Método de control continuo del recuento de burbujas de espuma de poliuretano
Descripción general
 Se proporciona un método para controlar continuamente el número de burbujas durante la producción de espuma de poliuretano a partir de poliol, isocianato y agua. ] Poliol, un método de control continuo de recuento de células en las espumas de poliuretano preparadas a partir de isocianato y agua, en un método de mezclado de los componentes se realiza en la cabeza de mezcla con presión de inyección regulable y presión de la cámara de mezcla ajustable , Continuamente aumentando o disminuyendo el contenido de gas del isocianato antes de la inyección en el cabezal de mezcla.
Campo técnico
La presente invención es un poliol, un recuento celular de método de control continuo en la producción de espumas de poliuretano a partir de isocianato y agua, llevado a cabo en la cabeza se mezcla con una presión de cámara de mezcla ajustable y la mezcla de los componentes es la presión de inyección ajustable Está apuntando a un método de control continuo.
Antecedentes
Por el documento DE-2440022 Pat, desde la temperatura ambiente o reacción de curado en caliente y / o resinas de condensación, los métodos y aparato son conocidos para la fabricación de materiales aislantes y material de construcción de peso ligero, con lo cual el recipiente a presión La espuma se forma llenando la resina con la cantidad requerida de agente de soplado líquido en la resina y despresurizando la mezcla. Aquí, el llenado del propelente en la resina, el aumento de la interfaz gas / líquido es promovido por la omisión de montaje agitador móvil, con lo que la espuma se forma solamente medios mecánicos de la de un solo componente y un agente de soplado líquido . La espuma preformada se mezcla luego con el segundo componente. La producción de la espuma final se logra despresurizando y curando la mezcla.
La publicación de patente alemana 3920994 Pat son conocidos aparato mejorado mezcla de reacción para la producción de al menos dos componentes para la producción de espuma, donde al menos una línea de alimentación, el indicador de suministro de gas y el medidor de flujo volumétrico Tiene un dispositivo de suministro de gas equipado. Aquí, el dispositivo de suministro de gas se compone de un mezclador estático especial, y el suministro de gas es controlado por la válvula. También aquí, la producción de espuma se logra exclusivamente con la cantidad requerida de suministro de gas.
La espuma de poliuretano, en lugar de por el gas añadido o agente espumante líquido, el dióxido de carbono como propulsor de gas para producir un isocianato y el agua, el moldeo de la espuma se consigue, por cierto el isocianato y poliol en la Polyaddition ocurre. Mediante la variación de la presión de inyección del isocianato a la cámara de mezcla y / o presión en sí misma cámara de mezcla, es posible cambiar el número de burbujas era generalmente lejos. Para obtener una espuma porosa fina, aumente la presión de moldeo por inyección y reduzca la presión de la cámara de mezclado. Para obtener burbujas de aire gruesas, reduzca la presión de moldeo por inyección del isocianato y aumente la presión de la cámara de mezclado. Sin embargo, tales medidas son limitadas, en particular debido al problema de sellado que se produce en el eje de agitación. Además, estos ajustes no son reproducibles y siempre deben reutilizarse tanto como sea posible.
Otro procedimiento para producir espumas de poliuretano con más burbujas gruesas consiste en desgasificar el isocianato utilizado. Esto se lleva a cabo, por ejemplo, mediante un almacenamiento prolongado en un tanque de almacenamiento, preferiblemente a presión reducida. Lleva mucho tiempo y un gran espacio, y, en consecuencia, es un procedimiento caro costoso. La cantidad de gas disuelto en el isocianato es muy pequeño comparado con el dióxido de carbono producido, pero aparentemente actúa como un agente de nucleación de la burbuja (gas. Bubbles), lo que afecta el tamaño de las burbujas de espuma (celulares). Inmediatamente después de la fabricación, el isocianato incluye sólo ligeramente o no contiene un gas disuelto, absorbe cantidades variables de aire por disolución durante el almacenamiento y el transporte en el tiempo. Por lo tanto, el tanque de proceso del usuario, posiblemente resultando en cambios impredecibles de la cantidad de burbujas en la producción de espuma, hay una capa irregular de isocianatos con un cambio en la densidad del aire.
Tarea de solución
Un objeto de la presente invención, un poliol, durante la preparación de espumas de poliuretano a partir de isocianato y el agua es controlar continuamente el número de burbujas, y esta vez como la mezcla esperada de los componentes hasta ahora, la presión de inyección ajustable Con cabezales de mezcla con presiones de cámara de mezcla ajustables.
