp., Dalton, GA, USA, hergestellt wird.
  • Geeignete Formulierungen zur Herstellung von Schlagschaumstoff sind in den verschiedenen vorstehend zitierten Veröffentlichungen offenbart und Fachleuten gut bekannt. Eine bevorzugte Schlagschaumstoff-Formulierung ist die ARCOL® Schlagschaumstoffmischung, die von ARCO Chemical Co., Newton Square, PA, USA, erhältlich ist. Darin wird neben Polyol das grenzflächenaktive Silikonmittel L5614 und der das Urethan beschleunigende Katalysator LC-5615 (beide von OSi, Inc. erhältlich) und das Isocyanat E-448 (erhältlich von Bayer, Pittsburgh, PA, USA) verwendet.
  • Die Polyurethan-Schlagschaumstoff-Formulierung selbst ist nicht Teil der Erfindung, und viele Formulierungen sind geeignet. Der Füllstoff kann jeder allgemein verwendete Füllstoff sein, z. B. Calciumcarbonat, Aluminiumoxidtrihydrat, Talkum, verschiedene Tonmaterialien, z. B. Bentonit, oder Gemische davon.
  • Fig. 2 ist eine Rasterelektronen-Mikrophotographie eines Querschnitts durch einen erfindungsgemäßen Schaumstoff. Bemerkenswert ist die Gleichmäßigkeit der Zellstruktur und die Gegenwart einer großen Anzahl vollständiger Zellen trotz der Scherung, die erforderlich ist, um eine für die Untersuchung geeignete Kante zur Verfügung zu stellen. Fig. 3 ist eine ähnliche Mikrophotographie eines zweischichtigen Schlagschaumstoffprodukts. Auffällig ist die feine und gleichmäßige Grenzfläche zwischen den beiden Schichten, wobei die erste Schicht praktisch keine Koaleszenz aufweist. Der zweischichtige Schaumstoff wurde durch Aushärten der ersten Schicht vor dem Aufbringen der zweiten Schicht erzeugt (feucht auf trocken).
  • Das erfindungsgemäße Verfahren weist zahlreiche Vorteile auf. Zusätzlich dazu, dass es ein qualitativ hochwertiges Produkt zur Verfügung stellt, können selbst in den Bereichen mit niedriger Dichte zwei- oder mehrschichtige Qualitätsschaumstoffe hergestellt werden. Darüber hinaus kann die Stöchiometrie des Produkts auf einfache Weise - entweder manuell oder computergesteuert - angepasst werden, indem man das Volumen der verschiedenen Beschickungsströme zum Hochdruckmlschkopf entsprechend einstellt. Das Verfahren ist besonders flexibel, wenn dem Mischkopf nicht nur die Ströme der A- und B-Seite, sondern einzelne Komponenten zugeführt werden.
  • Besonders bemerkenswert ist jedoch die Gleichmäßigkeit in gefüllten Schlagschaumstoffen, wenn dem Polyol im In-line-Blender ein Füllstoff zugesetzt wird. Da das Füllstoff/Polyol-Gemisch nach nur kurzer Zeit in den Hochdruckmischkopf injiziert wird, bleibt die Viskosität des Gemischs niedrig und weist gar keine oder nur geringe Schwankungen auf. Darüber hinaus kann dadurch, dass die Viskosität mit der Zeit nicht zunimmt, eine größere Menge Füllstoff verwendet werden, der in einem herkömmlichen Verfahren die B-Seite zu viskos oder thixotrop machen bzw. sie sogar gelieren lassen würde. Geeignete Füllstoffmengen liegen im Bereich von bis zu 450 Teilen auf 100 Gewichtsteile Polyol, bevorzugt 50 bis 450 Teile Füllstoff auf 100 Teile Polyol.
  • Besonders vorteilhaft in gefüllten Schäumen ist die Tatsache, dass es nicht zu Schwankungen der Dichte des B-Seite/Füllstoff-Gemischs kommt, die auftreten, wenn herkömmliche Aufbewahrungstanks verwendet werden. Die Stöchiometrie und die Dichte bleiben beide über längere Zeiträume im wesentlichen konstant, und das Verfahren kann ohne die Komplikation und die zusätzlichen Kosten von Messgeräten für die Massenströmung und ähnlichen Apparaten durchgeführt werden.

