PROCEDIMIENTO Y DISPOSITIVO PARA LA PRODUCCIÓN DE ESPUMA UTILIZANDO DIÓXIDO DE CARBONO DISUELTO BAJO PRESIÓN
La presente invención se refiere a un procedimiento y a un dispositivo para la producción de espumas utilizando dióxido de carbono disuelto bajo presión como agente de expansión, en los que el material a ser expandido se mezcla bajo presión con dióxido de carbono preferentemente liquido y se expande después con la formación de la espuma. Los materiales líquidos de
-partida para los plásticos se utilizan con preferencia como materiales que pueden expandirse o que pueden ser endurecidos mediante una reacción de poliadición o de policondensación, la cual se inicia tras la expansión, para proporcionar plásticos espumosos. La invención se refiere en particular a espumas de poliuretano. Cuando se producen espumas de poliuretano, al menos uno de los componentes reactivos (poliisocianato y compuestos que contienen átomos de hidrógeno reactivos frente a isocianato, en particular polioles) se mezcla con un agente de expansión líquido o gaseoso, mezclándose a continuación con el otro componente, y siendo alimentada - la mezcla obtenida ya sea a modo de hornada en un molde o de rorma continua sobre una cinta transportadora, donde la mezcla se expande y endurece. REF: 24609 Existen diversos procedimientos de amplia aplicación en la industria para la producción de materiales esponjosos. Por otra parte, se utilizan líquidos que se evaporan a baja temperatura tales como los hidrocarburos clorados de bajo peso molecular, el cloruro de metileno, el pentano, etc., los cuales se evaporan de la mezcla de reacción aun líquida y forman burbujas pequeñas (producción de espuma física) . Además, se puede batir aire en la mezcla de reacción o en uno de los componentes (produc-ción mecánica de espuma) , y finalmente se puede añadir agua al componente poliol como agente de expansión durante la producción de espuma de poliuretano, lo cual libera el dióxido de carbono como gas de producción de la espuma tras ser mezclado con el componente isocianato debido a la reacción con el isocianato (producción química de espuma) . Por motivos de compatibilidad medioambiental y de higiene ocupacional, y debido a la solubilidad comparativamente alta del dióxido de carbono líquido en el componente poliol, el dióxido de carbono líquido ha sido ya propuesto como agente de expansión en varias ocasiones
(documentos GB-A. 803 771, US--A-3 184 419) . Sin embargo, el dióxido de carbono no ha sido utilizado hasta ahora en la industria, debido evidentemente a las dificultades que implica la producción de espumas uniformes cuando la presión de la mezcla de reacción es, según se requiere, reducida a partir de presiones de entre 10 y 20 bares. El problema es que, por otra parte, el dióxido de carbono se evapora de forma relativamente repentina, inmediatamente después de reducir la presión, de modo que existe un incremento muy grande del volumen de la mezcla de reacción, por un factor de por ejemplo alrededor de 10, lo cual es difícil de controlar y, por otra parte, tienden a existir retardos de tiempo, que pueden estar de 3 a 6 bares por debajo de la presión de vapor de equili-brio del C02 a la temperatura particular, en la liberación de dióxido de carbono a partir de la mezcla de reacción, de modo que de repente, se producen liberaciones explosivas de dióxido de carbono con el resultado de que quedan incluidas grandes ampollas o vacíos en el material expandido. De acuerdo con el documento DE-A-2 628 785, la introducción de aire en el componente poliol, antes de que el dióxido de carbono se disuelva en el mismo, ha sido ya sugerido, evidentemente para proporcionar núcleos para la liberación de dióxido de carbono. De acuerdo con el documento EP-A- 145 250, se utiliza la 'capacidad del dióxido de carbono para formar aductos con el agua y con otros líquidos de bajo peso molecular, con el fin de producir la liberación retardada de dióxido de carbono a partir de la mezcla reactiva de modo que la formación de espuma debida a la liberación de dióxido de carbono comienza solamente después de que se ha reducido la presión en la mezcla reactiva. Tras la destrucción del aducto, el agua se encuentra a continuación disponible como agente químico adicional de expan-sión. Sin embargo, la controlabilidad de la formación de espuma en un proceso de gran escala, no ha sido realmente perfeccionada por este procedimiento ya que tanto la formación del aducto como su descomposición son extremadamente inestables en presencia de las otras condiciones que prevalecen en la mezcla reactiva, excepto cuando se utilizan aductos preparados en una etapa separada, los cuales se describen también en la citada referencia, con ayuda de aminas terciarias de bajo peso molecular que tengan, aparentemente, un tiempo de descomposición extenso en comparación con los aductos de agua/C02 formados de manera espontanea . También se han propuesto combinaciones de dióxido de carbono disuelto físicamente y de otros agentes físicos o químicos de expansión que hierven a baja temperatura, tales como agua o hidrocarburos clorados, de acuerdo con el documento EP-A- 89796. Ninguna de estas propuestas ha conducido a soluciones aplicables industrialmente para la utilización de C02, disuelto físicamente bajo presión, como agente de expansión en la producción de espumas de poliuretano. Los ensayos sobre los que se fundamenta la presente invención se basaron en el concepto de que las condiciones bajo lae que se expande la mezcla reactiva de poliuretano que contiene C02 bajo presión, tienen un efecto fundamental en la formación de la espuma. De acuerdo con el documento US-A-3 184' 419, la mezcla reactiva presurizada que contiene el dióxido de carbono que emerge del dispositivo de mezcla, se expande