Solución
Ahora, este problema es haciendo que el contenido de gas del isocianato antes de la inyección en la cabeza de mezcla se aumenta o disminuye de forma continua, se ha encontrado para ser resuelto de una manera especialmente sencilla y bien de difícil. Preferiblemente, el aumento o la reducción del contenido de gas de tales isocianatos, llevaron a cabo a una sobrepresión ajustable o reducen cámara de flujo, los flujos de isocianato como una película delgada a través de la cámara de fluido. Particularmente preferido son por diseño como una centrífuga con una cámara anular de varios cámara coaxialmente fluídico, es llevar a cabo aumento o la disminución del contenido de gas del isocianato.
Tal resultado no podría predecirse con esta forma. Debido a que el líquido viscoso se desgasifica bajo vacío, cuando la superficie del líquido se incrementa Aunque tal ventilación se conoce mucho antes, mediante el aumento de la presión en las mismas condiciones Era inesperado que el gas también pudiera introducirse rápidamente en el líquido.
El aumento en la superficie también se puede lograr, por ejemplo, pulverizando un líquido. Bajo tales condiciones, era imposible llenar el líquido con gas. Cuando el isocianato flujo a través de la cámara de fluido en una película fina, tiempo de residencia y espesor de la película son, respectivamente, aunque afectan el llenado por desgasificación y gas, los buenos resultados más reproducibles mucho mejor.
En particular, cuando se diseña la cámara de flujo como una centrífuga con varias cámaras anulares coaxiales, se obtienen los mejores resultados. Dicha centrífuga se describe en Fat Sci. Technol. 90, 529 532. Originalmente fueron desarrollados para desgasificar líquidos y destruir espumas. Aquí, el líquido que se desgasifica se suministra a la central y pasa sobre o revertir cámara coaxial secuencial desde abajo. El gas liberado escapa, sale del respiradero y es succionado por la bomba de vacío. Bueno, sorprendentemente, se ha medido que el suministro de gas rápido y uniforme puede ocurrir también bajo las mismas condiciones. Otra ventaja de este aspecto del método, ya que el espesor de la película y el tiempo de residencia se varía variando la velocidad de la centrífuga, es que puede ser ventilado también varían incluso sobre una amplia gama de suministro de gas. Particularmente sorprendente, se puede ajustar de forma reproducible el grado de ventilación o de suministro de gas, por lo tanto, es el descubrimiento de que es posible decidir de antemano dentro de un rango relativamente estrecho de número burbujas antes de inicio de la producción. Durante la fabricación, el contenido de gas de la secuencialmente isocianato controlada principalmente por centrifugación de la presión de gas, se controla el número deseado de burbujas. presión de inyección y la presión de la cámara de mezcla, incluso todos los otros parámetros, tales como la velocidad de la centrífuga se mantiene constante, de acuerdo con las condiciones de fabricación deseadas. Por lo tanto, con el fin de obtener una espuma porosa particularmente áspero se desgasifica a presión de gas muy baja, por otro lado, se desgasificó en sobrepresión con el fin de obtener una espuma porosa particularmente bien.
Por lo tanto, el número de burbujas de control continuo de la presente invención por el contenido de gas del isocianato es simplemente monitoriza el número de burbujas, sólo es necesario modificar la desviación del número deseado de burbujas por los cambios adecuados en el contenido de gas. Básicamente, es posible medir el número de burbujas de forma automática o continua, por lo que estos valores medidos se pueden utilizar para ajustar automáticamente el contenido de gas.
Ni que decir tiene que el proceso de la invención se usa, por una parte, para los tipos más diversos de polioles y, por otra, para los isocianatos. Los ejemplos del isocianato, tolueno diisocianato (TDI) son entre otras cosas utilizadas, otro isocianato también puede ser usada en el método de la presente invención también.
Para aumentar o reducir el contenido de gas en el isocianato puede opcionalmente exactamente el flujo parcial material de la ventilando o suministro de gas utilizada, y un flujo principal, que no se cambia corriente parcial antes de entrar en la cámara de mezcla Mezclar uniformemente puede ser suficiente. Este aspecto, el número de burbujas forman un plan de medio para la fabricación a gran escala, sería uno de la selección en el caso de que debe ser ajustado para el contenido de gas de la gran cantidad de isocianato correspondiente. En el caso más simple, el aire puede usarse como un gas para el suministro de gas. Básicamente, sin embargo, también es posible suministrar gas o desgasificar usando un gas inerte tal como nitrógeno o dióxido de carbono.
Las ventajas del método de la invención más allá de los tratamientos del método previamente implementado son obvias. Por ejemplo, el costo de lotes incorrectos durante el inicio de la planta se reduce a solo un poco. Presumiblemente resultados reducción de los problemas de estanqueidad y la capacidad de producción como una amplia gama de los resultados en un mayor desgaste de la bomba de moldeo por inyección, ya no es necesario ajustar la presión de inyección y / o la presión de la cámara de mezcla. Dado que el control continuo de la presente invención funciona casi instantáneamente, si se monitoriza adecuadamente el número de burbujas, se evitarán otros lotes malos. Dado que el llenado de gas deseado se realiza independientemente del contenido de gas inicial, el cambio en el contenido de gas de la alimentación alimentada puede equilibrarse fácilmente. Por último, incluso durante la fabricación es posible variar en gran medida el número de burbujas, sin interrumpir por ello la producción, pueden servir los mismos requisitos de varios clientes relativamente en forma de pequeños lotes con respecto al número de burbujas Tu puedes
Finalmente, de acuerdo con la invención, incluso es posible producir no solo células abiertas sino también espumas de poliuretano de células cerradas cambiando otros parámetros. Por lo tanto, es un método que puede usarse de manera extremadamente universal y para diversos fines.
Por lo tanto, por primera vez con el proceso de la presente invención, el problema básico de edad en la producción de espuma de poliuretano, es decir, puede pre-ajustable y reproducible ajustado en el poliuretano hebras de espuma se producen continuamente, y opcionalmente el número de burbujas que se cambie Además, ha sido posible resolver el ajuste con una amplia gama de cambios posibles que no han llegado hasta el momento. Sin perturbar la producción continua, y porque el método sin aumento sustancial de los costes constantes puede llevarse a cabo evitando la pérdida de masa, también mediante el suministro de una amplia gama de productos, los beneficios económicos sustanciales como resultado .
Para la preparación de espumas de origen de isocianato, se pueden utilizar los siguientes compuestos. Es decir, alifático, alifático cicloalifático, aromático sustituido, aromático o poliisocianatos heterocíclicos se pueden utilizar como materiales de partida. Estos se describen, por ejemplo, en Justus Liebigs Annalen der Chemie 562, 75, p.136. Por ejemplo, es un compuesto representado por la fórmula Q (NCO) n. En la fórmula anterior, n es de 2 a 4, preferiblemente de 2 a 3. Q es 2 a 18, preferiblemente un residuo de hidrocarburo alifático que tiene de 6 a 10 átomos de carbono, de 4 a 15, residuo de hidrocarburo alifático preferiblemente cíclico que tiene de 5 a 10 átomos de carbono, 6 a 15, preferiblemente un residuo de hidrocarburo aromático que tiene 6 a 13 átomos de carbono, o de 8 a 15, preferiblemente en un residuo de hidrocarburo alifático-aromático sustituido que tiene de 8 a 13 átomos de carbono Ahí Tales poliisocianatos se describen, por ejemplo, en DE-OS 28 32 253 en la página 10 11. Particularmente preferido es un poliisocianato disponible comercialmente y fácilmente disponible. Ejemplos de los mismos incluyen 2,4 y 2,6-toluilendiisocianato y sus mezclas (TDI); condensación de anilina-formaldehído y se puede preparar por posteriores poliisocianatos fosgenación polifenil polimetileno (MDI en bruto); carbodiimida, uretano, alofanato , isocianurato, poliisocianato (poliisocianatos modificados) que tiene una urea o grupos biuret, especialmente 2,4 o 2,5-toluilendiisocianato y 4,4 o 2,4-diisocianato de difenilmetano, se derivan, respectivamente, modificado con los grupos anteriores Puede ser mencionado
Otros materiales de partida son compuestos con al menos dos moléculas de átomos de hidrógeno y de 400 a 10.000 que son activos frente a grupos isocianato. Estos materiales de partida, amino, además de un compuesto que tiene un tiol o grupos carboxilo, los compuestos que tienen una pluralidad de grupos hidroxilo, en particular compuestos que tienen de 2 a 8 grupos hidroxilo, aún más el peso molecular de, en particular 1.000 a 6.000, preferiblemente Incluye compuestos que tienen un peso molecular de 2000 a 6000. Ejemplos de estos compuestos, al menos dos, por lo general de 2 a 8 que tiene preferiblemente de 2 a 6 grupos hidroxilo, poliéteres, poliésteres, policarbonatos y poliéster amidas. Estos compuestos en sí mismos son conocidos en la preparación de poliuretanos homogéneos o espumados. Estos también se describen, por ejemplo, en la especificación de DE-OS 28 32 253 en la página 11 18. Cuando se usan en el proceso de acuerdo con la invención, se prefieren poliésteres que tienen al menos dos grupos hidroxilo.
