DE1133116B

DE1133116B - Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung poroeser oder homogener Kunststoffhalbfabrikate bzw. -fertigartikel auf Polyurethanbasis

Info

Publication number: DE1133116B
Application number: DEF20279A
Authority: DE
Inventors: Dr Erwin Weinbrenner; Dipl-Ing Peter Hoppe; Karl Breer
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1956-05-12
Filing date: 1956-05-12
Publication date: 1962-07-12
Also published as: US3031271A; NL99362C; GB811695A

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

F20279X/39a³

ANMELDETAG: 12. MAI 1956

BEKANNTMACHUN G DER ANMELDUNG UND AUSGABE DER AUSLEGESCHRIFT: 12. JULI 1962

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung poröser oder homogener Kunststoffhalbfabrikate bzw. -fertigartikel auf Polyurethanbasis in starrer, halbstarrer oder elastischer Art, bei dem die einzelnen Komponenten miteinander gemischt und die Mischung intermittierend in Formen ausgestoßen wird. Bei einem bekannten Verfahren dieser Art erfolgt die Erzeugnung in der Weise, daß in gegebenenfalls stabilisierte Polyester-Isocyanat-Kombinationen unmittelbar vor ihrer Verarbeitung Vernetzungsmittel und/oder Beschleuniger unter Druck eingebracht werden. Dieses Verfahren läßt Unterbrechungen, wie sie z. B. bei der Serienabfüllung oder Einzelabfüllung von Formen oder Hohlbehältern erforderlich sind, nicht zu, da das reaktionsfähige Gemisch bei unterbrochenem Strom ein Zuwachsen der Ausstoßdüse bewirkt.

Es wurde nun gefunden, daß ein diskontinuierlicher Ausstoß ohne Schwierigkeit möglich ist, wenn erfindungsgemäß einem aus zwei Komponenten bestehenden Vorgemisch im Rhythmus seiner intermittierend erfolgenden Strömung eine dritte Komponente injiziert wird.

Beispielsweise wird einem in einer Rührwerkskammer hergestellten Vorgemisch aus Polyester und Isocyanat in einer unterhalb des Bodens eines Kolbenausstoßzylinders angeordneten Einspritzvorrichtung die dritte Komponente, z. B. Vernetzungsmittel und/oder Beschleuniger, während des Ausstoßhubes injiziert. Das Vorgemisch kann auch aus Polyester und Beschleuniger oder Vernetzern oder anderen Zusätzen bestehen, denen im Rhythmus ihres intermittierenden Ausstoßes Isocyanat injiziert wird. Nach jedem Ausstoßhub wird Polyester als Spülmittel aus einem Behälter in den Zylinder gesaugt und aus diesem wieder in den Behälter zurückgestoßen.

Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens besteht aus einer Rührwerkskammer, der die Komponenten für das Vorgemisch getrennt mittels Pumpen zugeführt werden, und ist gekennzeichnet durch einen an den Kopf der Rührwerkskammer mittels einer Leitung über ein Ventil angeschlossenen Zylinder mit hin- und hergehendem Kolben und einer unterhalb des Zylinderbodens angeordneten Einspritzvorrichtung für die dritte Komponente mit einer quer zur Zylinderachse liegenden Leitung, die ihrerseits über Bohrungen mit dem Zylinderraum und andererseits über eine gegenüberliegende Bohrung über einen Dreiwegehahn mit der Austrittsleitung in Verbindung steht und an deren Enden Injektionsdüsen angeordnet Verfahren und Vorrichtung

zur Erzeugung poröser oder homogener

Kunststoffhalbfabrikate bzw. -fertigartikel

auf Polyurethanbasis

Anmelder:

Farbenfabriken Bayer Aktiengesellschaft,
Leverkusen-Bayerwerk

Dr. Erwin Weinbrenner,· Opladen,
Dipl.-Ing. Peter Hoppe, Troisdorf,

und Karl Breer, Köln-Flittard,
sind als Erfinder genannt worden

sind, denen die dritte Komponente mittels einer Injektionspumpe zugeführt wird.

Der Dreiwegehahn steht über eine Leitung mit einem Spülmittelbehälter in Verbindung.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens schematisch dargestellt, und zwar zeigt
Abb. 1 die vollständige Vorrichtung und
Abb. 2 einen Querschnitt durch die im Zylinderboden angeordnete Einspritzvorrichtung in Richtung der Linie a-b in Abb. 1.