evidentemente de forma repentina a través de una válvula. De acuerdo con el documento EP-A 145 250, la expansión debería tener lugar de manera gradual, siendo posible que la reducción gradual de presión tenga lugar mientras la mezcla reactiva que contiene dióxido de carbono fluye a través de un conducto. En este caso, la liberación de algo de gas mientras está aún en el interior del conduc-to, no se menciona necesariamente como desventaja debido a que este procedimiento puede ayudar a la formación de núcleos de burbuja. Dentro del contexto de los ensayos que preceden a la presente invención, se ha demostrado sin embargo que tal formación prematura, es decir espontánea y no inducida, de núcleos de burbuja es bastante desventajosa para la estructura del poro de la espuma debido a que tal formación espontánea de núcleos de burbuja da generalmente como resultado una espuma que no sólo tiene una estructura de por-o muy variable, sino que también posee grandes agujeros y espacios vacíos. Sobre la base de estas y otras observaciones, se han establecido los requisitos que siguen sobre el desarrollo de un procedimiento para la preparación de materiales esponjosos, hechos a partir de plásticos reactivos de dos componentes, til z d dióxido de carbono que se disuelve físicamente bajo presión como agente 'de expansión: 1. La formación de los núcleos de burbuja en la mezcla líquida reactiva de dos componentes, debe estar controlada de tal modo que cada núcleo de burbuja producido pueda participar, de manera idéntica, en la liberación de dióxido de carbono a partir de la mezcla reactiva, de modo que se produzcan poroso tan uniformes como sea posible. 2. Cuando se inducen núcleos de burbuja, el número de núcleos de burbuja producidos deberá corresponder ya al número de poros del material plástico expandido endurecido. 3. La producción inducida, controlada, de núcleos de burbuja da ' -~ . i^ en un momento en el tiempo en que la mezcla líquida reactiva cambia de un estado en el que no está saturada con dióxido de carbono disuelto, a un estado en el que está super- saturada de dióxido de carbono, es decir, en un momento en el tiempo en que se expande a partir de una presión superior a la presión de saturación del dióxido de carbono disuelto hasta una presión que está por debajo de la presión de saturación del dióxido de carbono disuelto. 4. Inmediatamente después de la formación de los núcleos, se debería producir en la mezcla reactiva el mayor grado posible de supersaturación de dióxido de carbono disuelto, es decir, la expansión desde una presión superior a la presión de equilibrio del dióxido de carbono disuelto hasta la presión ambiente debería tener lugar de manera tan instantánea como sea posible. Se ha encontrado que los requisitos mencionados en lo que antecede se pueden satisfacer cuando la mezcla reactiva que contiene dióxido de carbono disuelto bajo presión se expande con la producción de altas velocidades de corte en la mezcla reactiva. En consecuencia, la invención proporciona un procedimiento para la producción de materiales esponjosos a partir de plásticos reactivos de dos componentes utilizando dióxido de carbono como agente de expansión, mediante la mezcla de al menos uno de los componentes reactivos con dióxido de carbono bajo presión, mezclando los componentes de reacción mientras se mantiene una presión que es mayor que la presión de saturación del dióxido de carbono en la mezcla, expandiendo la me-zcla reactiva que contiene dióxido de carbono y endureciéndola, que se caracteriza porque la expansión se lleva a cabo de forma súbita con la producción de altas velocidades de corte. Las velocidades de corte producidas durante la expansión serán de al menos 104/segundo, en particular de al menos lOs/segundo. Se prefieren particularmente velocidades de corte mayores de 10ß/segundo. Un medio que resulta adecuado para la expansión y producción de altas velocidades de corte consiste en al menos un paso para la mezcla reactiva que sea de un tamaño en al menos una dirección de menos de 1 mm, con preferencia de 0,05 a 0,5 mm, más preferentemente de 0,1 a 0,3 mm y más preferentemente de 0,08 a 0,15 mm. Al menos el citado paso puede estar diseñado en forma de tamiz de malla fina, de placa perforada, de rejilla ranurada o de hendidura extendida. La extensión del paso en la dirección de flujo deberá ser mínima. Con preferencia, la extensión en la dirección de flujo no deberá ser mayor de 1 mm, y más preferentemente no mayor de 0,5 mm. Las placas perforadas con un espesor de 0,1 a 0,5 mm, resultan particularmente adecuadas. En el caso de ranuras extendidas ] ongi udinalmepte, es normalmente necesario, debido a las exigencias de fabricación, que sus dimensiones en la dirección del flujo estén entre 0,5 y 1 mm. La diferencia entre la presión de la mezcla reactiva aguas arriba y en aguas a a o del paso, está comprendida normalmente entre 5 y 20 bares, con preferencia entre 7 y 15 bares, y más preferentemente entre 8 y 12 bares. La velocidad de corte es el gradiente de la velocidad de flujo transversalmente a la dirección de flujo. La velocidad de corte para una ranura se puede calcular, aproximadamente, a partir del área Q de sección transversal libre (abierta) de la abertura y del volumen V que pasa a través de la abertura, suponiendo un perfil lineal de flujo, la velocidad de corte para una hendidura de anchura D es, por tanto: S = 2 V/Q:1/2D (aproximación para un perfil de flujo en forma de triángulo con lados de idéntica longitud) La velocidad de corte para una placa perforada con n aberturas de radio R y un área q de sección transversal, es: S = 3 V/nq:R (aproximación para un perfil de flujo en forma de pirámide circular) El material plástico reactivo de dos componentes es, con preferencia, un material