Un compuesto que tiene un peso molecular de al menos dos átomos de hidrógeno y 30 a 400 son activos frente a isocianatos, se puede utilizar como otros materiales de partida de forma arbitraria. Estos compuestos, al igual que lo anterior, los compuestos que tienen grupo hidroxilo, amino, tiol y / o grupos carboxilo, incluyen preferiblemente compuestos que tienen un grupo hidroxilo y / o grupos amino que puede funcionar como crecimiento de la cadena o agentes de reticulación. Tales compuestos son por lo general 2 a 8 son activos frente a isocianatos, preferiblemente 2 a 4 átomos de hidrógeno. Estos ejemplos se describen en 21 24 páginas de la publicación de patente alemana 2732292 A1.
Agua y / o gas liberado en la reacción, tal como sustancias orgánicas volátiles o nitrógeno pueden usarse como agentes de soplado para obtener una estructura de espuma.
Opcionalmente, los reactivos y aditivos ejemplificados a continuación se pueden usar en combinación. Es decir, el catalizador, los agentes activos de superficie tales como emulsionantes y estabilizadores de espuma, retardadores de la reacción (por ejemplo, sustancias ácidas tales como ácido clorhídrico o ácidos orgánicos halogenados), y por lo general los reguladores celulares, parafinas, alcoholes grasos o dimetil polisiloxanos, otros agentes refractarios, tales como pigmentos o tintes y bien conocido fosfato de tricresilo, estabilizadores además eficaz contra el envejecimiento e influencias de intemperie, plastificantes, como agentes antifúngicos o agentes antibacterianos sustancias activas, además, se pueden utilizar el sulfato de bario, tierra de diatomeas, cargas tales como negro de carbono o tiza preparado. Los ejemplos de reactivos y aditivos opcionalmente ser combinados se describen, por ejemplo, 21 24, páginas DE-2.732.292 A1.
Además, los agentes tensioactivos que se pueden usar en combinación con el método de la presente invención, estabilizadores de la espuma, también reguladores celulares, retardadores de reacción, estabilizantes, agentes retardadores de llama, plastificantes, colorantes y materiales de carga, además, agente antifúngico o sustancias activas agente antibacteriano, más información sobre el uso de la forma y de la acción de estos aditivos, además, Kunststoff Handobuhhi (Kunststoff-Handbuch) 7 vol (Biebegu (Vieweg) y Hohitoren (Hochtlen) editado), Carl Hansel Beruragu ( Carl-Hanser-Verlag), Munich, 1966, por ejemplo 103 113 página.
Para hacer funcionar el método de la presente invención en la preparación de espumas de poliuretano se hacen reaccionar los componentes de reacción de acuerdo con la conocida prepolímero de una sola etapa o un proceso semi-prepolímero. Este método frecuentemente usa dispositivos mecánicos. Esto se describe, por ejemplo, en la Patente de Estados Unidos Nº 2.764.565. Para más información acerca aparato de procesamiento que se puede utilizar en los métodos de la presente invención, Kunststoff Handobuhhi Volumen 7 (edición Biebegu y Hohitoren), Carl Hansel Beruragu, Munich, 1966, por ejemplo, se describe en 121 205, pp.
El ajuste distal de la planta de espumación UBT, que se muestra en la Fig. 1 (flujo de fracción, TDI desgasificación gasificación).
Si se elige la prescripción, el control del tamaño de burbuja de la espuma de poliuretano se logra por centrifugación operada a presión. Esto se explicará en las siguientes realizaciones sin limitar las reivindicaciones de la presente invención a estos ejemplos.
Ejemplo 1 En la planta anterior, la mezcla de reacción está compuesta de los siguientes componentes.
