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WO2002004190A1 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen von schaumstoffen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum herstellen von schaumstoffen Download PDF

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Publication number
WO2002004190A1
WO2002004190A1 PCT/EP2001/007214 EP0107214W WO0204190A1 WO 2002004190 A1 WO2002004190 A1 WO 2002004190A1 EP 0107214 W EP0107214 W EP 0107214W WO 0204190 A1 WO0204190 A1 WO 0204190A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
line
blowing agent
mixer
reaction
jump
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2001/007214
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hans-Michael Sulzbach
Ferdinand Althausen
Reiner Raffel
Martin Schamberg
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hennecke GmbH
Original Assignee
Hennecke GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hennecke GmbH filed Critical Hennecke GmbH
Priority to AU2001283887A priority Critical patent/AU2001283887A1/en
Publication of WO2002004190A1 publication Critical patent/WO2002004190A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C44/00—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles
    • B29C44/34—Auxiliary operations
    • B29C44/3442—Mixing, kneading or conveying the foamable material

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for producing foams from at least two reacting liquid reaction components, wherein at least one of these reaction components powdery, fibrous or fine-grained additives and at least one of these reaction components admixed with a blowing agent which changes from the liquid to the gaseous state in the event of a corresponding pressure jump become.
  • foams in particular from polyurethane, by reacting polyol with isocyanate.
  • the blowing agents for cell formation are those which are in a liquid state under the appropriate pressure, but which, when relaxed, change to a gaseous state as a result of a pressure jump of a corresponding height and are then available as cell gas when the reaction mixture is foamed.
  • Carbon dioxide in particular has proven its worth in terms of environmental compatibility.
  • a discharge device arranged behind the reaction mixer and designed accordingly serves to generate the pressure jump or the necessary relaxation.
  • sieves with a suitable mesh size, perforated plates, splitting elements, sintered metal plates, ball beds or the like are suitable, i.e. Organs which exert such a pressure jump on the propellant-laden reaction mixture as it flows through, through which the propellant changes from the liquid to the gaseous state.
  • Such discharge organs have been launched on the market under the terms "Creamer” and "Lay-down device”.
  • the density of the liquid foam is further reduced by water added to the polyol component, which forms CO2 on reaction with isocyanate.
  • the invention preferably relates to the production of polyurethane foams from polyol and isocyanate, but is also for the production of others
  • Fine-grained additives usually consist of melamine, activated carbon, chalk, calcium carbonate, heavy spar; powdery e.g. from graphite powder, ammonium polyphosphate or recycled powder; fibrous preferably made of glass, aramid or plastics, in particular polypropylene fibers.
  • Suitable powdered fillers typically have grain sizes of approximately 10 to 50 ⁇ m. Fibrous fillers preferably have a diameter of 6 to 14 ⁇ m and a length of 100 to 200 ⁇ m. It has been shown that such
  • fillers are preferably used in an amount of 10 to 40% by weight, based on the finished foam, i.e. that the polyol filler dispersion has between about 20 and 50 wt .-% filler.
  • the fillers are preferably dispersed in the polyol component by means of conventional stirrers and dispersers with conveyance into or into the storage tank.
  • the storage tank is preferably stirred to prevent the fillers from settling.
  • the same reaction component serves as a carrier for the additive and blowing agent.
  • reaction component loaded with additive is diluted again by adding the liquid blowing agent.
  • one branch of a reactant additive and the other branch of blowing agent can also be mixed in, and then both loaded branches of the reactant are premixed with one another before they are mixed with the second reactant.
  • One branch of the reactant can also be loaded with aggregate and the other branch with blowing agent, but then the two are loaded Branches of the reaction component are fed separately to the second reaction component and mixed therewith.
  • the addition of the additives and the blowing agent can be better controlled because they are not fed into the same component stream.
  • additive and / or blowing agent can be carried out online during production, it is preferred to generate a batch (storage tank) beforehand from the reaction component and additive.
  • the pre-dispersion presented or generated online in the storage tank is then subjected to agglomerate cleavage by means of high shear rates and, if necessary, impact forces.
  • the agglomerate clump rank takes place on-line during the supply of the dispersion to the main mixer and / or in the "conditioning mode" in a circulation line from the storage tank and back into it.
  • the agglomerate clump is at least on-line, possibly additionally in the "conditioning mode".
  • the shear rates to which the pre-dispersion is subjected during the agglomerate cleavage are preferably more than 10 5 s -1 .
  • Shear rates above 3'10 5 s _1 are particularly preferred.
  • the shear rate is generated by providing at least one perforated orifice in the feed line to the main mixer and / or the circulation line, through which the pre-dispersion under a high admission pressure of preferably 20 to 150 bar, particularly preferably 30 to 80 bar, more preferably 30 up to 50 bar.
  • Shear rate in the sense of the invention is to be understood to mean 3 times the average passage speed of the dispersion divided by the radius of the pinhole.
  • the at least one pinhole preferably has a diameter of not less than 0.5 mm, preferably between 1 and 1.5 mm. With diameters above
  • perforated orifices are parallel, i.e. flowed through from the same form to be provided.