plástico de poliuretano producido mediante el procedimiento de poliisocianato-poliadición. Aunque la alta velocidad de corte que se produce según pasa la mezcla reactiva a través de al menos una abertura con un tamaño bajo en sección transversal sea suficiente ara c Léiib. ui. número suficientemente grande de núcleos de burbuja, puede ser ventajoso producir núcleos de burbuja adicionales de la manera habitual introduciendo aire o nitrógeno en al menos uno de los componentes de reacción de la mezcla de reacción antes de que se mezclen, en particular, por ejemplo, cuando se produce una supersaturación insuficiente con el C02 disuelto según pasa la mezcla a través de al menos una abertura de pequeño tamaño de sección transversal como resultado de un bajo contenido de C02 en la mezcla reactiva. Con el fin de obtener una supersaturación tan alta como sea posible de la mezcla reactiva según pasa a través de al menos una abertura de pequeño tamaño de sección transversal, la presión de la mezcla de reacción con anterioridad a su entrada a través de la abertura, deberá ser por consiguiente sólo ligeramente mayor que la presión de vapor de saturación del dióxido de carbono disuelto. Por lo tanto, si de acuerdo con una variante preferida de la invención, el dióxido de carbono está disuelto solamente en el componente poliol para la producción de la mezcla de reacción que contiene dióxido de carbono', la presión de la mezcla de reacción se reduce, por mer'io » una válvula de reducción de presión, después de que sale del aparato de mezcla en el que se mezclan los componentes poliol e isocianato, a una presión ligeramente mayor que la presión de vapor de saturación de la mezcla, que puede estar por ejemplo entre el 60 y el 80% de la presión de vapor de saturación del componente poliol que contiene dióxido de carbono (aguas arriba del aparato de mezcla) . Se utilizan como componente A, poliis'ocianatos alifáticos, cicl?alifáticos, aralifáticos, aromáticos o heterocíclicos, tales como los descritos, por ejemplo, por W. Siefken en Jusus Liebigs Annalen der Chimie, 562, páginas 75 a 136. Se utilizan con preferencia poliisocianatos aromáticos, en particular poliisocianatos que con preferencia -son en general obtenibles de manera fácil industrialmen- te, por ejemplo, 2,4- y 2,6-toluilen diisocianato y las mezclas de estos isómeros ("TDI"), poliisocianatos de polifenil-polimetileno, del tipo preparado por condensación de anilina/formaldehído y su posterior fosgenación ("MDI bruto"), y 'poliisocianatos que contienen grupos carbodiimida, grupos uretano, grupos alofanato, grupos isocianurato, grupos urea o grupos biuret ( "poliisociana- tos modificados") , en particular, aquellos poliisocianatos modificados que se ex au del 2,4- y/o 2, 6-toluillen diisocianato. El segundo componente B ("componente poliol"), consiste en compuestos que contienen al menos dos átomos de hidrógeno que sean capaces de reaccionar con los isocianatos y que tengan pesos moleculares comprendidos generalmente entre 60 y 5000, con preferencia entre 100 y 2000, en particular entre 200 y 800. Se comprenderá que estos incluyen, acOrn ^ do l^s compuestos que contienen grupos amino, grupos tiol o grupos carboxilo, con preferencia compuestos que contienen grupos hidroxilo, en particular compuestos que contienen de 2 a 8 grupos hidroxilo, especialmente aquellos que tienen pesos moleculares comprendidos entre 200 y 2000, con preferencia entre 300 y 1.200, por ejemplo, poliésteres, poliéte-res, politioéteres, poliacetales, policarbonatos y poliesteramidas que poseen al menos 2, generalmente de 2 a 8, pero con preferencia de 2 a 6, grupos hidroxilo, del tipo conocido en sí mismo para la producción de espumas de poliuretano; se prefieren de manera totalmente específica, los polioles de poliéter. Los compuestos que son adecuados para su uso como componente poliol; se describen en las páginas 6 a 9 del documento EP-B 121 950. Además, se puede utilizar opcionalmente agua, otros agentes de expansión, estabilizadores de espuma, catalizadores y otros agentes auxiliares y aditivos en sí conocidos," para preparar la mezcla reactiva. Estos agentes adicionales en sí conocidos que se pueden utilizar., se describen en las páginas 9 a 11 del documen-to EP-B 121 850. De acuerdo con la invención, se prefiere utilizar el agua en particular, como agente adicional de expansión, en una cantidad de, más preferentemente, el 1 al 17% en peso, en base a la mezcla reactiva. Con preferencia, se utiliza en particular el agua en una cantidad del 2 al 5% en peso. Los agentes adicionales que se pueden utilizar se pueden suministrar separadamente al aparato mezclador para la mezcla de] o p ente ieocianato y del componente poliol o bien se mezclan con uno de los dos componentes principales antes de mezclar el isocianato con el poliol, donde el agua adicional y cualesquiera otros componentes adicionales que reaccionan con el isocianato deberán mezclarse solamente con el componente poliol. La tecnología del proceso para la preparación de espumas de poliuretano se describe, en principio, en Becker/Braun, Kunststoff-Hnadbuch, vol. 7: Poliuretano, 1993, páginas 143 -a 149, en particular en la Figura 4.8 y en la Figura 4.9 en la página 148. Los componentes se mezclan con preferencia en una cámara llamada mezcladora agitada a baja presión, en la que, de acuerdo con la invención, la presión que prevalece en cámara mezcladora es mayor que la presión de saturación l d c\'"id'~ ^r cvtono disuelto. El dióxido de carbono se disuelve en uno o más de los componentes, en particular el componente poliol, antes de introducir los componentes en la cabeza mezcla-dora. El dióxido de carbono se disuelve con preferencia en una cantidad del l al 7% en peso, con preferencia del 2 al 5% en peso, en base al