DE19627065A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Schaumherstellung mittels unter Druck gelöstem Kohlendioxid - Google Patents

Description

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

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

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

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

Zur Erzeugung einer gleichmäßigen Schaumstruktur ist es ferner bekannt, fein­ teilige Luft- oder Stickstoffblasen in die flüssige Reaktivmischung einzubringen, die als Blasenkeime dienen, so daß eine lokale Übersättigung an physikalisch gelöstem oder chemisch erzeugtem Treibmittel verhindert wird.

Allerdings besteht beim Einsatz von physikalisch gelöstem Kohlendioxid als Treibmittel das Problem, daß die Freisetzung des Kohlendioxids innerhalb von Zeiträumen erfolgt, in denen die Polyadditionsreaktion kaum fortschreitet, so daß der nach Freisetzung des Kohlendioxids erhaltene Froth noch sehr empfindlich gegen Beanspruchung durch Scherkräfte ist. Auf den Froth ausgeübte Scherkräfte führen zur Zerstörung von Schaumblasen, so daß größere Schaumblasen gebildet werden und eine ungleichmäßige Schaumstruktur entsteht. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Schaumblasen einen Durchmesser erreichen, bei dem die Blasenform von der Kugelform abweicht, d. h. wenn das Blasenvolumen im Froth einen Raumanteil einnimmt, der größer ist, als der dichtesten Kugelpackung ent­ spricht. Ein Blasenvolumen, das der dichtesten Kugelpackung entspricht, wird erreicht, wenn 0,5 Gew.-Teile Kohlendioxid bezogen auf 100 Gew.-Teile Reaktiv­ mischung bei Atmosphärendruck freigesetzt sind.

Bei der kontinuierlichen Herstellung von Schaumstoffblöcken (siehe Becker/Braun, Kunststoffhandbuch, Band 7: Polyurethane, 1993, Bild 4.8 und 4.9, Seite 148) kann das Aufbringen des Froth auf das Transportband und seine Verteilung über die Breite des Transportbandes als problematisch für den Froth angesehen werden.

Zur Überwindung des Ablage- und Verteilungsproblems des Froth auf dem Transportband wurde gemäß EP-A 645 226 vorgeschlagen, die Kohlendioxid unter Druck gelöst enthaltende Polyurethanreaktivmischung zunächst druckseitig über die Breite des Transportbandes in einer sogenannten Druckausgleichskammer zu verteilen, den Druck anschließend in einer sich über die Breite des Transport­ bandes erstreckenden Druckabbauzone, die in Form eines einen ausreichenden Strömungswiderstand zur Verfügung stellenden, sich über die Breite des Transportbandes erstreckenden Spaltes oder Reihe von Durchgangsbohrungen aus­ gebildet ist, abzubauen und anschließend eine sich in Strömungsrichtung erweiternde, quer über das Transportband erstreckende Aufschäumkammer vorzu­ sehen, aus der der Froth mit an die Transportbandgeschwindigkeit angepaßter Fließgeschwindigkeit austreten soll. Nachteilig bei diesem Vorschlag ist die ver­ gleichsweise lange Verweilzeit des Froth in der Aufschäumkammer, das relativ große Verhältnis von Aufschäumkammerwand und Aufschäumkammerquerschnitt und die Schwierigkeit, Unterschiede der Fließgeschwindigkeit des Froth am Aus­ gang der Aufschäumkammer und des Transportbandes zu vermeiden. Insbesondere können aufgrund der von der unteren Begrenzungswand der Aufschäumkammer sowie am Übergang von Aufschäumkammer zu Transportband durch Scherung des Froth erzeugte vergrößerte Schaumblasen nicht mehr durch Aufplatzen und Ab­ gabe des eingeschlossenen Gases an die Umgebung verschwinden, da sie vom Froth überdeckt sind. Vielmehr wandern solche an der Unterseite der Froth-Masse erzeugte vergrößerte Gasblasen während der zunehmenden Polyadditionsreaktion in den Froth hinein und werden in den erzeugten Schaum eingeschlossen.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur kontinuierlichen Her­ stellung von Blockschaum durch Verschäumen einer Kohlendioxid unter Druck ge­ löst enthaltenden Polyurethanreaktivmischung, wobei die Reaktivmischung bei einem Druck oberhalb des Löslichkeitsdruckes für das gelöste Kohlendioxid einer linear ausgedehnten Druckverteilungskammer zugeführt wird, in einer linear ausge­ dehnten Druckentspannungszone auf einen Druck unterhalb des Löslichkeits­ druckes für das gelöste Kohlendioxid entspannt wird, aus der Druckentspannungs­ zone einer Aufschäumkammer mit sich erweiterndem Strömungsquerschnitt zuge­ führt wird und die aufgeschäumte Reaktivmischung (Froth) im wesentlichen senkrecht frei fließend auf das Transportband einer kontinuierlichen Blockschaum­ anlage aufgebracht wird.

Dadurch, daß die aufgeschäumte Reaktivmischung im wesentlichen frei fließend auf das Transportband aufgebracht wird, können an der Begrenzungswand der Aufschäumkammer erzeugte größere Schaumblasen nach dem Austritt der aufge­ schäumten Reaktivmischung aus der Aufschäumkammer aufplatzen, so daß der Gasinhalt entweicht und die aufgeschäumte Reaktivmischung von größeren Schaumblasen befreit wird. Das Fließen der aufgeschäumten Reaktivmischung auf dem Transportband zur Gleichverteilung erfolgt mit vergleichsweise kleinen Scher­ geschwindigkeiten, die für den Schaum nicht schädlich sind.

Die lineare Ausdehnung der Druckverteilungskammer und der Druckentspannungs­ zone kann geradlinig, sich quer über die Breite des Transportbandes erstreckend ausgebildet sein, so daß eine Querverteilung des Froth über die Breite des Transportbandes im wesentlichen unterbleiben kann.

Aus Gründen des Handlings, d. h. der kompakteren Bauweise der Vorrichtung zur Erzeugung des Froth wird die lineare Ausdehnung vorzugsweise ringförmig aus­ gebildet, wobei die Druckverteilungskammer in Form eines Ringkanals ausgebildet ist und die Druckentspannungszone in Form eines Ringspaltes bzw. einer Vielzahl ringförmig nebeneinander angeordneter Durchgangsbohrungen. Die Aufschäum­ kammer wird dann auf der Seite der Druckentspannungszone als Ringkanal mit sich erweiterndem Strömungsquerschnitt ausgebildet, wobei die Querschnittser­ weiterung im wesentlichen durch Verkleinerung des Radius der inneren Ring­ kanalbegrenzungsfläche herbeigeführt wird bis die innere Ringkanalbegrenzungs­ fläche in Form einer Spitze endet, so daß die Aufschäumkammer einen nur durch die äußere Ringkanalbegrenzungsfläche begrenzten Auslaß aufweist. Die kreis­ runde Ausbildung der Schaumerzeugungsvorrichtung hat ferner den Vorteil, daß diese nur minimale Begrenzungsflächen für das Fließen der aufgeschäumten Reaktivmischung aufweist, so daß auch die Störungen des Schaumes minimal bleiben.

"Im wesentlichen senkrecht" im Sinne der Erfindung soll eine Neigung der Mittel­ ebene bzw. Achse der Austrittsöffnung der Aufschäumkammer um einen Winkel von 30° gegenüber Lotrecht einschließen. Bevorzugt soll der Winkel jedoch nicht größer als 20° sein.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Strömungsrichtung der Reaktivmischung nach ihrem Austritt aus der Druckent­ spannungszone um einen Winkel von mindestens 90°, vorzugsweise um mindestens 270°, umgelenkt, wobei der Strömungsquerschnitt der Aufschäum­ kammer nach der Umlenkung mindestens 5mal, insbesondere bevorzugt mindestens 10mal, größer ist, als der Strömungsquerschnitt der Druckentspannungszone.

Der Strömungsquerschnitt der Austrittsöffnung der Aufschäumkammer kann min­ destens 50mal, insbesondere mindestens 100mal größer sein als der Strömungs­ querschnitt der Druckentspannungszone. Insbesondere bevorzugt ist ein 100- bis 200mal größerer Austrittsquerschnitt der Aufschäumkammer als der Strömungs­ querschnitt der Druckentspannungszone. Eine weiter bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist eine ringspaltförmige Druckentspannungszone auf, wobei die eine Begrenzungsfläche der Druckentspannungszone, die innere Begrenzungsfläche der Druckverteilungsringkammer und die innere Begrenzungs­ fläche der Aufschäumringkammer in Form eines in axialer Richtung beweglichen Zentralkörpers ausgebildet ist, durch dessen axiale Bewegung die Spaltbreite der Druckentspannungszone eingestellt werden kann. Weiter bevorzugt ist druckseitig in der Druckverteilungskammer oder der Zufuhrleitung zur Druckverteilungs­ kammer ein Druckmeßgerät vorgesehen, wobei der Meßwert des Druckes zur Steuerung der Antriebsvorrichtung für die axiale Verschiebung des Zentralkörpers eingesetzt wird. Auf diese Weise ist es möglich, in Abhängigkeit von dem Volumenstrom der zugeführten Polyurethanreaktivmischung, der vorzugsweise konstant gehalten wird, den Druck in der Druckverteilungskammer durch Regelung der Spaltbreite der Druckentspannungszone zu regeln, insbesondere konstant zu halten.

Die Ausdehnung der Druckentspannungszone in Durchströmrichtung, d. h. senk­ recht zu ihrer linearen Ausdehnung, kann 0,1 bis 20 mm betragen, insbesondere 1 bis 10 mm, besonders bevorzugt 3 bis 8 mm. Die Spaltbreite der Druckentspannungszone kann zwischen 0,1 und 0,5 mm betragen, je nach Viskosität der Polyurethanreaktivmischung und deren Zufuhrrate. Beim Einsatz einer füll­ stoffhaltigen Polyurethanreaktivmischung sind Spaltbreiten von 0,3 bis 0,5 mm bevorzugt. Die Austrittsbeschwindigkeit der aufgeschäumten Reaktivmischung aus der Aufschäumkammer kann zwischen 0,05 und 2 m/sec betragen.

Vorzugsweise wird die erfindungsgemäße Schaumerzeugungsvorrichtung so ge­ fahren, daß am Austritt der Aufschäumkammer etwa 20 bis 50% des gelösten Kohlendioxids freigesetzt sind, so daß nach dem Austritt der (teilweise) aufge­ schäumten Reaktivmischung aus der Aufschäumkammer sich der Strom der Reaktivmischung unter Freisetzung des noch in Lösung (Übersättigung) befind­ lichen Kohlendioxids glockenförmig erweitert.

Die Durchtrittsgeschwindigkeit der Reaktivmischung durch die Druckentspannungs­ zone ist abhängig von der Ausdehnung der Druckentspannungszone in Strömungs­ richtung, der Spaltbreite, der Viskosität der Reaktivmischung sowie dem in der Druckverteilungskammer herrschenden Druck. Typische Durchtrittsge­ schwindigkeiten können zwischen 1 und 25 m/sec liegen. Für die Verschäumung von Reaktivmischungen mit hohem Kohlendioxidgehalt, z. B. im Bereich zwischen 3 und 6 Gew.-% Kohlendioxid werden hohe Durchströmgeschwindigkeiten durch die Druckentspannungszone, z. B. zwischen 15 und 25 in/sec bevorzugt, so daß sich kurze Verweilzeiten in der Schäumvorrichtung ergeben.

Die der erfindungsgemäßen Verschäumvorrichtung zuzuführende Polyurethan- Reaktivmischung wird wie folgt hergestellt:
Als Isocyanatkomponente werden aliphatische, cycloaliphatische, araliphatische, aromatische und heterocyclische Polyisocyanate, wie sie z. B. von W. Siefken in Justus Liebigs Annalen der Chemie, 562, Seiten 75 bis 136, beschrieben sind, eingesetzt.

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

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

Für den Einsatz als Polyolkomponente geeignete Verbindungen sind auf den Seiten 6 bis 9 der EP-B 121 850 beschrieben.

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

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

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

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

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

In einer oder mehreren der Komponenten, insbesondere der Polyolkomponente, wird vor der Einleitung der Komponenten in den Mischkopf Kohlendioxid gelöst. Vorzugsweise wird Kohlendioxid in einer Menge von 1 bis 7 Gew.-%, vorzugsweise 2 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamt-Reaktivmischung gelöst.

Die Auflösung des Kohlendioxids, vorzugsweise nur in der Polyolkomponente, kann auf beliebige Weise erfolgen, z. B.

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

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

Die Komponenten des Reaktivkunststoffs, von denen mindestens eine das gelöste Kohlendioxid enthält, werden nun dem Mischkopf zugeführt, hier vermischt und nach dem Austritt aus dem Mischkopf der erfindungsgemäßen Verschäum­ vorrichtung zugeführt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Fig. 1 bis 4 näher erläutert:

Fig. 1 zeigt in schematisierter Seitenansicht eine erste Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 2 zeigt eine schematisierte Aufsicht auf die Vorrichtung gemäß Fig. 1,

Fig. 3 zeigt eine detailliertere Darstellung einer erfindungsgemäßen Aufschäum­ vorrichtung,

Fig. 3a, 3b und 3c zeigen alternative Darstellungen des Details A (Entspannungs­ zone) aus Fig. 3,

Fig. 4 zeigt eine alternative Darstellung der Schaumerzeugungsvorrichtung ent­ sprechend Fig. 3.

In Fig. 1 ist in Seitenansicht das Transportband 1 einer Blockschaumanlage dargestellt. Dem Transportband 1 wird eine untere Kaschierfolie 2 zugeführt, die mit dem Transportband bei einer Geschwindigkeit von 3 bis 7 m/min nach rechts bewegt wird. Dem Mischaggregat 3 werden unter Druck Isocyanat 31 und Polyol 32, das 3 bis 7 Gew.-% Kohlendioxid gelöst enthalten kann, sowie weitere Zusatz- und Hilfsstoffe 33 zugeführt. Im Mischaggregat herrscht ein Druck, der oberhalb des Lösungsdampfdrucks für das gelöste Kohlendioxid liegt. Aus dem Misch­ aggregat 3 wird die Reaktionsmischung der Schäumerzeugungsvorrichtung 4 zuge­ führt. Die Schäumerzeugungsvorrichtung 4 besteht aus einer ringkanalförmigen Druckverteilungskammer 41, einer ringkanalförmigen Druckentspannungszone 42 sowie der Aufschäumkammer 43. Der die innere Begrenzung des Ringkanals bildende Zentralkörper 44 kann über ein Schraubgewinde 45 in axialer Richtung unter Einstellung der Spaltbreite der Druckentspannungszone 42 verschoben werden. Dies erfolgt vorzugsweise durch Messung des Druckes in der Druckentspannungszone 41 mittels Druckmeßgerät P, das über eine Kontrolleinheit C eine nicht dargestellte Antriebsvorrichtung für die Schraubgewindeachse 45 ansteuert. Aus der Aufschäumkammer 43 tritt die teilweise aufgeschäumte, an Kohlendioxid übersättigte Reaktionsmischung als Froth 5 in Richtung der punktstrichlierten Linie 51 frei fließend im wesentlichen senkrecht auf das Transportband 1 aus. Der sich unterhalb der kreissymmetrischen Aufschäumvor­ richtung 4 bildende Frothhaufen 5 verteilt sich zunächst frei fließend über die Breite des Transportbandes, wobei zur Vermeidung des Fließens entgegen der Bewegungsrichtung des Transportbandes eine im wesentlichen senkrechte Barriere 6 vorgesehen ist, die sich quer über das Transportband erstreckt. In Bewegungs­ richtung des Transportbandes im Abstand von der Zufuhrstelle des Froth 5 wird die obere Kaschierfolie 8 über eine in den Froth eintauchende Umlenkrolle 7 zugeführt. Ferner werden beidseitig des Transportbandes seitliche Kaschierfolien 10 über Umlenkrollen 9 zugeführt.

In der in Fig. 2 dargestellten Aufsicht auf die Vorrichtung gemäß Fig. 1 zeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente wie in Fig. 1.

Fig. 3 zeigt eine vergrößerte Querschnittsdarstellung der Schäumerzeugungsvor­ richtung 4. Diese besteht aus dem Zentralkörper 44, der die innere Begrenzung der Druckverteilungskammer 41, der Druckentspannungszone 42 und der Aufschäum­ kammer 43 bildet. Der Zentralkörper 44 weist eine Führungsachse 46 auf, die gegen das Gehäuse 49 mittels Dichtring 47 abgedichtet ist. Die Achse 46 wird in axialer Richtung durch das Schraubgewinde 45 fortgesetzt, über das mittels nicht gezeigtem Rotationsantrieb der Zentralkörper 44 vertikal innerhalb des Gehäuses 49 verschoben werden kann, so daß der freie Durchtrittsquerschnitt der Druck­ entspannungszone 42 zur Regelung des Druckes innerhalb der Druckverteilungs­ kammer 41 geregelt werden kann. Zur Reduktion der Strömungsgeschwindigkeit der Reaktivmischung nach dem Durchtritt durch die Druckentspannungszone 42 erfolgt eine Umlenkung der Strömungsrichtung um mindestens 90°, wobei eine Umlenkkammer 48 zum turbulenten Abbau der kinetischen Energie der Reaktions­ mischung vorgesehen sein kann.

Die Schaumerzeugungsvorrichtung 4 gemäß Fig. 4 unterscheidet sich von derjeni­ gen gemäß Fig. 3 dadurch, daß die Druckentspannungszone 42 radial nach außen durchströmt wird. Dies hat den Vorteil, daß die Druckverteilungskammer 41 ein kleineres Volumen aufweist als gemäß Fig. 3, so daß die Verweilzeit der Reaktivmischung in der Druckverteilungskammer geringer gehalten werden kann.

Beispiel

Es wird eine Anlage zur kontinuierlichen Herstellung von Polyurethanblockschaum gemäß Fig. 1 eingesetzt. Die Transportbandgeschwindigkeit beträgt 3,5 m/min. Die Breite des Transportbandes beträgt 2 m, der Abstand der oberen Kaschierfolie 8 von der unteren Kaschierfolie 2 erreicht 1,2 m. Es wird eine Schaumbildungsvor­ richtung gemäß Fig. 4 eingesetzt. Die Druckentspannungszone 42 weist eine Spaltbreite von 0,3 mm, eine Ausdehnung in Durchströmrichtung von 6,8 mm und einen Austrittsumfang (lineare Ausdehnung) von 400 mm auf. Der Radius der Austrittsöffnung der Aufschäumkammer 43 beträgt 60 mm.

In dem Mischaggregat 3 (Fig. 1) wird eine verschäumbare Reaktivmischung fol­ gender Zusammensetzung erzeugt:
100 Gew.-Tle eines Polyetherpolyols mit einer OH-Zahl von 45, enthaltend 85 Gew.-% Propylenoxideinheiten und 15 Gew.-% Ethylenoxid­ einheiten, gestartet auf Trimethylolpropan,
4,2 Gew.-Tle Wasser,
4,0 Gew.-Tle CO₂,
1,3 Gew.-Tle eines Silikonstabilisators,
0,15 Gew.-Tle eines Aminkatalysators,
0,16 Gew.-Tle Zinnoctoat,
50 Gew.-Tle Toluylendiisocyanat 80/20.

Dabei werden Polyol, Wasser und flüssiges CO₂ in einem Statikmischer bei 70 bar vorvermischt, auf 15 bar entspannt und über Leitung 32 in das Mischaggregat 3 eingeleitet und dort mit dem Isocyanat und den weiteren Zusatzstoffen vermischt.

Der Druck in der Druckentspannungszone 41 betrug 11 bar. Es wurden 135 kg Reaktivmischung pro Minute gefördert.

Die Reaktivmischung trat unter Aufschäumen aus der Schaumbildungsvorrichtung als stabiler, stark expandierender Froth aus, der sich auf dem Transportband ausbreitete. Wenige Meter hinter der Ablagestelle auf dem Transportband begann der Froth aufgrund der Reaktion des Wassers mit dem Isocyanat zu steigen. Nach ca. 6 m war die maximale Blockhöhe von 1,2 m erreicht.

Es wurde ein Schaumblock mit einer Dichte von 16,1 kg/m³ erhalten.

Der Schaum war offenporig und wies 16 bis 19 Poren pro cm auf. Er war im wesentlichen frei von Lunken und Poren mit Durchmessern von oberhalb 2 mm.

Claims (4)

1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Blockschaum durch Ver­ schäumen einer Kohlendioxid unter Druck gelöst enthaltenden Polyurethan­ reaktivmischung, wobei

• a) die Reaktivmischung bei einem Druck oberhalb des Löslichkeits­ dampfdruckes für das gelöste Kohlendioxid einer linear ausge­ dehnten Druckverteilungskammer zugeführt wird,
• b) in einer linear ausgedehnten Druckentspannungszone auf einen Druck unterhalb des Löslichkeitsdampfdruckes für das gelöste Koh­ lendioxid entspannt wird,
• c) aus der Druckentspannungszone einer Aufschäumkammer mit sich erweiterndem Strömungsquerschnitt zugeführt wird, und
• d) die aufgeschäumte Reaktivmischung (Froth) im wesentlichen senk­ recht frei fließend auf das Transportband einer kontinuierlichen Blockschaumanlage aufgebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Strömungsrichtung der Reaktiv­ mischung nach dem Austritt aus der Druckentspannungszone um einen Winkel von mindestens 90° umgelenkt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die lineare Ausdehnung der Druckverteilungskammer und der Druckentspannungszone in Form eines Kreisringes ausgebildet ist und die Aufschäumkammer eingangsseitig als Ringkammer und ausgangsseitig als kreisrunde Diffusorkammer ausgebildet ist.

4. Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Polyurethanblockschaum unter Einsatz von unter Druck gelöstem Kohlendioxid als Treibmittel enthaltend ein Mischaggregat (3), eine dem Mischaggregat (3) nachge­ schaltete linear ausgedehnte Druckverteilungskammer (41), eine linear aus­ gedehnte Druckentspannungszone (42) und eine Aufschäumkammer (43), wobei die Austrittsöffnung der Aufschäumkammer (43) oberhalb des Transportbandes (1) im Abstand zu diesem mit im wesentlichen senkrecht auf das Transportband (1) gerichteter Achse angeordnet ist.