  • a perforated plate with 4 to 10 perforated screens with a diameter of 2 mm or with 10 to 25 perforated screens with a 1.5 mm diameter or with 25 to 50 perforated screens with 1 mm diameter.
  • two or three perforated plates can be used one behind the other in the direction of flow, since the pressure required to achieve a sufficient shear rate is smaller with a smaller aperture diameter.
  • two perforated screens are arranged opposite each other and flowed through in the opposite direction, so that the dispersion jets emerging from the perforated screens collide with one another.
  • Such apparatuses are known in principle, for example, from EP-A 685 544 and WO 01/05517 for droplet dispersion in coating production.
  • FIG. 3 shows an exemplary embodiment with feed of additive in a first polyol component and feed of the blowing agent in a second polyol component and subsequent premixing of both polyols
  • FIG. 4 shows an exemplary embodiment analogous to FIG. 3 with the difference that both polyols open separately into the mixer
  • FIG. 6 shows a further embodiment of the agglomerate crusher.
  • the device consists of a batch container 1, in which one
  • Storage container 2 via a line 4 provided with a pump 3 polyol and from a storage container 5 as an additive melamine via a with a metering
  • Snail 6 provided line 7 are introduced.
  • the batch is created using a Agitator 8 generated.
  • a line 9 opens, which leads via a metering pump 10, a shut-off valve 11, a filter 12, a mixer 13 and a pressure relief valve 14 into a main mixer 15 designed as an agitator mixer.
  • a circuit line 16 branches off in front of the shutoff valve 11 and leads back into the batch container 1 via a shutoff valve 17 and an agglomerate shredder 18 according to the invention.
  • a storage container 19 contains carbon dioxide as a blowing agent.
  • a line 20 leads from it via a pump 21 and opens into the line 9 between the filter 12 and the mixer 13.
  • a line 24 leads from a storage container 22 for isocyanate as the second reaction component via a metering pump 23 and opens into the main mixer 15 on. Inlets 25 for further additives are provided on the main mixer 15. The main mixer 15 is followed by an outlet element 26 which produces a jump in the propellant.
  • the device consists of a batch container 31, in which one
  • Storage containers 32 are introduced via a line 34 provided with a pump 33 polyol and from a storage container 35 as additive melamine via a line 37 provided with a metering screw 36.
  • the batch is generated by means of an agitator 38.
  • a line 39 opens from the batch container 31 and leads via a metering pump 40, an agglomerate chopper 41, a shut-off valve 42 and a filter 43 into a main mixer 44 designed as an agitator mixer.
  • the agglomerate shredder 41 can be adapted to different additives by means of a drain indicator 57 and a control device 58. Between the agglomerate shredder 41 and the shut-off valve 42, a circuit line 46 containing a shut-off valve 45 branches off from the line 39 and which flows into the
  • a storage container 47 contains carbon dioxide as a blowing agent.
  • a line 48 leads from it via a pump 49 and opens between a metering pump 50 and a mixer 51 into a line 52. This leads from a reservoir 53 for isocyanate and opens into the main mixer 44 via a throttle 54 arranged downstream of the mixer 51. Inlets 55 for further additives are provided on the main mixer 44.
  • the main mixer 44 is one Subsequent pressure jump in the blowing agent generating outlet member 56.
  • the pump 40 provides such a pressure that the dissolved carbon dioxide in the main mixer 44 does not change to the gaseous state and there is also a sufficiently large pressure difference above the agglomerate shredder for the agglomerate clump.
  • the device Before the start of production, the device is preferably operated for a few hours in the "conditioning mode" with the valve 42 and the valve 45 open and in the "on-line mode" during production with the valve 42 open and the valve 45 closed.
  • the device consists of a batch container 61, in which one
  • Storage containers 62 are introduced via a line 64 provided with a pump 63, and a first polyol is introduced from a storage container 65 as an additive melamine via a line 67 provided with a dosing screw 66.
  • the batch is generated by means of an agitator 68.
  • a line 69 opens out from the batch container 61, said line 69 via a metering pump 70, a shut-off valve 71, a filter 72
  • a circuit line 76 branches off before the shut-off valve 71, which leads back into the batch container 61 via a shut-off valve 77 and an agglomerate shredder 78. Carbon dioxide is contained as a blowing agent in a storage container 79.
  • a line 80 leads from it via a pump 81 and merges with a line 82, which leads via a metering pump 83 from a reservoir 84 for a second polyol.
  • the combined line 85 then leads via a mixer 86 and a throttle 87 between the filter 72 and the mixer 73 into the line 69.
  • a line 90 leads from a reservoir 88 for isocyanate via a metering pump 89 and opens into the main mixer 75.
  • the device consists of a batch container 101, into which a first polyol is introduced from a storage container 102 via a line 104 provided with a pump 103 and from a storage container 105 as an additive melamine via a line 107 provided with a metering screw 106.
  • the batch is generated by means of an agitator 108.
  • a line opens from the batch container 101
  • agglomerate shredder 111 which leads via a metering pump 110, an agglomerate chopper 111, a shut-off valve 112 and a filter 113 into a main mixer 114 designed as an agitator mixer.
  • the agglomerate shredder 111 can be adapted to different aggregates by means of a drain indicator 131 and a control device 132. Between agglomerate shredder 111 and shut-off valve
  • a circuit line 116 containing a shut-off valve 115 branches off from line 109, a circuit line 116 containing a shut-off valve 115, which leads back into the batch container 101.