total de la mezcla reactiva. La disolución del dióxido de carbono, con preferencia solamente en el componente poliol, puede tener' lugar de cualquier manera, por ejemplo: a) el dióxido de carbono gaseoso se mezcla con el poliol utilizando un agitador, en un contenedor que retiene el componente poliol que se mantiene a una presión de 15 a 25 bares; b) el dióxido de carbono líquido se mezcla con el poliol a temperatura ambiente, por ejemplo, en un mezclador estático a una presión de 70 a 80 bares, y a continuación se expande a una presión de 15 a 25 bares con anterioridad a la introducción en la cabeza mezcladora agitada a baja presión; c) el dióxido de carbono líquido, enfriado a por ejemplo -20 °C, se mezcla con el componente poliol que está a temperatura ambiente, a una presión de 15 a 25 bares, donde la mezcla se realiza de tal manera que el dióxido de carbono se disuelve en el componente 'poliol antes de que se pueda evaporar. Se ha encontrado que la alternativa preferida c) es particularmente exitosa, . debido a la alta tendencia del dióxido de carbono a entrar en solución, utilizando el agitador de flujo de alta velocidad que está situado en el conducto del poliol en el punto de entrada para el dióxido de carbono líquido. Los componentes del material plástico reactivo, al menos uno de los cuales contiene el dióxido de carbono disuelto, se alimentan ahora a la cabeza mezcladora, se mezclan en la misma y se expanden al salir de la cabeza mezcladora con la producción de las altas velocidades de corte de acuerdo con la invención. Para este propósito, al menos un paso con pequeño tamaño de sección transver-sal en al menos una dimensión, está situado a la salida de la cabeza mezcladora. La abertura de salida es, con preferencia, una hendidura o placa de tamiz con un pequeño tamaño de sección transversal. La mezcla reactiva que contiene el dióxido de carbono que pasa a través de la hendidura, se expande inmediatamente después de pasar a través de la hendidura, en un tiempo muy corto que puede estar comprendido en el intervalo de 1/10 a 1/1000 segundos. En este caso, esencialmente todo el dióxido de carbono disuelto presente se libera, con lo que se produce una espuma con una estructura de espuma relativamente uniforme. Dado que la composición de la mezcla reactiva favorece la producción espontánea de aductos con C02 por ejemplo con compuestos que contienen grupos hidroxilo, se libera C0; adicional en un momento retardado por el tiempo requerido de descomposición de los aductos, lo que lleva esencialmente a un agrandamiento de las burbujas de espuma ya presentes. Cuando se utiliza agua como agente químico adicional de expansión, la espuma "sube" más al comienzo de la reacción del isocianato con el agua. La mezcla reactiva, que se expande súbitamente con una caída de presión de 5 a 15 bares y con la producción de altas velocidades de corte, posee una velocidad relativamente alta, de más de 5 m/segundo y en particular, de 10 a 50 m/segundo. Resulta adecuada, de esta forma, para el recubrimiento por pulverización de, por ejemplo, estructuras textiles planas o de artículos moldeados . Para producir planchas de espuma de mayor espesor, la alta velocidad de flujo de la mezcla de reacción emergente de, ni mc ce, ur-? a ertura de pequeño tamaño en al menos una dirección, se reduce preferentemente, en particular de 1/5 a 1/100 de la velocidad de salida. La reducción de la velocidad de salida deberá tener lugar dentro de espacios que sean suficientemente cortos, tras la emergencia desde al menos una abertura dé pequeño tamaño en al menos una dirección, para cualquier liberación mayor del dióxido de carbono que no haya tenido lugar aun. La reducción de velocidad, con preferencia, tiene lugar en el intervalo de 0,01 segundos después de pasar a través de al menos una abertura de pequeño tamaño, más preferentemente en el intervalo de menos de 0,003 segundos y en particular en el intervalo de menos de 0,001 segundos. La reducción de velocidad se puede originar mediante el direccionamiento de la corriente de la mezcla reactiva que contiene e± dióxido ae carbono disueleo, emergente desde al menos una abertura de pequeño tamaño en sección transversal, en al menos una dirección sobre una superficie de impacto a la que se desvía la corriente en un ángulo de al menos 70°, con preferencia de alrededor de 90°. Al golpear la superficie de impacto, la alta velocidad del flujo lineal de la corriente dirigida, se destruye y cambia a un flujo altamente turbulento, esencialmente no direccional . La distancia de la superficie de impacto desde la salida de al menos la abertura de pequeño tamaño en sección transversal, puede ser menor de 2 cm, con preferencia menor de 1 cm, de modo que la reducción de flujo puede tener lugar en intervalos de tiempo cortos de acuerdo con la invención, tras la producción de las altas fuerzas de corte. El flujo altamente turbulento que prevalece en la mezcla reactiva tras golpear la superficie de impacto, se estabiliza con preferencia de manera particular antes de que tenga lugar cualquier liberación sustancial de dióxido de carbono disuelto. Se puede provocar la estabilización del flujo turbulento haciendo pasar el material a través de un tamiz de estabilización. En este caso, el tamiz cié est bilización deberá tener un área libre de paso suficientemente grande para que la mezcla de reacción contenedora de dióxido de carbono experimente una caída mínima de presión mientras pasa a través del tamiz de estabilización. En particular, el tamiz de estabilización deberá tener un área libre de sección transversal, es decir, una suma de las áreas de sección transversal de todos los pasos, que sea dé 5 a 100 veces mayor que el área total de sección transversal de al menos la abertura de pequeño tamaño de sección transversal, en al menos una dirección utilizada para producir las altas velocidades de corte. Los medios preferidos para la producción de la combinación particularmente preferida de etapas de acuerdo con la invención de