Claims (10)

1. Verfahren zur Herstellung von Polyurethan-Schlagschaumstoff, umfassend:
(a) Zuführung von zu Polyurethan reagierenden Komponenten, umfassend eine Isocyanat-Komponente und eine Polyol-Komponente, zu einem Hochdruckmischkopf;
(b) Zuführung von komprimiertem Gas zu dem Hochdruckmischkopf, um ein aufschäumbares, zu Polyurethan reagierendes Gemisch zu bilden;
(c) Zuführung des aufschäumbaren, zu Polyurethan reagierenden Gemisches von dem Hochdruckmischkopf zu einem Schlagschaumstoffkopf;
(d) mechanisches Aufschäumen des aufschäumbaren, zu Polyurethan reagierenden Gemisches, um ein aufgeschäumtes, zu Polyurethan regierendes Gemisch zu bilden; und
(e) Gewinnung eines Schlagschaumstoff-Polyurethanprodukts.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Polyurethan-Schlagschaumstoff ein gefüllter Polyurethan-Schlagschaumstoff ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyol und der Füllstoff vor der Zuführung zu dem Hochdruckmischkopf in-line vermischt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff in einer Menge von 50 bis etwa 450 Gew.-Teile auf 100 Gewichtsteile des Polyols vorliegt.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, weiterhin umfassend die Zuführung einer oder mehrerer zusätzlicher zu Polyurethan reagierender Komponenten zu dem Hochdruckmischkopf.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend:
(a) Bereitstellen eines Beschickungsstroms von gegenüber Isocyanat reaktivem Polyol;
(b) In-line-blending eines Füllstoffs mit dem Beschickungsstrom von gegenüber Isocyanat reaktivem Polyol, um ein Polyol/Füllstoff-Gemisch herzustellen; vorgeschaltet dem
(c) Injizieren des Polyol/Füllstoff enthaltenden Polyol/Füllstoff-Gemisches zusammen mit einem oder mehreren zusätzlichen Beschickungsströmen, umfassend ein Organodi- oder -polyisocyanat oder ein Gemisch davon, einem oder mehreren die Urethanbildung fördernden Katalysatoren und gegebenenfalls Vernetzungsmitteln, Kettenverlängerern, Zusatzmitteln und Additiven, und einer Schäumungsmenge von komprimierter Luft in einen Hochdruckmischkopf, um ein aufschäumbares, zu Polyurethan reagierendes Gemisch zu bilden;
(d) Zuführung des aufschäumbaren, zu Polyurethan reagierenden Gemisches zu einem Schlagschaumstoffkopf und Herstellung eines aushärtbaren, gefüllten Polyurethan-Schlagschaumstoffs;
(e) Härten des vernetzbaren, gefüllten Polyurethan-Schlagschaumstoffs, um ein gefülltes Polyurethan-Schlagschaumstoffprodukt zu bilden.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass komprimiertes Gas dem Schlagschaumstoffkopf weiterhin zugeführt wird.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schlagschaumstoff-Polyurethanprodukt zumindest teilweise ausgehärtet wird, um ein zumindest teilweise ausgehärtetes Polyurethanprodukt zu bilden, gefolgt von der Wiederholung der Schritte (a) bis (d), um ein zweites aufgeschäumtes, zu Polyurethan reagierendes Gemisch zu bilden, wobei das zweite aufschäumbare, zu Polyurethan reagierende Gemisch auf das zumindest teilweise ausgehärtete Polyurethanprodukt aufgetragen wird, um ein mehrschichtiges Schlagschaumstoff-Polyurethanprodukt zu bilden.
9. Mehrschichtiges Schlagschaumstoffprodukt, umfassend zwei oder mehr einzelne Schichten von Polyurethan-Schlagschaumstoff, wobei eine Grenzfläche zwischen mindestens zwei der zwei oder mehr einzelnen Schichten des Polyurethan-Schlagschaumstoffs im Wesentlichen frei von Koaleszenz ist.
10. Vorrichtung, die geeignet ist für die Herstellung von gefülltem Polyurethan-Schlagschaumstoff, welche Vorrichtung umfasst:
(a) einen Hochdruckmischkopf (109) mit drei oder mehr Hochdruckeinlässen und einem Auslass;
(b) eine Beschickungsleitung für die Isocyanat-Komponente, die mit einem der drei oder mehr Hochdruckeinlässe verbunden ist;
(c) eine Beschickungsleitung für die Polyol-Komponente, die mit einem der drei oder mehr Hochdruckeinlässe verbunden ist;
(d) einen Reihenmischer (103), der zwischen einer Polyolquelle und dem Einlass des Hochdruckmischkopfs, welcher mit der Polyol-Beschickungsleitung verbunden ist, angebracht ist, wobei der Mischer daran angepasst ist, eine Füllstoff-Zuführung einem Polyol der Polyol-Beschickungsleitung beizumischen;
(e) eine Leitung für komprimiertes Gas (115), die mit einem der drei oder mehr Hochdruckeinlässe verbunden ist;
(f) einen mechanischen Schlagschaumstoffkopf (121) mit einem Einlass und einem Auslass, wobei der Einlass des Schlagschaumstoffkopfs mit dem Auslass des Hochdruckmischkopfs verbunden ist.
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