In der Abb. 1 bedeutet 1 die Rührwerkskammer mit dem durch den Motor 2 angetriebenen Stiftrührer 3. Der Rührwerkskammer 1 wird Polyester aus dem Behälter 4 mittels der Zahnradpumpe 5 über die Leitung 6 von unten zugeführt. In den in der Kammer 1 aufsteigenden Polyesterstrom wird Isocyanat aus dem Behälter 7 mittels der Injektionspumpe 8 über die Leitung 9 und die Düsen 10 eingespritzt. Die eingeführten Komponenten werden innerhalb der Kammer 1 mittels des Rührers 3 gründlich durchmischt, und das Gemisch wird am Kopf der Rührwerkskammer 1 durch die Leitung 11 ausgetragen und durch das Ventil 12 in den vom Kolben 13 freigegebenen Raum 14 des Zylinders 15 eingeführt. Aus dem Raum 14 erfolgt, nachdem das Ventil 12 geschlossen ist, der Ausstoß des

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Polyisocyanatgemisches mittels des durch hydraulischen Antrieb 16 abwärts geschobenen Kolbens 13. Das Gemisch wird dabei durch die im Zylinderboden angeordneten Bohrungen 17 in die Leitung 18 gedrückt, in der die Injektion mindestens einer Reaktionskomponente, beispielsweise eines Vernetzungsmittels und/oder Beschleunigers, aus dem Behälter 19 mittels der Pumpe 20 über die Leitung 21 durch die Düsen 22 in das Polyester-Isocyanat-Gemisch vorgenommen wird. Das durch die Injektion homogenisierte reaktionsfähige Gemisch wird aus der Leitung 18 über die Bohrung 23 durch den Dreiwegehahn 24 und durch die Austrittsleitung 25 in die Form 26 ausgestoßen. Nach Beendigung des Ausstoßvorganges wird die Pumpe 20 stillgesetzt. Dann wird mit hochgehendem Kolben 13 bei geschlossenem Ventil 12 durch Umstellung des Dreiwegehahnes 24 der Zylinderraum 14 mit dem Spülmittelbehälter 27 über die Leitung 28 verbunden, so daß Spülflüssigkeit, z. B. Polyester, aus dem Behälter 27 in den Zylinderraum 14 fließen kann. Sodann wird das den Zylinderraum 14 ausfüllende Spülmittel mittels des Kolbens 13 in den Behälter 27 zurückgedrückt und der Dreiwegehahn 24 geschlossen. Während des Gemischausstoßvorganges und während der Spülhube werden der Rührer 3 der Rührwerkskammer 1 und die Injektionspumpe 8 außer Betrieb gesetzt, während die Zahnradpumpe 5 weiterfördert und das Polyester über das Überdruckventil 29 durch die Nebenschlußleitung 30 in den Vorratsbehälter 4 zurückdrückt. Zur Wiederholung des Ausstoßvorganges werden nach dem Spülvorgang bei aufwärts gehendem Kolben 13 die Pumpe 8 und der Rührer 3 wieder in Gang gesetzt und das Ventil 12 geöffnet. Sobald der Zylinderraum 14 mit dem Polyisocyanatgemisch aus der Rührwerkskammer 1 gefüllt ist, wird Ventil 12 wieder geschlossen, und der Ausstoßvorgang mit Komponenteninjektion sowie der Spülvorgang wiederholen sich, wie oben beschrieben.

Das Verfahren ist auch geeignet für die Erzeugung von homogenen oder porösen Polyurethanprodukten in halbstarrer oder starrer Konsistenz, wenn an Stelle des Isocyanates ein Beschleuniger oder Vernetzer und gegebenenfalls andere Zusätze, z. B. Brandschutzmittel, im Behälter 7 gefüllt und durch die Düsen 10 in den Polyesterstrom eingedüst und in der Kammer 1 mit diesem gemischt werden. In diesem Falle wird durch die Bohrungen 17 im Boden des Zylinders 15 durch die Düsen 22 aus dem Behälter 19 die notwendige Isocyanatmenge in das Polyester-Beschleuniger- usw. Gemisch injiziert. Es ist auch möglich, Teilmengen des Beschleunigers oder Vernetzers in das von unten nach oben in der Rührwerkskammer 1 hochsteigende Polyisocyanatgemisch nach und nach einzutragen, indem man diese Teilmengen durch die Zufuhröffnung 31 oder die darüberliegende Öffnung 32 der Rührwerkskammer 1 in diese einführt. Diese Maßnahme dient zur Erzeugung von elastischen Kunststoffen.

Man kann auch so vorgehen, daß man die Zuführung der Teilmengen des Vernetzers und/oder Beschleunigers oder anderer Zusätze in den PoIye?terstrom im Boden der Rührwerkskammer 1 über die Düsen 10 vornimmt und die erforderliche Polyisocyanatmenge in die Mitte der Kammer 1, z. B. durch die Öffnung 31, einführt. Eine weitgehende Variation der Eintragsmethoden ist also gegeben.