a) producción de altas velocidades de corte b) reducción de la velocidad de flujo, y c) estabilización del flujo de la mezcla, se pueden .disponer de la siguiente manera-. 1. Al menos la abertura de pequeño tamaño de sección transversal en al menos una dirección, es una hendidura. A continuación de ésta, se encuentra una cámara de reducción de flujo que posee un tamiz o una placa perforada que es paralela al paso a través de la hendidura. La cámara de reducción de flujo es, con preferencia, de tal tamaño que el tiempo medio de estancia en la cámara de reducción de flujo es menor de 0, l segundos, con preferencia menor de 0, 02 segundos, en particular entre 0,005 y 0,002' segundo. . Se utiliza un tamiz o placa perforada con un número de pasos de un. diámetro, cm preferencia, de alrededor de 0,1 mm, para producir las altas velocidades de corte. El tamiz de estabilización o la placa perforada para la estabilización del flujo, se dispone paralelo al tamiz o la placa perforada para la producción de altas velocidades de corte y a una distancia de menos de 2 mm, con preferencia de menos de 1 mm. El área libre de sección transversal, es decir, la suma de las secciones transversales de todos los pasos a través del tamiz para la producción de las velocidades de corte, puede estar entonces entre el 0,5 y el 5% del área del tamiz. El área libre de sección transversal del tamiz de estabili- zación puede ser, con preferencia, de al menos 5 veces, y con preferencia de 10 a 50 veces, el área libre 'de sección transversal del tamiz para la producción de las altas fuerzas de corte. El pequeño tamaño de sección transversal en al menos una dirección de al menos una abertura para la producción de las altas fuerzas de corte, la caída de presión cuando pasa a través de la abertura, la viscosidad de la mezcla reactiva y la alta velocidad de corte producidas, no son cantidades independientes. En particular, la caída de presión debe ser tal sue la presión de la mezcla reactiva antes de su paso a través de la abertura es superior a la presión de saturación del dióxido de carbono disuelto. Aunque es posible, en principio, asegurar una caída de presión adecuada mediante la reducción del pequeño tamaño de al menos un paso, existen restricciones tecnológicas con respecto al grado de reducción de este tamaño, en particular la tendencia de la abertura a bloquearse según se hace más pequeño el tamaño de la sección transversal . Por lo tanto, en lo que se refiere a la reducción del pequeño tamaño de la abertura, se prefiere de acuerdo con la invención que se dispongan en secuencia varios tamices o hendiduras con el fin de garantizar la mínima caída de presión requerida. Las diversas hendiduras o tamices se disponen tan próximas entre si que la despresurización esencialmente completa tiene lugar dentro de un período menor de 10"3 segundos, con preferencia menor de 10"4 segundos . Los pasos se han diseñado, con preferencia, para que sean del tipo que se ensancha en forma de boquilla por el lado de salida, de modo que el flujo de mezcla reactiva se extiende a lo largo del contorno de la boquilla y se despliega. Esto significa que se evitan los espacios muertos de flujo entre los tamices o las placas perforadas y que se evitan grandes desviaciones del tiempo medio de estancia entre los tamices o las placas perforadas. Para evitar el bloqueo de al menos una abertura para la producción de las altas fuerzas de corte, ' se puede adaptar un tamiz entre la salida de la cámara mezcladora y al menos un paso, sobre el que se atrapan las partículas sólidas arrastradas hacia afuera de la cámara mezcladora con el material reactivo. El tamaño de malla del "tamiz de limpieza" no deberá ser al menos sustancialmente mayor que el tamaño pequeño de sección transversal de al menos una abertura para la producción de altas fuerzas de corte. El área libre de sección transversal del tamiz, es decir, la suma de las áreas de sección transversal de toda la malla del tamiz, deberá ser suficientemente grande como para que la caída de presión cuando pasa a través del tamiz de limpieza sea despreciable, es decir, menor de 1 bar. Para evitar el bloqueo del tamiz de limpieza durante un período prolongado de trabajo de la unidad, es también posible que el tamiz de limpieza sea sustituido de forma periódica o continua durante la actuación de la unidad. A este objeto, es posible disponer un cartucho transversalmente a la línea su^ aliment la mezcla reactiva desde la salida de la cámara mezcladora hasta el dispositivo de espumación, y para que el tamiz de limpieza se desenrolle desde un rodillo del cartucho, pase por medio de cierres herméticos deslizantes hacia y fuera de la línea de alimentación, y se arrolle en un segundo rodillo. Los rodillos dispuestos a cada lado de la línea de alimenta-ción, pueden estar encapsulados, y las cápsulas individuales rellenas con un líquido, tal como por ejemplo un poliol, bajo la misma presión que la que prevalece en la línea de alimentación, de modo que prevalezca esencialmente la misma presión a ambos lados de los cierres herméticos deslizantes. La invención se explica con mayor detalle en lo que sigue, con ayuda de las Figuras anexas: La Figura 1 muestra el principio de las etapas del procedimiento de acuerdo con la invención; La Figura 2 muestra un primer dispositivo de acuerdo con la invención, para la producción de altas fuerzas de corte en una hendidura, y la reducción de la velocidad de flujo de la mezcla reactiva, por medio de una superficie de impacto; La Figura 2a muestra una vista en perspectiva del dispositivo de acuerdo con la Figura 2; La Figura 3 muestra una realización perfeccionada del dispositivo de acuerdo con la Figura 2; La Figura 4 muestra un dispositivo de acuerdo con la Figura 2, en el que se ha previsto un tamiz adicional de estabilización;