  • a storage container 117 contains carbon dioxide as a blowing agent.
  • a line 118 leads from it via a pump 119 and merges with a line 120 to form a line 121.
  • the line 120 leads via a dose umpe 122 from a storage container 123 for a second polyol.
  • a mixer 124 and a throttle 125 are arranged in the combined line 121; it opens into the main mixer 114.
  • a line 127 discharging from a reservoir 126 for isocyanate flows into this main mixer 114 via a metering pump 128.
  • Inlets 129 for further additives are provided on the main mixer 114. It is followed by an outlet member 130 that produces a jump in the propellant.
  • the jump in pressure is designed by the choice of the flow cross-section of the discharge member 130 such
  • Fig. 5 shows an agglomerate shredder according to the invention, which consists of a transverse to
  • FIG. 6 shows an agglomerate shredder designed as an installation 602 in a pipe section 601, in which the respective opposing (preferably sharp-edged) Holes are provided through which the polyol filler dispersion is pressed so that the dispersion jets emerging from opposite holes collide with one another.

Landscapes

  • Polyurethanes Or Polyureas (AREA)

Abstract

Bei der Herstellung von Schaumstoffen aus fliessfähigen Reaktionskomponenten, welche einerseits mit einem pulvrigen, feinkörnigen oder faserigen Zuschlagstoff und andererseits mit einem Treibmittel beladen sind, welches beim Passieren eines einem (Haupt-)Mischer (15) nachgeordneten Austragsorgans (26) vom flüssigen in den gasförmigen Zustand übergeht, wird das Verstopfen dieses Austragsorgans (26) vermieden, indem mittels eines zwischen dem Eintrag des Zuschlagstoffes und dem Austragsorgan (26) angeordneten Agglomerat-Zerkleinerers (18) gebildete Agglomerate zerstört werden.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Schaumstoffen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Schaumstoffen aus mindestens zwei miteinander reagierenden flüssigen Reaktionskomponenten, wobei mindestens einer dieser Reaktionskomponenten pulvrige, faserige oder feinkörnige Zuschlagstoffe und mindestens einer dieser Reaktionskomponenten ein bei einem entsprechenden Drucksprung vom flüssigen in den gasförmigen Zustand übergehendes Treibmittel beigemischt werden.
Es ist hinlänglich bekannt, Schaumstoffe, insbesondere aus Polyurethan, durch Reaktion von Polyol mit Isocyanat herzustellen.
Als Treibmittel für die Zellbildung haben sich solche durchgesetzt, welche sich unter entsprechendem Druck in flüssigem Zustand befinden, aber bei ihrer Entspannung durch einen Drucksprung entsprechender Höhe in gasförmigen Zustand übergehen und sodann als Zellgas beim Aufschäumen des Reaktionsgemisches zur Verfügung stehen. Hier hat sich im Hinblick auf die Umweltverträglichkeit insbesondere Kohlendioxid bewährt. Zum Erzeugen des Drucksprunges bzw. der notwendigen Ent- Spannung dient ein hinter dem Reaktionsmischer angeordnetes, dementsprechend gestaltetes Austragsorgan. Als solches eignen sich Siebe mit geeigneter Maschengröße, Lochplatten, Spaltorgane, Sintermetallplatten, Kugelschüttungen oder dergleichen, d.h. Organe, welche auf das mit Treibmittel beladene Reaktionsgemisch beim Hindurchströmen einen solchen Drucksprung ausüben, durch welchen das Treibmittel aus dem flüssigen in den gasförmigen Zustand übergeht. Solche Aus- tragsorgane sind unter den Fachbegriffen „Creamer" und „Lay-down-device" im Markt eingeführt.
Derartige Verfahren zur Herstellung von Polyurethanschaum sind insbesondere in den EP-A 767 728, EP-A 777 564 und EP-A 794 857 beschrieben. Dabei wird in mindestens einer der Komponenten (Polyol, Isocyanat) 2 bis 6 Gew.-% CO2 ober- halb des Lösungsgleichgewichtsdruckes von typischerweise 6 bis 20 bar gelöst. Diese wird dann weiter unter Druck mit der anderen Komponente vermischt und durch eine engmaschige Siebplatte mit mehreren tausend Durchtrittsöffnungen von 0,1 bis 0,3 mm Durchmesser auf Normaldruck entspannt, wobei Flüssigschaum einer Rohdichte von 50 bis 120 kg/m3 (ohne Berücksichtigung von Füllstoffen) entsteht.
Üblicherweise wird die Dichte des Flüssigschaums durch in die Polyolkomponente gegebenes Wasser, das bei der Reaktion mit Isocyanat CO2 bildet, weiter reduziert.