El ácido adípico, parcialmente ramificados poliésteres 100 partes en peso tienen un número de grupo hidroxilo 60 sintetizados a partir de dietilenglicol y trimetilolpropano
Agua 4.0 partes en peso
0,7 partes en peso de una mezcla de activación de amina terciaria (Desmorapid DB, Bayer AG)
0.3 partes en peso de una mezcla de activación de amina terciaria (Niac A 30, UCC)
Estabilizador B 8300 (Th. Gold Schmidt, componente principal de silicio) 1,4 partes en peso
A partir de 2,4 (80% en peso) y 2,6 (20% en peso) mezcla toluilendiisocianato 44% en peso y 2,4 (65% en peso) y 2,6 (35% en peso) mezcla toluilendiisocianato de 50% en peso 51 partes en peso de la mezcla
La mezcla de reacción se espuma en un bloque con una altura de 52 cm, una longitud de 6000 cm y un ancho de 140 cm. En la producción, la centrífuga se hace funcionar a una velocidad de rotación promedio de 1.500 rpm, 600 mbar presión de funcionamiento cuando la A, la presión de funcionamiento en el caso de B y 200 mbar. En ambos casos, la presión de la cámara de mezcla (MK) de 2,0 bar, la presión de funcionamiento de diisocianato de toluileno (TDI-P) a 65 bar.
Para A, la caída tiene el número de burbujas de 45 ppi, contraste, número en se observa el caso de B de burbujas 25Ppi.
[Ejemplo 2] El número de burbujas de espuma de poliuretano se establece en 90 ppi. Esto fue preparado preparando la siguiente receta y máquina.
100 partes en peso del poliéster de acuerdo con el Ejemplo 1
Agua 2.1 partes en peso
1,0 parte en peso de una mezcla de activación de amina terciaria (KST 100, UCC)
1,4 partes en peso del estabilizador según el ejemplo 1
O formulado con una mezcla de poliisocianato 35,5 partes en peso del Ejemplo 1 se trató por el método del Ejemplo 1, para formar un bloque de espuma. El ajuste de la máquina es el siguiente.
Velocidad de rotación centrífuga: 1500 rpm
Presión de funcionamiento centrífuga: 1500 mbar
Presión de la cámara de mezclado: 2.4 bar
Presión de servicio TDI: 80 bar
[Ejemplo 3]
100 partes en peso de un poliéter poliol que tiene modificación trifuncional con óxido de etileno y que tiene un número de hidroxilo de 46
Agua 4,5 partes en peso
0.1 partes en peso de un activador de amina terciaria (Polycat 77, Air Products)
Dimethanolamine 0.2 parte en peso
Estabilizador B 2370 (Th. Gold Schmidt) 1.0 parte en peso
0,13 partes en peso de octoato de estaño (II) (octoato de estaño (II))
51,0 partes en peso de 2,4 (80% en peso) y 2,6 (20% en peso) de mezcla de diisocianato de toluileno
La mezcla anterior se espuma en el bloque. Los parámetros de la máquina fueron preseleccionados de la siguiente manera.
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En el caso de A caso B
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Velocidad de rotación centrífuga: 1500 rpm 1500 rpm
Presión de funcionamiento centrífuga: 200 mbar 650 mbar
Presión de la cámara de mezcla 1.3 bar 1.3 bar
Presión de servicio TDI: 80 bar 80 bar
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De esta forma, se obtuvieron diferentes tamaños de burbujas. En el caso de A, el número de burbujas es de 30 ppi, y en el caso de B, es de 45 ppi. La centrífuga utilizada se muestra en la Figura 2.
Efecto de la invención
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es un diagrama de flujo que muestra el ajuste centrífugo de una planta de formación de espuma UBT.
La figura 2 es una vista que muestra la centrífuga utilizada en la realización de la figura 2.
Reclamo
Reivindicación 1 poliol, un recuento celular de método de control continuo en la producción de espumas de poliuretano a partir de isocianato y agua, tiene lugar en la cabeza de mezcla con presión de la cámara de mezcla ajustable y la mezcla de los componentes es la presión de inyección ajustable Un método de control continuo caracterizado por aumentar o disminuir continuamente el contenido de gas de isocianato antes de la inyección en el cabezal de mezclado.
El aumento o la reducción del contenido de gas de las reivindicaciones 2 isocianato se realiza en la cámara de presurización del exceso ajustable o presión reducida, según la reivindicación 1, en el que el isocianato a través de la cámara, caracterizado porque el flujo en una película fina Método.
Reivindicación 3 cámara de fluido es la reivindicación 1 o 2 método de acuerdo con caracterizado porque está diseñado como una centrífuga con una cámara anular de varios coaxial.
Dibujo :
Application number :1994-008262
Inventors :コエプ?アクトシアゲゼルシャフト
Original Assignee :ウルリヒ?ヴェトツィッヒ、マンフレート?ホーエンホルスト