La Figura 5 muestra un dispositivo de acuerdo con la invención, con una placa perforada para la producción de altas velocidades de corte, y un tamiz que se utiliza simultáneamente como superficie de impacto y para la estabilización del flujo; La Figura 5a muestra un detalle aumentado de la realización conforme a la Figura 5; La Figura 5b muestra una versión correspondiente a la Figura 5a, pero con un contorno preferido para los pasos,- La Figura 6 muestra un dispositivo de acuerdo con la invención, con una anchura de hendidura variable,- La Figura 7 muestra el proceso principal para la preparación de planchas de espuma, utilizando un disposi-tivo de producción de espuma de acuerdo con la Figura 6;
La Figura 8 muestra una realización alternativa del dispositivo de acuerdo con la invención, conforme a la
Figura 7, con una hendidura ajustable neumáticamente; La Figura 8a muestra una segunda vista del disposi-tivo de acuerdo con la Figura 8; La Figura 9 y la Figura 9a, muestran secciones a través de varios dispositivos de espuma de acuerdo con la Figura 5, integrados en un depósito,- Las Figuras 10, 10a, 10b y 10c muestran un chasis con dos dispositivos de espuma de acuerdo con la Figura
, en los que el área efectiva de la placa perforada se ha diseñado para que sea variable de forma continua. La Figura l muestra diagramas esquemáticos de cuatro estados I, II, III y IV de la mezcla reactiva. Tras mezclar los componentes de la mezcla reactiva en un aparato mezclador adecuado, la mezcla entra en una cámara de distribución indicada mediante la pared 1. Entonces se encuentra en el estado I, a una presión que es mayor que o al menos igual a la presión de saturación del dióxido de carbono disuelto. La presión de saturación de dióxido de carbono, para un contenido de dióxido de carbono del 3%, es de alrededor de 7,5 bares. La presión en la cámara de distribución en el estado I es por tanto mayor que o igual a 7,5 bares. Esta puede ser, por ejemplo de 8 a 12 bares. La pared 1 de la cámara de distribución posee una abertura 2 con una dimensión d pequeña de sección transversal en al menos una dirección. Por el otro lado de la abertura 2, prevalece una presión PIT, la cual es menor que la presión de saturación del C02 disuelto, con preferencia aproximadamente a la presión atmosférica de 1-2 bares absolutos. Debido a la diferencia de presión entre los dos lados de la abertura 2, la mezcla reactiva se fuerza á través de la abertura con la producción de las altas fuerzas de corte. A la salida de la abertura 2, se ha representado el perfil V0 de velocidad en el momento t0 de la ;ae¿cla reactiva emergente desde la abertura 2 a través de la dimensión d (estado II) . En un intervalo de tiempo corto, durante el que no se libera aun esencialmente dióxido de carbono de la mezcla reactiva, supersaturada ahora con dióxido de carbono, la corriente de mezcla reactiva que emerge de la abertura 2 se vuelve mediante un ángulo como el que se indica mediante la flecha 3 funcional y se reduce la velocidad, donde la mezcla reactiva que contiene aun dióxido de carbono disuelto se convierte en el estado III, el cual se ha dibujado en forma de perfil vx esquemático de velocidad sobre la anchura del flujo de la mezcla reactiva en el momento t1 tras ser desviado. Finalmente, en el estado IV, el dióxido de carbono disuelto se libera con la formación de burbujas. La Figura 2 muestra una sección a través del dispositivo para la producción de espuma de acuerdo con la invención, el cual se ha representado en la Figura 2a. La mezcla reactiva se introduce en la cámara 11 extendida de distribución, desde la cabeza mezcladora (no representada) a través del conducto 10. La abertura de pequeña dimensión tiene forma de hendidura 12 extendida en ángulos rectos con respecto al plano del dibujo de la Figura 2. Una corriente de mezcla reactiva en forma de lámina, indicada mediante la flecha II, emerge desde la hendidura 12 en ángulos rectos con respecto al plano del dibujo y golpea sobre la superficie 13 de impacto que se enfrenta a la hendidura 12. La alta velocidad de flujo del material reactivo se reduce con ello en turbulencia. El volumen de la cámara 14 de desviación se selecciona de modo que el tiempo de permanencia en la mima de la mezcla reactiva es tal que el dióxido de carbono no se libera aun esencialmente durante este tiempo. Solamente después de que emerja la mezcla reactiva desde el volumen 14 de desviación, se libera el dióxido de carbono de la misma con la formación de espuma 15. Una reducción turbulenta perfeccionada de la alta velocidad de salida del material reactivo desde la hendidura 12 se consigue cuando se proporcionan los bordes 16 y 17 colindantes de la cámara 14 de desviación de acuerdo con la Figura 3. Por otra parte, el dibujo conforme a la Figura 3 corresponde a aquel conforme a la Figura 2. La Figura 4 muestra un dispositivo de formación de espuma de acuerdo con la invención, en el que la cámara 14 de desviación está restringida por medio de una placa 18 perforada a modo de elemento de estabilización del flujo. La Figura 5 muestra un dispositivo que es análogo al de las Figuras precedentes, en el que se proporciona una placa 22 perforada como elemento para la producción de altas velocidades de corte. Se utiliza el tamiz 18 de estabilización, como se muestra en la Figura 5a, la cual es un detalle "A" aumentado de la Figura 5, tanto como superficie de impacto como para la estabilización del flujo de la mezcla reactiva. La Figura 5b muestra el despliegue