Beispiel 1

Erzeugung eines elastischen Polyurethan-Schaumstoff-Formköipers

Komponente A == Polyester, Komponente B = Toluylendiisocyanat, Komponente C = Aktivatorgemisch sollen in der erfindungsgemäßen Apparatur, die z. B. ein Kolbenvolumen von 21 hat, für einen Formkörper mit Raumgewicht = 45 kg/m³ verarbeitet werden. Rezept:

100 Gewichtsteile Polyester aus j

15 Mol Adipinsäure, |

16 Mol Diäthylenglykol,

1 Mol Trimethylolpropan,

36 Gewichtsteile Toluylendiisocyanat,

8 Gewichtsteile Aktivatorgemisch, bestehend aus 3 Mol bis-(Diäthylaminoäthanol)- adipat, 1 Mol saurem Diäthyl-

aminsalz der ■ Ölsäure, 1,5 Mol Natriumsalz

eines sulfonierten Rizinusöls mit 540/0 Wasser, 1,5 Mol ölsäures Diäthyl-

amin, 1 Mol Wasser.

Entsprechend dem Rezeptaufbau werden in vorliegendem Falle zunächst in der Mischkammer 1 die Polyesterkomponente A und die IsocyanatkomponenteB im Verhältnis 100 : 36 vereinigt, wobei die Mischkammertemperatur etwa 30° C beträgt. Das Polyester-Isocyanat-Gemisch AB wird in den Kolbenraum 14 eingedrückt. Der Misch- und Fördervorgang zum Füllen des Kolbenraumes von 21 dauert bei einer Leistung der Polyester-Förderpumpe von 10 l/min etwa 9 Sekunden. Beim Ausstoß des im Kolbenraum 14 vorhandenen PoIyester-Isocyanat-Gemisches AB wird in die Leitung 18 die für die Endreaktion notwendige Aktivatorkomponente C injiziert. Das gut homogenisierte Reaktionsgemisch wird in die Form gefüllt, die zwecks Erreichung des Raumgewichts von 45 kg/m³ ein Füllvolumen von etwa 501 hat, wenn die Dichte des aus dem Kolben ausgestoßenen Reaktionsgemisches = 1,1 g/cm³ beträgt.

Beispiel 2

Haft-Polyurethan-Schaumkörper Rezept:

100 Gewichtsteile Polyester aus {

5 Mol Adipinsäure, 1 Mol Phthalsäureanhydrid, 8 Mol Hexantriol,

75 Gewichtsteile Toluylendiisocyanat,

20 Gewichtsteile Trichloräthylphosphat, 1 Gewichtsteil Hexahydrodimethylanilin, 1 Gewichtsteil Wasser

ergeben ein Raumgewicht von etwa 75 kg/m³.

1. Arbeitsgang:

Vereinigung der Komponenten A und C in der Mischkammer 1 und Füllen des Kolbenraumes 14 mit diesen Komponenten.

2. Arbeitsgang:

Ausstoßen der Komponenten AC über Leitung 18, in der die Komponente B injiziert wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: IO

1. Verfahren zur Erzeugung poröser oder homogener Kunststofflialbfabrikate bzw. -fertigartikel auf Polyurethanbasis in starrer, halbstarrer oder elastischer Art, bei dem die einzelnen Komponenten miteinander gemischt und die Mischung intermittierend in Formen ausgestoßen wird, dadurch gekennzeichnet, daß einem aus zwei Komponenten bestehenden Vorgemisch im Rhythmus seiner intermittierend erfolgenden Strömung eine dritte Komponente injiziert wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einer Rührwerkskammer, der die Komponenten für das Vorgemisch getrennt mittels Pumpen von unten zugeführt werden, gekennzeichnet durch einen an den Kopf einer Rührwerkskammer (1) mittels einer Leitung (11) über ein Ventil (12) angeschlossenen Zylinder (15) mit hin- und hergehendem Kolben (13) und eine unterhalb des Zylinderbodens angeordnete Einspritzvorrichtung für die dritte Komponente mit einer quer zur Zylinderachse liegenden Leitung (18), die einerseits über Bohrungen (17) mit dem unterhalb des Kolbens 13 befindlichen Raum (14) des Zylinders (15) und andererseits über eine Bohrung (23) und einen Dreiwegehahn (24) mit einer Austrittsleitung (25) in Verbindung steht und an deren Enden Injektionsdüsen (22) angeordnet sind, denen die dritte Komponente mittels einer Injektionspumpe (20) zugeführt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dreiwegehahn (24) über eine Leitung (28) mit einem Spülmittelbehälter (27) in Verbindung steht.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 832 493, 901 471.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

> 209 619/387 7.