Es hat sich gezeigt, dass diese einen Drucksprung verursachenden Austragsorgane häufig verstopfen, wenn mit Zuschlagstoffen in pulvriger, feinfaseriger oder feinkörniger Form beladene Reaktionskomponenten bzw. Reaktionsgemische verarbeitet werden. Dadurch wird das Austragen des mit Zuschlagstoff beladenen Reaktionsgemisches inhomogen, und insbesondere beim Auftragen auf eine nachgeordnete Unterlage, wie beim Blockschäumen oder bei der Plattenherstellung, erfolgt der Auftrag auf die Unterlage ungleichmäßig, wodurch natürlich ein(e) im Querschnitt inhomogener Block bzw. Platte entsteht. Vor allem kommt es zu Verstopfung der Siebplatten. Es wurde gefunden, dass Gehalte von Agglomeraten einer Abmessung von oberhalb 10 μm in einer Menge von weniger als 0,1 % bezogen auf Gesamt- Füllstoff prohibitiv für einen mehrstündigen Anlagenbetrieb sind.
Es besteht die Aufgabe, bei der Verarbeitung von mit Zuschlagstoffen und einem Treibmittel beladenen Reaktionsgemischen das erforderliche entspannende Austrags- organ vor Verstopfungen zu schützen.
Dies wird dadurch erreicht,
a) dass in mindestens eine der Reaktionskomponenten der Zuschlagstoff und das Treibmittel eingegeben und damit vermischt werden,
b) wobei das Treibmittel in flüssigem Zustand eingemischt wird, c) dass dieses mit Treibmittel beladene Reaktionsgemisch durch ein einen Drucksprung erzeugendes Austragsorgan ausgetragen wird, wobei der Drucksprung so eingestellt wird, dass das flüssige Treibmittel in den gasförmigen Zustand übergeht, und
d) dass sich gebildete Agglomerate aus Zuschlagstoff noch vor Erreichen des Austragsorgans zerkleinert werden.
Die Erfindung bezieht sich vorzugsweise auf die Herstellung von Polyurethan- Schaumstoffen aus Polyol und Isocyanat, ist aber auch für die Herstellung anderer
Mehrkomponenten-Schaumstoffe geeignet.
Feinkörnige Zuschlagstoffe bestehen in der Regel aus Melamin, Aktivkohle, Kreide, Calciumcarbonat, Schwerspat; pulvrige z.B aus Grafitpulver, A moniumpolyphos- phat oder Recyclingpulver; faserige vorzugsweise aus Glas, Aramid oder Kunststoffen, insbesondere aus Polypropylenfasern.
Geeignete pulverförmige Füllstoffe weisen typischerweise Korngrößen von etwa 10 bis 50 μm auf. Faserförmige Füllstoffe weisen vorzugsweise Durchmesser von 6 bis 14 μm und eine Länge von 100 bis 200 μm auf. Es hat sich gezeigt, dass derartige
Füllstoffe auch nach Mahlung und Siebung noch geringe Anteile grober Agglomerate aufweisen bzw. in Form adhäsiv gebundener, neu gebildete Agglomerate aufweisen, die zur Verstopfung der Austragsorgane mit Druckentspannung führen.
Füllstoffe werden erfindungsgemäß bevorzugt in einer Menge von 10 bis 40 Gew.-% bezogen auf den fertigen Schaum eingesetzt, d.h. dass die Polyol-Füllstoffdispersion zwischen etwa 20 und 50 Gew.-% Füllstoff aufweist.
Obwohl die Art der Zugabe der Zuschlagstoffe in eine der Reaktionskomponenten nicht unmittelbar mit der Zerkleinerung entstandener Zuschlagstoff-Agglomerate zusammenhängt, bieten sich mehrere Alternativen, welche eventuell im Einzelfalle nach Art der zu beladenden Reaktionskomponente oder des Zuschlagstoffes Vorteile bieten können. Solche Vorteile sind aber im wesentlichen nur empirisch ermittelbar.
Die Dispergierung der Füllstoffe vorzugsweise in der Polyolkomponente erfolgt mittels üblicher Rühr- und Dispergierapparate mit Förderung in den Vorratstank oder in diesem selbst. Der Vorratstank wird vorzugsweise gerührt, um ein Absetzen der Füllstoffe zu verhindern.
Gemäß einer ersten Durchführungsform des neuen Verfahrens dient die gleiche Reaktionskomponente als Träger für Zuschlagstoff und Treibmittel.
Dies hat den Vorteil, dass die mit Zuschlagstoff beladene Reaktionskomponente durch die Beigabe des flüssigen Treibmittels wieder verdünnt wird.
Alternativ wird eine der Reaktionskomponenten mit Zuschlagstoff und eine andere
Reaktionskomponente mit Treibmittel beladen.
Damit tritt eine direkte gegenseitige Einfmssnahme von Zuschlagstoff und Treibmittel aufeinander erst beim Vermischen der beiden unterschiedlich beladenen Reak- tionskomponenten miteinander auf. Eine solche späte Einfmssnahme ist aber ohne
Belang, da das Reaktionsgemisch sofort nach der Vermischung ausgetragen wird und aufschäumt.
Beispielsweise lassen sich auch einem Zweig einer Reaktionskomponente Zuschlag- stoff und dem anderen Zweig Treibmittel beimischen, und anschließend werden beide beladenen Zweige der Reaktionskomponente miteinander vorvermischt, bevor sie mit der zweiten Reaktionskomponente vermischt werden.
Es lässt sich auch ein Zweig der Reaktionskomponente mit Zuschlagstoff und der andere Zweig mit Treibmittel beladen, aber dann werden die beiden beladenen Zweige der Reaktionskomponente der zweiten Reaktionskomponente getrennt zugeführt und mit dieser vermischt.
Bei beiden Varianten lassen sich die Zugabe der Zuschlagstoffe und des Treibmittels besser steuern, weil sie nicht in den gleichen Komponentenstrom eingespeist werden.
Auch ist es möglich, neben Isocyanat als weitere Reaktionskomponenten zwei unterschiedliche Polyole einzusetzen und eine davon mit dem Zuschlagstoff zu beladen.
Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn eines der Polyole empfindlich ist.
Während man die Zugabe von Zuschlagstoff und/oder Treibmittel während der Produktion on-line betreiben kann, ist es bevorzugt, vorher ein Batch (Vorratstank) aus Reaktionskomponente und Zuschlagstoff zu erzeugen.
Erfindungsgemäß wird nun die in dem Vorratstank vorgelegte oder on-line erzeugte Vor-Dispersion einer Agglomeratzerklemerang mittels hoher Schergeschwindigkeiten und gegebenenfalls Prallkräften unterzogen.
Erfindungsgemäß erfolgt die Agglomeratzerklemerang on-line während der Zuführung der Dispersion zum Hauptmischer und/oder im "Konditioniermodus" in einer Zirkulationsleitung vom Vorratstank und in diesen zurück.
Bevorzugt ist die Agglomeratzerklemerang zumindest on-line, gegebenenfalls zusätzlich im "Konditioniermodus".
Die Schergeschwindigkeiten, denen die Vor-Dispersion während der Agglomeratzerklemerang unterzogen werden, betragen vorzugsweise mehr als 105 s_1.
Besonders bevorzugt sind Schergeschwindigkeiten oberhalb 3'105 s_1. Die Schergeschwindigkeit wird dadurch erzeugt, dass in der Zuleitung zum Hauptmischer und/oder der Zirkulationsleitung mindestens eine Lochblende vorgesehen ist, durch die die Vor-Dispersion unter einem hohem Vordruck von vorzugsweise 20 bis 150 bar, insbesondere bevorzugt 30 bis 80 bar, weiter bevorzugt 30 bis 50 bar, gepresst wird.
Höhere Drücke sind nicht unschädlich, im Sinne der Agglomeration sogar anzustreben, aber technisch nur unter hohem Aufwand zu realisieren.
Unter Schergeschwindigkeit im Sinne der Erfindung soll die 3-fache mittlere Durchtrittsgeschwindigkeit der Dispersion dividiert durch den Radius der Lochblende verstanden werden.
Die mindestens eine Lochblende hat vorzugsweise einen Durchmesser von nicht unter 0,5 mm, vorzugsweise zwischen 1 und 1,5 mm. Bei Durchmessern oberhalb
2 mm können bei den bevorzugten Drücken die erfindungsgemäßen hohen Schergeschwindigkeiten nicht erreicht werden. Bei Lochblenden-Durchmessern unter 0,5 mm besteht das Risiko der Verstopfung.
Zur Gewährleistung technischer Durchsatzmengen sind mehrere Lochblenden parallel, d.h. von demselben Vordruck aus durchströmt, vorzusehen. So ist es beispielsweise für eine Durchsatzmenge von 100 1/min Polyol-Füllstoffdispersion zweckmäßig, eine Lochplatte mit 4 bis 10 Lochblenden von 2 mm Durchmesser oder mit 10 bis 25 Lochblenden mit 1,5 mm Durchmesser oder mit 25 bis 50 Loch- blenden mit 1 mm Durchmesser vorzusehen.
Erlaubt die Art des eingesetzten Füllstoffs Lochblendendurchmesser im unteren erfindungsgemäßen Bereich, ohne dass die Lochblenden verstopfen, können zwei oder drei Lochplatten in Strömungsrichtung hintereinander eingesetzt werden, da der erforderliche Druck zur Erzielung einer ausreichenden Schergeschwindigkeit bei kleinerem Lochblendendurchmesser geringer ist. Nach einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden je zwei Lochblenden gegenüber angeordnet und in entgegengesetzter Richtung durchströmt, so dass die aus den Lochblenden austretenden Dispersionsstrahlen aufeinander prallen. Derartige Apparate sind prinzipiell beispielsweise aus der EP-A 685 544 und der WO 01/05517 zur Tröpfchendispergierang bei der Lackherstellung bekannt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Ausführangsbeispiel mit Einspeisung von Zuschlagstoff und Treibmittel in die gleiche Reaktionskomponente,
Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel mit Einspeisung von Zuschlagstoff in die eine und von Treibmittel in die andere Reaktionskomponente,
Fig. 3 ein Ausführangsbeispiel mit Einspeisung von Zuschlagstoff in eine erste Polyolkomponente und Einspeisung des Treibmittels in eine zweite Polyol- komponente und anschließende Vorvermischung beider Polyole,
Fig. 4 ein Ausführangsbeispiel analog Fig. 3 mit der Abweichung, dass beide Polyole getrennt in den Mischer münden,
Fig. 5 zeigt die Ausfuhrungsform des Agglomerat-Zerkleiners,
Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform des Agglomerat-Zerkleiners.
In Fig. 1 besteht die Vorrichtung aus einem Batchbehälter 1, in welchen aus einem
Vorratsbehälter 2 über eine mit einer Pumpe 3 versehene Leitung 4 Polyol und aus einem Vorratsbehälter 5 als Zuschlagstoff Melamin über eine mit einer Dosier-
Schnecke 6 versehene Leitung 7 eingeführt werden. Das Batch wird mittels eines Rührwerkes 8 erzeugt. Vom Batchbehälter 1 mündet eine Leitung 9 aus, welche über eine Dosierpumpe 10, ein Absperrventil 11, ein Filter 12, einen Mischer 13 und ein Druckbegrenzungsventil 14 in einen als Rührwerksmischer ausgebildeten Hauptmischer 15 führt. Vor dem Absperrventil 11 zweigt eine Kreislaufleitung 16 ab, welche über ein Absperrventil 17 und einen erfindungsgemäßen Agglomerat-Zer- kleinerer 18 in den Batchbehälter 1 zurückführt. In einem Vorratsbehälter 19 ist Kohlendioxid als Treibmittel enthalten. Von ihm führt eine Leitung 20 über eine Pumpe 21 ab und mündet zwischen dem Filter 12 und dem Mischer 13 in die Leitung 9. Von einem Vorratsbehälter 22 für Isocyanat als zweite Reaktionskomponente führt über eine Dosierpumpe 23 eine Leitung 24 ab und mündet in den Hauptmischer 15 ein. Am Hauptmischer 15 sind Einlasse 25 für weitere Additive vorgesehen. Dem Hauptmischer 15 ist ein einen Dracksprung im Treibmittel erzeugendes Auslassorgan 26 nachgeordnet.
In Fig. 2 besteht die Vorrichtung aus einem Batchbehälter 31, in welchen aus einem
Vorratsbehälter 32 über eine mit einer Pumpe 33 versehene Leitung 34 Polyol und aus einem Vorratsbehälter 35 als Zuschlagstoff Melamin über eine mit einer Dosierschnecke 36 versehene Leitung 37 eingeführt werden. Das Batch wird mittels eines Rührwerkes 38 erzeugt. Vom Batchbehälter 31 mündet eine Leitung 39 aus, welche über eine Dosierpumpe 40, einen Agglomerat-Zerkleinerer 41, ein Absperrventil 42 und ein Filter 43 in einen als Rührwerksmischer ausgebildeten Hauptmischer 44 führt. Der Agglomerat-Zerkleinerer 41 kann mittels eines Drackindikators 57 und einer Regeleinrichtung 58 an unterschiedliche Zuschlagstoffe angepasst werden. Zwischen Agglomerat-Zerkleinerer 41 und Absperrventil 42 zweigt von der Leitung 39 eine ein Absperrventil 45 enthaltende Kreislaufleitung 46 ab, welche in den
Batchbehälter 31 zurückführt. In einem Vorratsbehälter 47 ist Kohlendioxid als Treibmittel enthalten. Von ihm führt eine Leitung 48 über eine Pumpe 49 ab und mündet zwischen einer Dosierpumpe 50 und einem Mischer 51 in eine Leitung 52. Diese führt von einem Vorratsbehälter 53 für Isocyanat ab und mündet über eine dem Mischer 51 nachgeordnete Drossel 54 in den Hauptmischer 44. Am Hauptmischer 44 sind Einlasse 55 für weitere Additive vorgesehen. Dem Hauptmischer 44 ist ein einen Drucksprang im Treibmittel erzeugendes Auslassorgan 56 nachgeordnet. Die Pumpe 40 stellt einen solchen Druck zur Verfügung, dass das gelöste Kohlendioxid im Hauptmischer 44 nicht in den gasförmigen Zustand übergeht und femer über dem Agglomerat-Zerkleinerer eine für die Agglomeratzerklemerang hinreichend große Druckdifferenz herrscht. Die Vorrichtung wird vor Produktionsbeginn vorzugsweise bei geschlossenem Ventil 42 und geöffnetem Ventil 45 einige Stunden im "Konditioniermodus" gefahren und während der Produktion bei offenem Ventil 42 und geschlossenem Venteil 45 im "on-line-modus".
In Fig. 3 besteht die Vorrichtung aus einem Batchbehälter 61, in welchen aus einem
Vorratsbehälter 62 über eine mit einer Pumpe 63 versehene Leitung 64 ein erstes Polyol und aus einem Vorratsbehälter 65 als Zuschlagstoff Melamin über eine mit einer Dosierschnecke 66 versehene Leitung 67 eingeführt werden. Das Batch wird mittels eines Rührwerkes 68 erzeugt. Vom Batchbehälter 61 mündet eine Leitung 69 aus, welche über eine Dosierpumpe 70, ein Absperrventil 71, ein Filter 72, einen
Mischer 73 und eine Drossel 74 in einen als Rührwerksmischer ausgebildeten Hauptmischer 75 führt. Vor dem Absperrventil 71 zweigt eine Kreislaufleitung 76 ab, welche über ein Absperrventil 77 und einen Agglomerat-Zerkleinerer 78 in den Batchbehälter 61 zurückführt. In einem Vorratsbehälter 79 ist als Treibmittel Koh- lendioxid enthalten. Von ihm führt eine Leitung 80 über eine Pumpe 81 ab und vereinigt sich mit einer Leitung 82, welche über eine Dosierpumpe 83 von einem Vorratsbehälter 84 für ein zweites Polyol abführt. Die vereinigte Leitung 85 führt dann über einen Mischer 86 und eine Drossel 87 zwischen dem Filter 72 und dem Mischer 73 in die Leitung 69. Von einem Vorratsbehälter 88 für Isocyanat führt über eine Dosierpumpe 89 eine Leitung 90 ab und mündet in den Hauptmischer 75 ein.
An ihm sind Einlasse 91 für weitere Additive vorgesehen. Dem Hauptmischer 75 ist ein Austragsorgan 92 nachgeordnet. Der Dracksprang ist durch die Wahl des Durchströmquerschnittes des Austragsorgans 92 so ausgelegt, dass das Treibmittel vom flüssigen Zustand in den gasförmigen übergeht. In Fig. 4 besteht die Vorrichtung aus einem Batchbehälter 101, in welchen aus einem Vorratsbehälter 102 über eine mit einer Pumpe 103 versehene Leitung 104 ein erstes Polyol und aus einem Vorratsbehälter 105 als Zuschlagstoff Melamin über eine mit einer Dosierschnecke 106 versehene Leitung 107 eingeführt werden. Das Batch wird mittels eines Rührwerkes 108 erzeugt. Vom Batchbehälter 101 mündet eine Leitung
109 aus, welche über eine Dosierpumpe 110, einen Agglomerat-Zerkleinerer 111, ein Absperrventil 112 und ein Filter 113 in einen als Rührwerksmischer ausgebildeten Hauptmischer 114 führt. Der Agglomerat-Zerkleinerer 111 kann mittels eines Drackindikators 131 und einer Regeleinrichtung 132 an unterschiedliche Zuschlag- Stoffe angepasst werden. Zwischen Agglomerat-Zerkleinerer 111 und Absperrventil
112 zweigt von der Leitung 109 eine ein Absperrventil 115 enthaltende Kreislaufleitung 116 ab, welche in den Batchbehälter 101 zurückführt. In einem Vorratsbehälter 117 ist Kohlendioxid als Treibmittel enthalten. Von ihm führt eine Leitung 118 über eine Pumpe 119 ab und vereinigt sich mit einer Leitung 120 zu einer Leitung 121. Die Leitung 120 führt über eine Dosie umpe 122 von einem Vorratsbehälter 123 für ein zweites Polyol ab. In der vereinigten Leitung 121 sind ein Mischer 124 und eine Drossel 125 angeordnet; sie mündet in den Hauptmischer 114. Ausserdem mündet eine von einem Vorratsbehälter 126 für Isocyanat abführende Leitung 127 über eine Dosierpumpe 128 in diesen Hauptmischer 114. Am Hauptmischer 114 sind Einlasse 129 für weitere Additive vorgesehen. Ihm ist ein einen Dracksprung im Treibmittel erzeugendes Auslassorgan 130 nachgeordnet. Der Dracksprung ist durch die Wahl des Durchströmquerschnittes des Austragsorgans 130 so ausgelegt, dass das Treibmittel vom flüssigen Zustand in den gasförmigen übergeht.
Fig. 5 zeigt einen erfindungsgemäßen Agglomeratzerkleinerer, der aus einer quer zur
Strömungsrichtung der Polyol-Füllstoff-Dispersion angeordneten Lochplatte 504 mit (vorzugsweise scharfkantigen) Durchtrittslöchern 503 besteht, die in einem Rohrabschnitt 501, der gegebenenfalls erweitert sein kann (502), angeordnet ist.
Fig. 6 zeigt einen als Einbau 602 in einem Rohrabschnitt 601 ausgebildeten Agglomeratzerkleinerer, bei dem jeweils gegenüberliegende (vorzugsweise scharfkantige) Löcher vorgesehen sind, durch die die Polyol-Füllstoff-Dispersion gedrückt wird, so dass die aus gegenüberliegenden Löchern austretenden Dispersions-Strahlen aufeinanderprallen.

Claims

Patentansprtiche
1. Verfahren zum Herstellen von Polyurethan-Schaumstoffen aus mindestens zwei miteinander reagierenden flüssigen Reaktionskomponenten, wobei mindestens einer dieser Reaktionskomponenten pulvrige, faserige oder feinkörnige Zuschlagstoffe und mindestens einer dieser Reaktionskomponenten ein bei einem entsprechenden Dracksprung vom flüssigen in den gasförmigen Zustand übergehendes Treibmittel beigemischt werden, dadurch gekennzeichnet,
a) dass in mindestens eine der Reaktionskomponenten der Zuschlagstoff und/oder das Treibmittel eingegeben und damit vermischt werden,
b) wobei das Treibmittel in flüssigem Zustand eingemischt wird,
c) dass dieses mit Treibmittel beladene Reaktionsgemisch durch ein einen Dracksprung erzeugendes Austragsorgan (26, 56, 92, 130) ausgetragen wird, wobei der Dracksprung so eingestellt wird, dass das flüssige Treibmittel vom flüssigen in den gasförmigen Zustand über- geht, und
d) dass sich gebildete Agglomerate aus Zuschlagstoff noch vor Erreichen des Austragsorgans (26, 56, 92, 130) zerkleinert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Träger für Zuschlagstoff und Treibmittel die gleiche Reaktionskomponente dient.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Reaktionskomponenten mit Zuschlagstoff und eine andere der Reaktionskompo- nenten mit Treibmittel beladen wird.
4. Verfahren nach Ansprach 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass einem Zweig der Reaktionskomponente Zuschlagstoff und dem anderen Zweig Treibmittel beigemischt wird und dass anschließend beide beladenen Zweige der Reaktionskomponente zusammengeführt und gegebenenfalls miteinander vorvermischt werden, bevor sie mit der zweiten Reaktionskomponente vermischt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass einem Zweig der Reaktionskomponente Zuschlagstoff, dem anderen Zweig Treib- ittel beigemischt wird und dass die beiden beladenen Zweige der Reaktionskomponente der zweiten Reaktionskomponente getrennt zugeführt und mit dieser vermischt werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der beladenen Reaktionskomponenten durch Kreislauffüh- rang konditioniert wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Agglomeratzerklemerang dadurch erfolgt, dass in der den Füllstoff enthal- tenden Reaktionskomponente Schergeschwindigkeiten von oberhalb 105-s-1 erzeugt werden.
8. Vorrichtung zum Herstellen von Polyurethan-Schaumstoffen aus mindestens zwei miteinander reagierenden flüssigen Reaktionskomponenten, bestehend aus Vorratsbehältern (2, 5, 19, 22; 32, 35, 47, 53; 62, 65, 79, 84, 88; 102,
105, 117, 123, 126) für fließ- bzw. dosierfähige Reaktionskomponenten, Zuschlagstoff und Treibmittel sowie einem mit den Vorratsbehältern (2, 5, 19, 22; 32, 35, 47, 53; 62, 65, 79, 84, 88; 102, 105, 117, 123, 126) verbundenen und zu einem (Haupt-)Misc er (15; 44; 75; 114) führenden Leitungs- System, dadurch gekennzeichnet, a) dass in mindestens eine von einem der Reaktionskomponenten- Vorratsbehälter (2, 22; 32, 53; 62, 84, 88; 102, 123, 126) zum (Haupt-)Mischer (15; 44; 75; 114) führende Leitung (9; 39; 69; 109) eine vom Zuschlagstoff-Vorratsbehälter (5, 35, 65, 105) abführende Zuleitung (7/9; 37/39; 67/69; 107/109) und eine vom Treibmittel-
Vorratsbehälter (19; 47; 79; 117) abführende Leitung (20/9; 48/52; 80/85/69; 118/121) einmünden,
b) dass die Leitungen (9; 39, 52; 69, 85/69) für die beladenen Reaktions- komponenten in einen (Haupt-)Mischer (15; 44; 75; 114) münden,
c) dass dem (Haupt-)Mischer (15; 44; 75; 114) ein einen Dracksprung erzeugendes Austragsorgan (26; 56; 92; 130) nachgeordnet ist, wobei der Drucksprung so eingestellt ist, dass das Treibmittel aus dem flüssigen in den gasförmigen Zustand übergeht, und
d) dass zwischen der Einmündung der Zuleitung (5; 35; 65; 105) für Zuschlagstoff und dem Austragsorgan (26; 56; 92; 130) ein Agglomerat-Zerkleinerer (18; 41; 78; 111) angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach Ansprach 8, dadurch gekennzeichnet, dass in die von einem der Reäktionskomponenten- Vorratsbehälter (2; 62) zum (Haupt-)Mi- scher (15; 75) führende Leitung (4/9; 64/69) sowohl die Zuleitung (7; 67) für den Zuschlagstoff als auch die Zuleitung (20; 80/85) für das Treibmittel einmünden.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in die vom ersten Reaktionskomponenten- Vorratsbehälter (32; 102) zum (Haupt-)Mi- scher (44; 114) führende Leitung (39; 109) die Zuleitung (37; 107) für den Zuschlagstoff und in die vom zweiten Reaktionskomponenten- Vorratsbehäl- ter (53; 123) zum (Haupt-)Mischer (44; 114) führende Leitung (52; 120/121) die Zuleitung (47; 117) für das Treibmittel einmünden.
11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass dem Reaktionskomponenten-Vorratsbehälter (2; 32; 62; 102) der mit Füllstoff zu beladenden Reaktionskomponente ein Batchbehälter (1; 31; 61; 101) nachgeordnet ist, von welchem eine Leitung (9; 39; 69; 109) zu einem (Haupt-)Mischer (15; 44; 75; 114) führt, und dass von dieser Leitung (9; 39; 69; 109) eine Kreislaufleitung (16; 46; 76; 116) zum Batchbehälter (1; 31; 61; 101) zurückführt.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Agglomerat-Zerkleinerer (18; 78) in der Kreislaufleitung (16; 77) angeordnet ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Agglomeratzerkleinerer aus mindestens einer Lochblende mit einem
Durchmesser von 0,5 bis 2 mm besteht.
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