del flujo de material debido al contorno ensanchado del lado de salida de los pasos. La Figura 6 muestra un dispositivo para la producción de espuma de acuerdo con la invención con simetría circular, con una hendidura 12 anular para la producción de altas velocidades de corte. El límite superior de la hendidura 12 anular está formado por un cuerpo 30 central que está circundado por una cámara 11 circular de distribución. La cámara 11 circular se sella herméticamente contra el alojamiento 35 por medio de un pistón 32 conectado al cuerpo 30 central. El pistón 32 puede moverse verticalmente para ajustar la anchura de la hendidura 12 anular mediante la introducción de un líquido 34 hidráulico en el espacio 31 por encima del pistón 32. El pistón 32 puede estar también provisto de un pistón 33 de guía para evitar que el pistón 32 se incline en el alojamiento 35. La Figura 7 muestra una unidad para la producción de planchas de espuma. El componente 41 de poliol, el componente 42 de isocianato y otros agentes auxiliares y aditivos se suministran al aparato 40 mezclador a través de una tubería 43. El componente 41 de poliol contiene con preferencia dióxido de carbono disuelto bajo presión. Desde el aparato 40 mezclador, los componentes ya mezclados se introducen en la cámara 11 de distribución del dispositivo 44 de formación de espuma. La unidad 44 de formación de espuma mostrada como ejemplo corresponde al dibujo de acuerdo con la Figura 6. La espuma 15 gue emerge desde el dispositivo 44 de formación de espuma se deposita sobre una película 51 inferior de laminación que se mueve hacia afuera desde el dispositivo 44 de formación e espuma sobre una cinta 50 transportadora. Además, se puede proporcionar una película 52 superior de laminación desde la parte de arriba. La Figura 8 contiene una propuesta alternativa de dispositivo de formación de espuma de acuerdo con la invención, con una hendidura extendida ajustable. En este caso, la superficie límite de la hendidura 12 está formada por un tubo 80 de polímero elástico que se puede expahsionar neumática o hidráulicamente para ajustar la hendidura 12. La Figura 8a muestra una sección A-A a través de la Figura 8. La Figura 8 representa una sección B-B a través de la Figura 8a. Las Figuras 9 y 9a muestran una sección transversal y una sección longitudinal a través de un dispositivo de espuma de acuerdo con ia invención, en el que los dispositivos a, b, c y d, como se muestra en principio en la Figura 5, están integrados en forma de chasis en un soporte 61 de forma esencialmente cilindrica. El soporte 61 está dispuesto de modo que puede girar alrededor de un eje en una jaula 62 cilindrica. La jaula 62 cilindrica posee una abertura 63 a lo largo de una línea de la envoltura, paralela al eje a través del cual puede emerger la espuma de-;de el dispositivo particular de espumación que esté en funcionamiento. Además, 'el canal 11 de distribución asociado al dispositivo particular de espumación en funcionamiento (en el dibujo, el dispositivo a de espumación) , se llena de mezcla reactiva a través del conducto 10 de alimentación que pasa hacia la jaula 62. Además, los conductos 64 de alimentación están provistos al menos de uno de los dispositivos que no están en funcionamiento (b, c y/o d) , que se incluyen en la jaula 62, y suministrándose líquido de limpieza a través de los mismos. Se han previsto canales 65 corres-pondientes de descarga para el líquido de limpieza. El depósito de dispositivo de espumación mostrado en las Figuras 9 y 9a permite que el dispositivo de espumación se cambie en el tiempo más corto posible durante el funcionamiento, en raso de q?e la placa 22 perforada del dispositivo de espumación en funcionamiento se bloquee mediante partículas extrañas de la mezcla reactiva de poliuretano' o por el poliuretano que se ha endurecido sobre la pared del conducto y después se ha despegado. El líquido de aclarado (normalmente poliol) , se hace pasar con preferencia en dirección opuesta (en comparación con la mezcla reactiva durante el proceso de espumación) a través del dispositivo de espumación que no esté en funcionamiento . Con el fin de conseguir la "espumación" de los estados operacionales y el "enjuagado con líquido de limpieza", podría ser suficiente proporcionar un depósito con sólo 2 dispositivos de espumación. No obstante, de acuerdo con la invención, se integran con preferencia de 4 a 12 dispositivos en un chasis, en el que los dispositivos de espumación difieren con respecto al diámetro de los orificios de las placas 18 y 22 perforadas y/o al número de orificios (área libre de paso) , habiéndose diseñado pares de dispositivos de espumación que son idénticos. En este sentido, un dispositivo de espumación adaptado de manera óptima puede ser seleccionada para la mezcla reactiva particular (viscosidad, temperatura, contenido de dióxido de carbono) al comienzo de la operación y a continuación, se puede llevar a cabo la expansión alternativamente con éste y con el dispositivo de espumación que sea idéntico. La Figura 9 indica que se pueden construir separadores 66 entre las placas 22 y 18 perforadas, a modo de diafragmas que restringen la sección transversal efectiva de las placas 18 y 22 perforadas. En la realización representada, la sección transversal efectiva de los dispositivos c y d de espumación, se reduce en comparación con los dispositivos a y b de espuma por medio de los diafragmas 66. La sección transversal efectiva de la placa 22 perforada puede estar comprendida, típicamente, entre 3 y 15 mm (tamaño de sección transversal de acuerdo con la Figura 9), y la extensión longitudinal de la placa 22 perforada puede estar comprendida entre 150 y 800 mm (tamaño longitudinal de acuerdo con la Figura 9a) . Las Figuras 10 y 10a muestran un chasis de dispositivos de espumación de acuerdo con la invención, análogo a las Figuras 9 y 9a, en el que solamente se han propor-cionado dos dispositivos a y b de espumación. El suministro 10 de mezcla reactiva no tiene lugar a través de la cabeza de la jaula 62 cilindrica, en contraste con la realización de la Figura 9a, sino en la mitad de la dimensión longitudinal de la jaula cilindrica de modo que la vía de flujo de la mezcla reactiva en el canal 11 de distribución se extiende solamente sobre la mitad de la dimensión longitudinal de la jaula cilindrica. De acuerdo con la invención, el separador 66 entre las placas 22 y 18 perforadas se ha diseñado de modo que sea un diafragma ajustable de manera continua en la realización de acuerdo con las Figuras 10 y lüa, de modo que las áreas efectivas de las placas 22 y 18 perforadas se puedan modificar de forma continua. Esto se explica con más detalle en las Figuras 10b y 10c. La Figura 10b muestra una sección B-B a través del diagrama de acuerdo con las Figuras 10 y 10a de modo que se pueda ver el diafragma 66 (tras la extracción de la placa 18 perforada) . El separador 66 entre las placas 18 y 22 perforadas consiste en 3 secciones, 66a, ? b y ¿¡6c que cubren la placa 22 perforada en el diagrama de la Figura 10b excepto para la sección transversal efectiva visible. Las láminas 66a y 66c separadoras se encuentran fijas en su posición. Estas se atornillan contra el cuerpo 61 cilindrico junto con las placas 22 y 18 perforadas y toman la presión de la mezcla reactiva sobre la placa 22 perforada. La sección ajustable del diafragma, la 66b, y la placa 66a separadora poseen superficies 69 deslizantes en forma de diente de sierra que desplazan el borde 70 de diafragma del diafragma 66b transversalmente sobre la placa 22 perforada cuando se mueve en la dirección de la flecha 71. El diafragma 66b posee extensiones que se pueden mover y que se proyectan hacia afuera del cuerpo 61 cilindrico en el ángulo de las superficies 69 deslizantes y que se conectan al tornillo 7?. El tornillo 73 está guiado en el interior de una cubierta 72 y se puede mover en la dirección de la flecha 71 por medio de la tuerca 74. Las láminas 66a y 66c separadoras pueden tener un espesor de 0,5 a 4 mm, con preferencia de 1 a 2 mm, de acuerdo con la invención. El diafragma 66b móvil posee con preferencia un espesor que es de 0,01 a 0,05 menor que aquel. El proceso de espumación se inicia, con preferencia, con la mayor área efectiva posible de la placa 22 perforada y según avanza, el área efectiva de la placa 22 perforada se reduce de manera continua hasta que se obtiene una estructura óptima de espumación. Eiemplo Se utiliza una unidad de acuerdo con la Figura 7 para la producción de espuma de poliuretano. La velocidad de la cinta transportadora es de 7 m/minuto. La anchura de la cinta transportadora e de 2 m, la distancia entre la película 52 superior de laminación y la película 51 inferior de laminación es de 1,2 m. En lugar del dispositivo 44 de formación de espuma, se utiliza un dispositivo de formación de espuma de acuerdo con la Figura 5. Cada una de las placas 22 y 18 perforadas formaban un área no cubierta por pestañas y soportes de 1,3 cm de anchura y 70 cm de longitud. El espesor de las placas perforadas fue,' en cada caso, de 0,2 mm. La placa 22 perforada presentaba 256 perforaciones por cm2, cada una de las cuales tenía un diámetro de 0,1 mm por el lado de entrada, ensanchándose hasta aproximadamente 2,5 veces el diámetro en la dirección de flujo. El área libre de flujo a través de todas las perforaciones era de 1,82 cm2. La distancia entre la placa 18 perforada (rejilla de es ilizador.í y ."!,-» c-.22 perforada era de 1 mm. Esta tenía 3000 orificios por cm3, cada uno de los cuales tenía un diámetro de 0,1 mm por el lado de entrada que se ensanchaba hasta 2,5 veces el diámetro.
En el aparato 40 mezclador (Figura 7) se produjo una mezcla reactiva expandible de la siguiente composición: 100 partes en peso de un poliol de poliéter con un índice de OH de 45, que contenía el 85% en peso de unidades de óxido de propileno y el 15% en peso de unidades de óxido de etileno, iniciado con trimetilolpropano, 4,2 partes en peso de agua, 4,0 partes en peso de C02, 1,3 partes en peso de un estabilizador de silicona, 0,15 partes en peso de un catalizador amina, 0,16 partes en peso de octoato de estaño, y 50 partes en pes? de toxuiien diisocianato 80/20. El poliol, el agua y el C02 líquido, se pre-mezcla-ron en un mezclador estático a 70 bares, la presión de la mezcla se redujo a 15 bares y se introdujo a través de la línea 41 de alimentación en el aparato 40 mezclador, en el que se mezcló con el isocianato y con los otros aditivos . La presión a la salida hacia la cámara mezcladora fue de 11 bares. Se transportaron 270 kg de mezcla reactiva por- minuto. La velocidad de corte según pasa la mezcla a través de la placa 22 perforada (Figura 5) se calculó que era de 1, 3.10s/segundo. La mezcla reactiva espumaba según salía del dispositivo de formación de espuma, en forma de espuma estable, transportadora. Solamente , *• «nta de avance ddeessddee ßel, punto de d °S en sen«<Jo transportadora i. „-„ la cil»ta ' •la espuma comenzá a _,? — - - con e- isocian ; — -- * - ™. se alcanzó la máxim, , alrededor de ?2 máxima altura de i. plancha Se obtuvo una piancha de e ? ' 2 ^ densidad de ?6 i s m3 t ? espuma co una (1 ^Srm3. La espuma ers ? tenía de 16 a 19 P°r° abie"° y 19 poros por cm. Esta Sß libre de espaci entraba ue espacios vacío»? T, * diámetros mayores de 2 mm. P°r°S C°n Se hace constar que con relación a esta fecha, el meejor método conocido por la solicitante para llevar a la Práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención. Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes: