PT101062B

PT101062B - Processo e instalacao para a producao continua de espuma de poliuretano em blocos

Info

Publication number: PT101062B
Application number: PT101062A
Authority: PT
Inventors: Lucien Jourquin; Rudi Mortelmans; Brian James Blackwell; Johannes A M G Derksen
Original assignee: Recticel Holding Noord Bv; Brian James Blackwell
Priority date: 1991-11-14
Filing date: 1992-11-13
Publication date: 1999-08-31
Also published as: AU656931B2; JPH07503909A; CN1038237C; NO941732D0; NO941732L; IL103659A; CZ284013B6; GR3020658T3; RU2106253C1; SK54394A3; CN1073908A; LV10594B; ES2088026T3; PL173404B1; FI942168A; LT3117B; US5804113A; LV10594A; RO117359B1; CZ115594A3

Description

A presente invenção refere-se a um processo para a produção contínua de espuma de poliuretano em blocos compreendendo preparar-se uma mistura reaccional polimerizável contendo um agente de expansão, aplicar-se a referida mistura reaccional de forma essencialmente contínua a um sistema transportador móvel e permitir-se uma expansão livre e polimerização da referida mistura reaccional de modo a formar a referida espuma, em que a expansão livre e polimerização é efectuada num espaço essencialmente hermeticamente fechado em que a mistura reaccional é pelo menos parcialmente rodeada por uma fase gasosa, em que a pressão do gás é mantida durante a referida expansão livre e polimerização dentro de uma gama pré-determinada de pressões, parcialmente pelo menos por extracção do gás do referido espaço.

Este processo é apresentado na patente EP-A1-0 044 226. Neste processo conhecido, o processo de espumificação é efectuado em condições controladas de pressão. De acordo com este processo, o processo de espumificação pode ser efectuado por exemplo a uma pressão reduzida de forma a ser necessária uma menor quantidade de agentes de expansão físicos e químicos, especialmente água, para se obter uma densidade baixa desejada. Devido à menor quantidade de água, a espuma de poliuretano obtida será mais macia. Pelo contrário, a dureza da espuma de poliuretano pode ser aumentada efectuando o processo de despumificação a uma pressão maior e utilizando uma quantidade superior de agentes de expansão como por exemplo a água. Desta forma, é portanto possível utilizar a pressão como um parâmetro de formulação adicional.

Um problema bem conhecido na produção contínua de espuma de poliuretano em blocos consiste no facto de a pressão do ar ambiente dever ser mantida sempre ao mesmo valor constante de modo a obter-se uma espuma com propriedades constantes. De facto, é bem conhecido que flutuações de pressão mesmo relativamente pequenas têm por exemplo uma influência na densidade e na dureza da espuma produzida. A esse respeito, foi observado que quando se utilizam as presentes máquinas de produção de espuma de poliuretano sob a forma de blocos operando de forma contínua, máquinas esssas que são todas do tipo aberto, isto é em que o processo de espumificação é efectuado em condições ambientes de pressão, as alterações diárias na pressão atmosférica ambiente causam variações de densidade e de outras propriedades como por exemplo a dureza da espuma sob a forma de blocos. Além disso, é óbvio que quando se utiliza uma máquina de produção de espuma contínua hermeticamente fechada com controlos adequados, as variações de pressão dentro da referida câmara podem ainda ser superiores e mais rápidas do que as variações diárias da pressão ambiente.

A pantente EP-A1-0 044 226 ensina sistemas para controlar a pressão principalmente dentro de uma máquina fechada de produção contínua de espuma. A possibilidade de se utilizar estes sistemas numa máquina de produção contínua de espuma é apenas mencionada num único parágrafo.

Contudo, estas máquinas de produção contínua de espuma têm dimensões muito superiores às máquinas descontínuas de produção de espuma e necessitam por exemplo de um volume de 1000 a 1500

De modo a manter uma pressão elevada essencialmente constante a pantente EP-A1-0 044 226 propõe a utilização de uma válvula de alívio que permite a libertação de gás quando a pressão excede um valor constante pré-determinado. Adicionalmente, pode ser utilizada uma bomba de compressão que é operada em conjunto com um manómetro, válvula de alívio e controlos de comando. Embora a pantente EP-A1-0 044 226 não mencione nada à cerca da forma de operar estes sistemas de controlo de pressão, seria óbvio utilizar os controlos de comando para ligação da bomba de compressão e seu corte de acordo com a pressão medida pelo manómetro. Além disso, de acordo com os ensinamentos da pantente US-A-4 777 186 o especialista poderia utilizar apenas a bomba de compressão para obter a referida pressão elevada, de preferência antes de ser iniciado o processo de espumificação. Após ter sido obtida a pressão desejada, ele desligaria a bomba de compressão e manteria uma pressão sobre-atmosférica essencialmente constante por ventilação da máquina fechada de produção de espuma durante a reacção.

Uma desvantagem do processo acima descrito é o fecto de não permitir que seja mantida uma pressão elevada suficientemente constante numa grande máquida de produção

contínua de espuma em que é exigida a produção de espuma de poliuretano em blocos com propriedades uniformes. De facto é sempre necessária uma flutuação mínima da pressão na máquina de produção de espuma conhecida para activar os controlos de comando para ligar e desligar a bomba de compressão, e/ou abrir ou fechar a válvula de alívio.

A pantente EP-A1-0 044 226 refere ainda a utilização de uma bomba de vazio e controlos adequados, que não são descritos em pormenor, para manter uma pressão reduzida essencialmente constante. À este respeito, os presentes inventores efectuaram experiências com uma grande máquina de produção contínua de espuma hermeticamente fechada em que tentaram manter uma pressão constante baixa controlando a velocidade das bombas utilizadas para bômbaxgases para o exterior da câmara a um caudal essencialmente igual à taxa de produção de gás de expansão mas essa técnica parecia resultar no facto de não ser possível desta forma manter a referida pressão de forma suficientemente constante.

Constitui assim um objecto da presente invenção proporcionar um processo para a produção contínua de espuma de poliuretano em blocos em que as flutuações de pressão envolvente da mistura reaccional sejam reduzidas durante o processo de formação de espuma de modo a permitir a produção contínua de espuma de poliuretano sob a forma de blocos com uma qualidade essencialmente constante.

Para conseguir este objectivo, o processo de acordo com a invenção é caracterizado por o gás ser fornecido de forma essencialmente contínua ao referido espaço, para além da produção de gás de expansão, durante a referida fase de expansão livre e polimerização enquanto se efectua simultaneamente a extracção do gás do referido espaço de forma a manter a referida pressão dentro da referida gama de pressões e assim reduzir as flutuções da referida pressão dentro da referida gama de pressões. Verificou-se experimentalmente com surpresa que fornecendo continuamente um gás ao espaço fechado envolvente da mistura reaccional enquanto simultaneamente se efectuava a extracção do gás do referido espaço, a flutuação da pressão no referido espaço era reduzida em relação às flutuações de pressão que ocorrem no caso de não ser fornecido gás adicional e portanto apenas serem extraídos os gases que formam a mistura reaccional.

Numa realização preferida do processo de acordo com a invenção, a temperatura da fase gasosa no referido espaço fechado é mantida, pelo menos durante a referida fase de expansão livre e polimerização, dentro de uma gama de 5% no máximo abaixo ou acima de um valor pré-determinado da temperatura pelo menos parcialmente por controlo da temperatura e/ou do caudal de gás fornecido ao referido espaço. Desta forma, o processo de acordo com a invenção também permite controlar a temperatura da mistura reaccional, temperatura que também tem uma influência nas propriedades da espuma obtida.

Numa realização particular do processo de acordo com a invenção, a pressão dentro do referido espaço é mantida ao valor ou abaixo do valor da pressão ambiente prevalente e o referido gás é fornecido a um caudal que é pelo menos igual ao necessário para levar a metade a taxa de produção do gás de expansão e que é de preferência pelo menos igual à referida taxa de produção de gás de expansão mas cujo caudal é mais pequeno do que cinco vezes a referida taxa de produção de gás de expansão e é de preferência líiais pequeno do que três vezes a referida taxa de produção de gás de expansão.

Numa outra realização particular do processo de acordo com a invenção, a pressão dentro do referido espaço é mantida superior à pressão ambiente prevalente e o referido gás é fornecido a um caudal que é pelo menos igual a um caudal que é pelo menos igual a um décimo da taxa de produção de gás e* que é de preferência pelo menos igual a um terço da taxa de produção de gás de expansão mas cujo caudal é mais pequeno do que quatro vezes a referida taxa de produção de gás de expansão e de preferência mais pequeno do que duas vezes a referida taxa de produção de gás de expansão.

Dentro dos limites de caudal definidos nestas duas realizações particulares, a pressão e a temperatura podem ser controladas de forma suficientemente precisa sem produzir demasiados gases efluentes que têm de ser de preferência purificados.

No processo de acordo com a invenção, pode ser fornecido gás quer activamente quer passivamente, à pressão ambiente prevalente, no referido espaço enquanto se pode extrair o gás também quer activamente quer passivamente, dependendo da pressão criada no referido espaço. Para uma pressão essencialmente constante igual ou próximo da pressão atmosférica prevalente, o gás será fornecido e extraído activamente.

A invenção também se refere a um dispositivo para a produção contínua de espuma de poliuretano em blocos compreendendo uma câmara essencialmente hermética, um sistema transportador dentro da referida câmara, uma cabeça de mistura para misturar os componentes da reacção de poliuretano contendo um agente de expansão, um sistema para a secagem da referida mistura reaccional no referido sistema transformador durante o seu movimento contínuo de forma a permitir a expansão livre e polimerização da referida mistura reaccional ao longo do referido sistema transportador, sistemas de bombagem de gases possuindo uma admissão de gases e uma saída de gases, e um sistema para ligar a referida admissão de gases à referida câmara de modo a permitir extrair activamente o gás na referida câmara por meio do referido sistema de bombagem de gás durante a referida expansão livre e polimerização.

Este dispositivo é apresentado na patente EP-A10 044 226. Neste dispositivo conhecido, um sistema para efectuar activamente a extracção de gás é constituído por

uma bomba de vazio. Tal como já acima explicado, parece não ser praticável manter uma pressão constante suficientemente baixa dentro da câmara de uma grande máquina de produção contínua de espuma apenas controlando a bomba de vazio.

Para resolver esta e outras desvantagens, o dispositivo de acordo com a invenção é caracterizado por estar provido com um sistema para o fornecimento contínuo de gás à referida câmara durante a referida expansão livre e polimerização enquanto se faz activamente e simultaneamente a extracção de gases da referida câmara por meio do referido sistema de bombagem de gases de modo a reduzir as flutuações de pressão dentro da referida câmara.

Outros pormenores e vantagens do processo e dispositivo de acordo com a invenção tornar-se-ão aparentes a partir da seguinte descrição de realizações particulares; esta descrição é apenas apresentada como exemplo ilustrativo e não pretende limitar o âmbito da invenção. Os números de referência referem-se aos desenhos anexos em que:

A Figura 1 é uma vista esquemática em secção de um dispositivo de acordo com a invenção em que é criada uma pressão inferior à ambiente; e

A Figura 2 é também uma vista eia secção esquemática do dispositivo de acordo com a Figura 1 em que é criada uma pressão superior à ambiente.

No processo de acordo com a invenção, mesmo como nas máquinas contínuas e abertas convencionais de produção

- 9 de espuma sob a forma de blocos de poliuretano era que é preparada uma mistura reaccional polimerizável contendo um agente de expansão, a referida mistura reaccional aplicada continuamente sobre um sistema transportador móvel, incluindo habitualmente pelo menos um papel ou película móveis e um ou mais tapetes transportadores, e esta mistura reaccional é deixada expandir livremente e polimerizar de forma a obter-se a referida espuma. Este processo de espumificação pode ser efectuado utilizando uma máquina contínua de produção de espuma conhecida do tipo transportador inclinado’⁸, do tipo Maxfoam/Varimax ou do tipo Quadro-Foamat”, todas três com ou sem um sistema plano superior, ou do tipo Vertif oam. A mistura reaccional é habitualmente preparada a partir de um poliol e de um poliisocianato.

componente poliol pode compreender por exemplo:

- poliéter polióis que são preparados fazendo reagir um ou mais óxidos de alcileno ou óxidos de alcileno substituídos, como por exemplo o óxido de etileno ou o óxido de propileno, com um ou mais iniciadores contendo hidrogénio activo como por exemplo glicerol ou trimetilol propano, poliéter poliol parcialmente ou completamente aminados do tipo acima descrito, poliéster polióis que são preparados fazendo reagir, por exemplo, um ou mais ácidos ou anidridos

policarboxílicos ou os seus ésteres, como por exemplo o ácido adípico, ácido ftálico,..., com um ou mais álcoois polihídricos, como por exemplo etileno glicol, glicerol,...

- poliéter ou poliéster polióis que contêm polímeros de poliadição ou de policondensação num estado disperso ou solúvel.

O componente de poliisocianato pode consistir em vários isocianatos alifáticos ou aromáticos dos quais são mais vulgarmente utilizados o TDI, MDI, pré-polímeros de TDI ou MDI e todas as suas misturas possíveis.

Como agentes de expansão podem ser utilizados agentes de expansão química, como por exemplo água, ácido fórmico ou seus derivados, e agentes de expansão física, como por exemplo CFC(cloro-fluoro-carbono)ll, cloreto de metileno e outros CFC, HCFC e líquidos com um ponto de ebulição relativamente baixo.

A mistura reaccional compreende também catalisadores, como por exemplo os bem conhecidos catalisadores de aminas e/ou metálicos. São também geralmente necessários tensioactivos e revelaram ser satisfatórios vários tipos destes compostos. Se necessário podem ser adicionados à mistura reaccional outros aditivos como por exemplo retardadores de chama, recticuladores, diluentes, cargas, destruidores de células, pigmentos, antioxidantes

No processo de acordo com a invenção, a expansão livre e polimerização é efectuada num espaço hermeticamente fechado ou num espaço fechado em que a mistura reaccional é pelo menos rodeada parcialmente por uma fase gasosa. Numa primeira fase, isto é quando a expansão livre é iniciada, e de preferência também antes da expansão da mistura reaccional começar, a pressão dos gases é ajustada dentro de uma gama pré-determinada de pressões. Esta gama de pressões é normalmente de 0,5 a 10 bar e geralmente de 0,7 a 1,5 bar. Numa segunda fase, isto é durante a produção contínua de espuma de poliuretano, a pressão é mantida dentro da referida gama pré-determinada de pressões, por um lado, por extracção de gás do referido espaço e, por outro lado, pelo fornecimento contínuo de gás ao referido espaço, para além da produção de gás de expansão durante a referida fase de expansão livre e polimerização da mistura

reaccional.	Verificou-se com surpres	a que devido à
combinação	dos	gases efluentes e	do	fornecimento
simultâneo,	para	além da produção de	gás	de expansão,
contínuo de	gás	ao referido espaço,	as	flutuações de

pressão no referido espaço podem ser consideravelmente reduzidas.

Quando a pressão pretendida no referido espaço é suficientemente inferior à pressão ambiente prevalente, pode ser fornecido gás a essa pressão ambiente prevalente através de uma admissão no referido espaço. O fornecimento de gás ao referido espaço é em seguida controlado por exemplo por meio de válvulas de admissão ajustáveis ou possivelmente por placas de orifícios de diâmetros diferentes.

Em vez de se fornecer passivamente gás ao referido espaço, este gás pode também ser fornecido activamente, sob pressão, para dentro do referido espaço, por exemplo quando a pressão dentro do referido espaço tem de ser mantida a um valor próximo ou superior à pressão atmosférica prevalente. É adicionado de preferência ar ao referido espaço mas também podem ser utilizados outros gases como por exemplo dióxido de carbono, azoto ou misturas destes gases.

Devido ao fornecimento de gás ao referido espaço fechado, quer activamente quer passivamente, não apenas a pressão mas também a temperatura dos gases do referido espaço pode ser controlada. Para este objectivo a temperatura do gás fornecido ao referido espaço é controlada e o caudal deste gás pode também ser possivelmente ajustado. Além disso, é também possível fazer a recirculação de um fluido de arrefecimento ou de aquecimento ao longo ou através do referido espaço. A temperatura dos gases no referido espaço é de preferência mantida desta forma, pelo menos durante a referida segunda fase, dentro de uma gama de 5% no máximo inferior ou acima de um valor pré-determinado de temperatura. Este valor de temperatura está normalmente compreendido entre 10 e 75°C e habitualmente entre 20 e 50°C.

No processo de acordo com a invenção a opacidade dos gases existentes no espaço em torno da mistura reaccional é também controlada por ventilação do referido espaço, nomeadamente por extracção dos gases do referido espaço enquanto se mantém simultaneamente o fornecimento de gás a este último de forma acima descrita. Desta forma são removidos vapores como por exemplo isocianato volatilizado do referido espaço o que é uma característica importante dado que de outra forma os vapores poderiam ser depositados nas câmaras, sensores, fotocélulas, janelas de observação, etc... necessários para o controlo do funcionamento automático da máquina de produção de espuma.

processo de acordo com a invenção permite um controlo essencialmente completo das diferentes condições em torno da mistura reaccional que sofre a espumificação incluindo a pressão, temperatura, opacidade e de preferência também por exemplo a humidade dos gases que rodeiam a mistura reaccional.

Numa primeira realização particular do processo de acordo com a invenção, a pressão dentro do referido espaço é mantida a um valor igual ou inferior à pressão ambiente prevalente, isto é a pressão em torno da máquina fechada contínua de produção de espuma, e, numa segunda realização particular, a referida pressão é mantida acima da pressão ambiente prevalente. Para reduzir as flutuações de pressão e também para permitir controlar a temperatura dentro do referido espaço, é fornecido gás a este último quer activamente quer passivamente, na primeira realização particular a um caudal que é pelo menos igual ao necessário para levar a metade a taxa de produção de gás de expansão e que é de preferência pelo menos igual à referida taxa de produção de gases, e, na segunda realização particular, a um caudal pelo menos igual a um décimo da produção de gás de expansão e que é de preferência pelo menos igual a um terço da referida taxa de produção de gases. Na primeira realização particular, é fornecido gás a um caudal inferior a cinco vezes a taxa de produção de gás de expansão e de preferência a três vezes a referida taxa de produção de gás e numa segunda realização particular é fornecido gás a um caudal inferior a quatro vezes a taxa de produção de gás de expansão e de preferência inferior a duas vezes a referida taxa de produção de gás, de modo a controlar efectivamente a pressão e assim evitar grandes volumes de gases extraídos. Os gases são de preferência purificados antes de serem libertados para a atmosfera ou podem ser reintroduzidos no referido espaço. Para uma máquina contínua de produção de espuma economicamente viável que produza por exemplo cerca de 1000 m³ de espuma por hora, o caudal de alimentação está compreendido entre 100 e 5000 Nm^/hora (bP normais, isto é o número de m° quando o gás está à pressão atmosférica normal).

No processo de acordo com a invenção, o gás pode ser fornecido a um caudal essencialmente constante. Escolhendo um caudal adequado, a pressão pode ser mantida, na referida segunda fase, dentro de uma gama de 1% inferior ou acima de um valor pré-determinado de pressão. As

flutuações de pressão restantes são assim inferiores às variações diárias na pressão ambiente e assim pode ser obtida uma espuma com propriedades mais constantes pelo processo de acordo com a invenção em relação a espumas obtidas com as máquinas abertas convencionais de produção de espuma na forma de blocos. Se necessário, a alimentação de gás pode também ser controlada de forma a reduzir ainda as flutuações de pressão dentro do referido espaço.

Outras vantagens do processo de acordo com a invenção são as de ter de se purificar uma quantidade muito mais pequena de gases quando se compara com a quantidade de gases removidos pelo ventilador de extracção existente por cima das máquinas contínuas de produção de espuma, contendo os gases extraídos uma quantidade maior de substâncias nocivas e assim a unidade de purificação pode trabalhar mais eficazmente sendo necessária uma menor quantidade de agentes de expansão. Apesar de todas estas vantagens, nunca foi utilizada na prática uma máquina contínua de espuma hermeticamente fechada dado que não era possível controlar as condições interiores de pressão e de temperatura de forma conveniente. De facto, sem um controlo adequado da pressão, as variações das propriedades da espuma serão muito superiores quando comparadas com as das espumas obtidas em condições atmosféricas de pressão.

As figuras anexas mostram uma vista esquemática em secção de um dispositivo adequado para a produção contínua de espuma de poliuretano de acordo com a invenção.

Este dispositivo compreende uma máquina contínua de produção de espuma 1 envolvida por uma câmara fechada 2. A máquina de produção contínua de espuma utilizada 1 é conhecida e pode ser do tipo Maxfoam/Varimax, tal como é ilustrado nas figuras, do tipo transportador inclinado ou do tipo Vertifoam ou do tipo Quadro-Foamat. A máquina de espuma ilustrada 1 compreende uma cabeça de mistura 3 para misturar componentes de reacção de poliuretano contendo um agente de expansão, um furo 4 ligado por meio de uma conduta 5 a uma saída da cabeça de mistura 3, uma secção designada por placa de queda 6 e um primeiro tapete transportador 7. É provida uma unidade inferior de alimentação de papel ou de película 8 dentro da câmara 8 ou numa câmara fechada 9 tal como se mostra no dispositivo ilustrado. 0 papel ou película 10 inferior fornecido pela referida unidade imferior de alimentação de papel 8 passa sobre a secção da placa de queda 6 e sobre o primeiro tapete transportador 7 e é rebobinada numa unidade inferior de rebobinagem de papel 11. Existem também duas unidades laterais de alimentação de papel/película 12, uma colocada em cada um dos lados da máquina e duas unidades laterais de rebobinagem de papel/película 13 montadas de forma a que o papel ou película lateral fornecido passe entre as paredes laterais 14. Pode também ser provida uma unidade superior de alimentação de papel/película e uma unidade de rebobinagem correspondente.

O dispositivo ilustrado compreende ainda uma

unidade de corte de blocos de espuma 15 montada por cima de um outro tapete transportador 16 colocado após o primeiro tapete transportador 7 dentro da câmara 2.

A câmara 2 do dispositivo de acordo com a invenção é de preferência dividida em pelo menos dois compartimentos 17 e 18 por meio de uma porta divisória hermética 19, contendo o primeiro compartimento 17 da designada câmara de processo 17 a máquina de produção contínua de espuma 1 e o segundo compartimento 18 é uma câmara vedada 18. Esta câmara vedada está provida com uma porta de saída 20 para os blocos de espuma produzidos.

No dispositivo de acordo com a invenção, a mistura reaccional preparada na cabeça de mistura 3 é descarregada no sistema transportador móvel constituído pelo papel inferior 10 a mover-se continuamente sobre a secção de placa de queda 6 e o primeiro tapete transportador 7 de forma a permitir uma expansão livre e polimerização da referida mistura reaccional. À espuma de poliuretano em blocos 21 obtida desta forma é em seguida cortada pela unidade de corte 15 em blocos 22 com um comprimento desejado. A unidade de corte 15 está localizada a uma distância do furo 4 tal que a espuma obtida 21 tenha polimerizado de forma suficiente quando atinge a unidade de corte 15 e assim se evite a danificação da espuma durante o corte, e o tempo de polimerização mínimo necessário compreende habitualmente cerca de 6 minutos. A distância entre a unidade de corte 15 e a câmara vedada 18 depende do ~

comprimento pretendido para o bloco e compreende por exemplo cerca de 30 metros. É óbvio que o comprimento da câmara vedada 18 depende do comprimento pretendido do bloco e pode portanto compreender também por exemplo 30 metros. Para transportar os blocos de espuma cortados 22 desde a câmara de processo 17 até à câmara vedada 18, a câmara de processo 17 compreende um segundo tapete transportador 23 e a câmara vedada um terceiro tapete transportador 24 destinados a acelerar os blocos de espuma cortados 22 para dentro da câmara vedada 18. É óbvio que as grandes dimensões da câmara necessária e a produção contínua de espuma de poliuretano tornam difícil manter uma pressão constante dentro da câmara.

Tal como será a seguir descrito, a invenção proporciona um sistema para reduzir as flutuações de pressão da câmara bem como quando a pressão dentro da câmara tem de ser mantida inferior, acima ou próximo da pressão ambiente prevalente. Estes sistemas são essencialmente constituídos por uma unidade de bombagem e tubagens adequadas providas com válvulas. A Figura 1 mostra em linhas a cheio essas tubagens que estão em operação quando se cria uma pressão inferior à ambiente e a linhas a ponteado os tubos que são fechados pelas válvulas fechadas representadas por um símbolo de válvulas completamente preto enquanto que as válvulas abertas são indicadas por um símbolo de válvula aberta X . A Figura 2 representa a situação em que é criada na câmara uma pressão

superior à ambiente.

O dispositivo de acordo com a invenção compreende um sistema de bombagem de gás 25, de preferência numa unidade de insuflacção 25, provida com uma admissão de gàs 26 e uma saída de gás 27, e uma tubagem 28 para ligar a admissão de gás 26 à câmara de processo 17 de forma a permitir, quando a válvula 29 está aberta, tal como se mostra na Figura 1, extrair activamente gases da referida câmara de pressão 17. Os gases extraídos são conduzidos através de uma tubagem 30, com a válvula 31 na posição aberta, para um dispositivo de lavagem de fumos, por exemplo uma unidade de absorção de carvão activado 22, de forma a purificar estes gases antes de os lançar para a atmosfera livre.

Uma característica importante do dispositivo de acordo com a invenção é o facto de ele compreender um sistema 33 para o fornecimento contínuo de gás à câmara de processo 17 enquanto que o gás é simultaneamente extraído desta última por meio da referida unidade de insuflacção 25. 0 sistema de fornecimento de gás 33 do dispositivo ilustrado compreende uma tubagem para o fornecimento de ar ambiente, um permutador de calor 34 para controlar a temperatura do ar fornecido e uma válvula ajustável 35 que permite controlar o caudal do gás fornecido, em particular o ar.

Tal como anteriormente explicado, a combinação dos gases extraídos e do gás de alimentação permite com surpresa reduzir as flutuações de pressão na referida câmara ou, por outras palavras, manter uma pressão mais constante dentro da câmara. Esta pressão pode ser bem inferior à pressão ambiente prevalente mas, quando o sistema de alimentação de gases 33 compreende por exemplo uma bomba auxiliar 36 para assegurar uma alimentação suficiente de gás à câmara também a uma pressão próxima ou um pouco acima da pressão ambiente prevalente.

No dispositivo ilustrado de acordo com a invenção e tal como se mostra na Figura 2, a saída de gás 27 da unidade de insuflacção 25 pode também ser ligada através das tubagens 37 sobre o permutador de calor 34 à câmara de processo 17 enquanto que a admissão de gás 26 está em comunicação fluida com a atmosfera livre ou com uma câmara de gás. Para manter uma pressão de gás constante acima da ambiente na câmara de processo 17, os gases são removidos através de uma tubagem 38 sobre a válvula ajustável 35 e a bomba auxiliar 36 para o dispositivo de lavagem de fumos 32. Esta bomba auxiliar 36 é de preferência uma bomba de duas vias ou uma unidade de insuflacção que permite enviar por meio de uma boiítba um gás quer para quer' da câmara de processo 17. Pelo contrário, a unidade de insuflacção 25 roda sempre na mesma direcção e pode criar ou sobre-pressão ou uma depressão na câmara de processo 17 controlando as diferentes válvulas nas posições adequadas. Pode ser, contudo, também utilizado um mecanismo análogo para a bomba auxiliar 36.

A câmara vedada 18 do dispositivo de acordo com a invenção está provido com meios para evacuar os blocos de espuma cortados 22 da câmara de processo sem causar flutuações de pressão nesta última. Para conseguir este objectivo, o referido dispositivo compreende ainda um sistema para ajustar a pressão dentro da referida câmara vedada 18 à pressão dentro de recipiente de processo 17 quando a referida porta de saída 20 e a referida porta divisória 19 estão fechadas, antes de abrir a referida porta divisória 19. Estes sistemas são de preferência também providos com meios adequados para manter a pressão na câmara vedada 18 de forma essencialmente constante pelo menos quando a referida porta divisória 19 está aberta. Eles compreendem no dispositivo ilustrado, e numa forma análoga à da câmara de processo 17, uma unidade de insuflacção 39 e tubagens adequadas para ligar a sua admissão de gás 40 ou a sua saída de gás 41 à câmara vedada 18.

Na situação representada na Figura 1, para criar uma pressão inferior à ambiente, a admissão 40 da unidade de insuflacção 39 está ligada através de uma tubagem 42 à câmara vedada 18 para reduzir a pressão dentro dela enquanto que a sua saída 41 está ligada através de uma tubagem 43 à unidade de lavagem de fumos 32. Para reduzir as flutuações de pressão na câmara vedada 18, especialmente quando a porta divisória 19 está aberta, tal como representado nas Figuras, e também de modo a permitir

- 22 ajustar a temperatura na câmara vedada 18 à temperatura da câmara de processo 17, é proporcionado um tubo 44 incluindo um permutador de colar 45 para o fornecimento de ar à câmara vedada 18. Esta tubagem 44 pode ainda compreender uma válvula ajustável 52 e possivelmente também uma bomba auxiliar 46, de preferência uma bomba de duas vias, para controlar o caudal através desta tubagem 44, especialmente quando a pressão dentro da referida câmara vedada tem de ser ajustada a um valor próximo da pressão ambiente.

Para criar uma pressão superior à ambiente na câmara vedada 18 tal como se mostra na Figura 2, a saída 41 da unidade de insuflação 39 é ligada através de uma tubagem 47, incluindo o referido permutador 43 para ajustar a temperatura na câmara vedada à câmara vedada 18 enquanto que a admissão 40 da unidade de insuflação 39 está numa comunicação fluida com a atmosfera livre ou com a câmara de gás. Nesta situação, é removido gás da câmara vedada 18 pela válvula ajustável 52 e pela bomba de duas vias 32. Esta válvula e/ou bomba de duas vias 46 permitem controlar o caudal do gás removido da câmara veadada 18.

Para evacuar os blocos cortados 22 da câmara de processo 17, a instalação de acordo com a invenção compreende um sistema para abrir a porta divisória 19 quando a pressão na câmara vedada 18 e de preferência também a temperatura é ajustada â pressão e respectivamente à temperatura da câmara de processo 17, um sistema para transportar pelo menos um bloco de espuma cortado através

da referida porta divisória aberta 19 para dentro da câmara vedada, compreendendo esse sistema um segundo e terceiro tapetes transportadores 23 e 24 ilustrados nas Figuras, um sistema para fechar a referida porta divisória 19 após o referido bloco ter sido transportado para dentro da câmara vedada 18, um sistema, por exemplo uma admissão de ar ou de gás provida com uma válvula de corte 49, para ajustar a pressão na referida câmara vedada ao valor da pressão ambiente reinante, um sistema para abrir depois a porta de saída 20, um sistema 24 e 50 para remover o referido bloco cortado 22 através da porta de saída 40 de dentro da câmara vedada 18 e um sistema para fechar a porta de saída 20.

Após a porta de saída 20 ter sido fechada, a pressão e também de preferência a temperatura na câmara vedada 18 são ajustadas por meio de uma unidade de insuflação 39, um permutador de calor 45 e possivelmente uma bomba 46 e/ou uma válvula ajustável 52. A instalação de acordo com a invenção pode ser ainda completada com sistemas para controlar a humidade dos gases fornecidos ao processo e à câmara vedada. Além disso, pode criar-se uma circulação gasosa na câmara de processo 17 por meio de um ventilador 51 para se obter uma pressão e temperatura mais uniformes na câmara 17.

Os seguintes exemplos foram realizados com a instalação ilustrada nas figuras acima descritas.

Exemplo 1

Neste exemplo, foram produzidos blocos de espuma

de poliuretano a uma pressão inferior à ambiente de cerca de 0,7 bar e a uma temperatura de cerca de 25°C. Esta situação corresponde à situação representada na Figura 1.

Antes de se iniciar a descarga da mistura reaccional para dentro do furo 4, foi extraído ar da câmara 2 por meio das unidades de insuflação 25 e 39, com a porta de saída 20 fechada e a porta divisória 19 aberta, de forma a reduzir a pressão dentro da câmara para cerca de 0,7 bar. Entretanto, foi fornecido ar à câmara de processo e a câmara de ar 18 através das tubagens 33 e 44 respectivamente. 0 ar fornecido foi aquecido até uma temperatura de 25°C. Passados 10 minutos foi obtida uma situação estável de 25°C/0,7 bar dentro de toda a câmara por ajustamento da velocidade das unidades de insuflação 25 e 39 e por ajustamento das válvulas 33 e 52.

Em seguida, foi introduzida controladamente uma mistura reaccional· química consistindo nos seguintes ingredientes (em partes em peso) na cabeça de mistura e ela

foi descarregada no papel de

fundo continuamente

movidoactuação constante 10:

- Poliéter poliol convencional	100
- Água	4,5
- TDI 80/20	57,1
- Tensioactivo de silicone	1,7
- Catalisador de amina	0,14
- Octoato estanoso	0,23

Esta mistura reaccional foi deixada expandir

livremente e polimerizar no papel de fundo que foi continuamente movido em direcção à unidade de corte a uma velocidade de 5 metros por minuto. Quando o bloco de espuma atingiu o comprimento desejado de 30 m, a unidade de corte foi actuada e o bloco de espuma cortado foi acelerado na câmara vedada por cima do transportador 24 deixando espaço para a produção contínua do próximo bloco de espuma de comprimento pretendido. A porta divisória 19 foi fechada, a unidade de insuflação 39 foi parada e a temperatura e a pressão na câmara vedada foram reguladas para as condições de processo para a pressão ambiente por meio da abertura da válvula 49. Após isto, a porta de saída 20 foi aberta e o bloco de espuma foi acelerado e retirado do transportador 50 e depois colocado num sistema de cura em tabuleiros. Em seguida a porta de saída 20 e válvula 49 foram de novo fechadas e a temperatura e a pressão na câmara foram de novo reguladas para respectivamente 25°C e 0,7 bar por remoção de gás por meio de uma unidade de insuflação 39 e fornecendo simultaneamente ar através da tubagem 44 e permutador de calor 45. A porta divisória 19 foi de novo aberta e o processo foi repetido até se obter a produção contínua pretendida de blocos de espuma. Numa operação estabilizada, o fornecimento médio de ar através da tubagem 33 à câmara de processo 17 era cerca de 900 Nm^ por hora enquanto a produção de gás de insuflação revelava um valor estabilizado a cerca de 700 Nm /hora. A temperatura média estabilizada do ar fornecido à câmara de processo era de „ 26

22,5°C.

Durante toda a produção após o início, foram medidos os seguintes valores estabilizados de temperatura e de pressão dentro da câmara de processo:

- Temperatura:			média:	25,3°C
			mínima:	24,1°C
			máxima:	26,0°C
- Pressão:			média:	0,699 bar
			mínima:	0,694 bar
			máxima	0,704 bar
OS	blocos	de espuma	produzidos tinham
comprimento de	30 m,	uma largura	de 2,1 m e	uma altura

1,22 m. A densidade bruta era de 16,1 kg/m³ e a dureza de ILD a 40% de indentação era de 86 N. Além disso a espuma revelou boas propriedades em relação à densidade, e propriedades comparáveis a uma espuma obtida com CFC11 como agente físico de expansão com densidade e dureza equivalentes.

Exemplo 2.

Para ilustrar a gama muito grande de espumas de poliuretano que poderá ser produzidas utilizando o processo e os parâmetros de processo foi utilizada exactamente a mesma mistura de reacção química usada no exemplo 1 de novo com as seguintes condições específicas da câmara: temperatura: 25°C; pressão: 1,0 bar absoluto. As condições ambientes eram: temperatura: 21°C; pressão: 1,017 bar. Foi aplicado o mesmo processo e equipamento do exemplo 1 (ver

- 27 Figura 1). Durante toda a produção estável após o início, foram medidos os seguintes valores estabilizados da

temperatura e da pressão dentro da câmara de processo:
- Temperatura:	média:	24,9°C
	mínima:	23,8^&C
	máxima:	27,7'C
- Pressão:	média:	1,002 bar
	mínima:	0,993 bar
	máxima	1,007 bar

No estado estabilizado, a quantidade média de ar fornecido à câmara de processo 17 era de 2500 Nm³/hora durante a produção de espuma. Ao contrário do Exemplo 1, utilizou-se a bomba auxiliar 36 para se fornecer essa quantidade de ar. Este ar foi aquecido até uma temperatura de 23,5’C por meio do permutador de calor 34. Os gases de expansão produzidos e o ar fornecido foram extraídos por meio de uma bomba da câmara de processo 17 por meio da unidade de insuflação 25 a um caudal médio de cerca de 3100 Nm³/hora (= 2500 Nm³ + taxa de produção de gás de expansão de cerca de 600 Nm³ por hora). A câmara vedada 18 foi operada tal como no Exemplo 1, com a excepção de o ar ter sido bombado para esta câmara por meio de uma bomba auxiliar 46. Os blocos de espuma produzidos tinham as mesmas dimensões, mas a densidade da espuma bruta era de 21,3 kg/m³ e a dureza ILD a 40% de indentação era de 119 N. A espuma revelava de novo uma excelente qualidade em relação à densidade.

Durante o mesmo lote de produção foi parada a

adição de ar durante 30 minutos e a pressão foi apenas controlada por controlo da velocidade das unidades de insuflação. Durante este período foram medidos os seguintes valores insatisfatórios dentro da câmara de processo:

- Temperatura: subiu para 68°C

- Pressão: mínima: 0,925 bar máxima: 1,056 bar

A densidade dos blocos de espuma produzidos durante este período variava entre 19,4 e 22,9 kg/m³, o que foi considerado insatisfatório.

Exemplo 3

Foram de novo aplicados o mesmo processo e equipamento dos exemplos 1 e 2 para se obter uma espuma de poliuretano nas seguintes condições: temperatura: 35°C; pressão: 1,3 bar absoluto. Neste exemplo, contudo, é utilizada a configuração representada na Figura 2 para criar uma pressão superior à ambiente. A mistura reaccional consistia nos seguintes ingredientes:

- Poliéter poliol convencional

- Água partes em peso

100

- TDI 80/2047,4

- Tensioactivo de silicone1,5

- Catalisador de amina0,19

- Octoato estanoso0,27

Durante toda a fase de produção desde o arranque ate à paragem foram medidos os seguintes valores de

- 29 temperatura e pressão dentro da câmara:

» Temperatura:	média:	35,2°C
	mínima:	33,9°C
	máxima:	36,3°C
- Pressão:	média:	1,298 bar
	mínima:	1,289 bar
	máxima	1,310 bar

No estado estabilizado, a quantidade de ar activamente adicionado à câmara de processo pela unidade de

insuflação 25 era de	175	Nm³ por hora a uma temperatura de
32°C. Os blocos	de	espuma	produzidos tinham 30 m	de
comprimento, 2,05	m	de	largura e 1,07 m de altura.	A

densidade bruta da espuma era de 34,6 kg/m³ e a dureza ILD a 40% de indentação era de 253 N. Além disso a espuma revelava boas propriedades em relação à densidade e uma elevada dureza, que apenas podem ser normalmente obtidas a esta densidade quando se utilizam polióis especiais na mistura reaccional.

Será óbvio que a invenção não se limita às realizações acima descritas mas podem ser consideradas muitas modificações por exemplo em relação à construção e dimensões da máquina contínua de espumificação e a câmara sem desvio do âmbito da presente invenção.

Desta forma pode ser possível omitir a câmara vedada e utilizar em vez dela rolos ou cortinas ou transportadores adequados que são pressionados contra a

espuma produzida quando esta espuma abandona a câmara de processo, especialmente quando é obtida uma espuma suficientemente rígida. Constitui uma vantagem deste sistema o facto do bloco de espuma poder ser cortado fora da câmara de processo o que permite obter blocos mais longos sem contudo haver a necessidade de se dispor de uma câmara maior.

No processo de acordo com a invenção, não é necessário dispor-se de uma vedação total ao ar em torno do bloco de espuma que abandona a câmara de processo dado que pode entrar ou sair uma pequena quantidade de gás nesta câmara de acordo com a pressão nela reinante. Assim, por câmara essencialmente hermética pretende-se significar neste pedido de patente uma câmara que· é vedada ao ar com a excepção de algumas aberturas que permitem por exemplo que o ar entre apenas nas câmaras a um caudal dentro dos limites definidos nas reivindicações para reduzir as flutuações de pressão quando se cria uma pressão inferior ã ambiente na câmara.

Claims

Processo para a produção contínua de espuma de poliuretano em blocos compreendendo prepararse uma mistura reaccional polimerizável contendo um agente de expansão, aplicar-se a referida mistura reaccional de forma essencialmente contínua a um sistema transportador móvel e permitir-se uma expansão livre e polimerização desta mistura reaccional de modo a formar a referida espuma, em que a expansão livre e polimerização da mistura reaccional é efectuada num espaço essencialmente hermeticamente fechado em que a mistura reaccional é pelo menos parcialmente rodeada por uma fase gasosa, em que a pressão do gás é mantida durante a referida expansão livre e polimerização dentro de uma gama pré-determinada de pressões, parcialmente pelo menos por extracção do gás do referido espaço, caracterizado por o gás ser essencialmente fornecido continuamente ao referido espaço, em adição à produção de gás de expansão, durante a referida expansão livre e polimerização enquanto o gás é simultaneamente extraído do referido espaço de modo a manter a referida

pressão dentro da referida gama de pressões e a reduzir as flutuações da referida pressão dentro da referida gama de pressões. - 2^â = Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a temperatura da fase

gasosa no referido espaço fechado ser mantida, pelo menos durante a referida expansão livre e polimerização, dentro de uma gama máxima de 5% abaixo ou acima de um valor predeterminado de temperatura pelo menos parcialmente por controlo da temperatura e/ou caudal do gás fornecido ao referido espaço.

- 3^â -

Processo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por o referido valor prédeterminado de temperatura estar compreendido entre 10 e 75°C e de preferência entre 20 e 50°C.

- 4^â -

Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 3, caracterizado por a pressão dentro do referido espaço ser mantida igual ou inferior à pressão ambiente reinante e o referido gás ser fornecido a um caudal que pelo menos é igual a metade do caudal da produção de gás de expansão e que é de preferência pelo menos igual à referida taxa de produção de gás de expansão mas cujo caudal é inferior a cinco vezes a referida taxa de produção de gás de expansão e de preferência inferior a três vezes a referida taxa de produção de gás de expansão.

- ₅a _

Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 4, caracterizado por a pressão dentro do referido espaço ser mantida superior à pressão ambiente reinante e o referido gás ser fornecido a um caudal que é pelo monos igual a um décimo da taxa de produção de gás e que é de preferência pelo menos igual a um terço da taxa de produção de gás de expansão mas cujo caudal é inferior a quatro vezes a referida taxa de produção de gás de expansão e de preferência inferior a duas vezes a referida taxa de produção de gás de expansão.

Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 5, caracterizado por o referido gás ser fornecido a um caudal essencialmente constante durante a referida expansão livre e polimerização.

- 7^a -

Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 6, caracterizado a referida pressão ser mantida dentro de uma gama de 1% abaixo ou acima de um valor pré-determinado de pressão, durante a referida expansão livre e polimerização.

Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 7, caracterizado por o gás ser extraído activamente do referido espaço.

Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 8, caracterizado por o gás ser fornecido à pressão ambiente reinante no referido espaço.

Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 8, caracterizado por o gás ser fornecido sob pressão ao referido espaço por meio de uma bomba.

- 11* Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 10, caracterizado por a referida gama de pressões se encontrar compreendida entre 0,5 e 10 bar e de preferência entre 0,7 e 1,5 bar.

- 12^â Processo de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 11, caracterizado por o referido gás extraído ser purificado.

₁₃a _

Instalação para a produção contínua de espuma de poliuretano em blocos compreendendo uma câmara essencialmente hermética (2), um sistema transportador (7, 10) dentro da referida câmara (2), uma cabeça de mistura (3) para efectuar a mistura dos componentes da reacção de poliuretano contendo um agente de expansão, sistemas para a descarga da referida mistura reaccional no referido sistema transportador (7, 10) enquanto eles se encontram em movimento de modo a permitir a expansão livre e polimerização da referida mistura reaccional ao longo do referido sistema transportador, um sistema de bombagem de gases (25) possuindo um admissão de gás (26) e uma saída de gás (27), e um sistema (28) para ligar a referida admissão de gás (26) à referida câmara(2) de modo a permitir extrair activamente o gás da referida câmara por meio do referido sistema de bombagem do gás (25) durante a referida expansão livre e polimerização, caracterizada por o referido dispositivo ser provido com sistemas (33) para o fornecimento contínuo de gás à referida câmara (2) durante a referida expansão livre e polimerização enquanto o gás é simultaneamente extraído activamente da referida câmara por meio do sistema de bombagem de gás (25) de modo a reduzir as flutuações de pressão dentro do referida câmara.

Instalação de acordo com a reivindicação 13, caracterizada por a referida instalação, compreender um sistema (37) para ligar a referida saída de gás (27) do sistema de bombagem de gás (25) à câmara (2) durante a referida expansão livre e polimerização, e um sistema (38) para remover o gás da referida câmara (2) durante a expansão livre e polimerização, enquanto se efectua a bombagem activamente e simultaneamente para dentro da câmara por meio do sistema de bombagem de gás (25) de modo a reduzir as flutuações de pressão dentro da referida câmara (2).

= 153 _

Instalação de acordo com qualquer das reivindicações 13 e 14, caracterizada por o sistema de bombagem de gás incluir pelo menos uma unidade de insuflação (25).

- 16^ã “

Instalação de acordo com qualquer das reivindicações 13 a 15, caracterizada por o referido sistema (33) para o fornecimento de gás à câmara incluir pelo menos uma admissão na referida câmara (2), provida com uma válvula de admissão ajustável (35).

17^â

Instalação de acordo com qualquer das reivindicações 13 a 16, caracterizada por o sistema (33) para o fornecimento de gás à câmara incluir pelo menos uma bomba de admissão auxiliar.

- 18^â Instalação de acordo com qualquer das reivindicações 14 a 17, caracterizada por o sistema (38) para a remoção de gás da câmara (2) incluir pelo menos uma saída provida com uma válvula de saída ajustável (35), em particular uma válvula de alívio.

» IQâ _

Instalação de acordo com qualquer das reivindicações 14 a 18, caracterizada por o sistema (38) para a remoção de gás da câmara (2) incluir pelo menos uma bomba de exaustão auxiliar (36).

- 20 ^a Instalação de acordo com qualquer das reivindicações 13 a 19, caracterizada por a instalação compreender pelo menos uma porta divisória hermética (19) para dividir a câmara (2) em pelo menos dois compartimentos, em que um primeiro compartimento (17) contem pelo menos o sistema transportador (7, 10) e uma unidade de corte (15) para cortar os blocos de espuma (22) com um comprimento pré-determinado enquanto o segundo compartimento (18) compreende uma porta de saída (20), sendo o sistema de bombagem de gás (25) ligado ao primeiro compartimento (17), sendo provido o sistema (33) para o fornecimento de gás à câmara para o fornecimento de gás ao primeiro compartimento (17), compreendendo ainda a instalação um sistema (39, 44) para o ajuste da pressão dentro do segundo compartimento (18) para um valor igual à pressão dentro do primeiro compartimento (17) quando a porta de saída (20) e a porta divisória (19) estão fechadas, um sistema para a abertura da porta divisória (19) quando a pressão dentro do segundo compartimento (18) é ajustada a um valor igual à pressão dentro do primeiro compartimento (17), um sistema (23, 24) para o transporte de pelo menos um bloco de espuma cortado (22) através da segunda porta divisória aberta (19) para dentro do segundo compartimento (18), um sistema para fechar a porta divisória depois do bloco (22) ter sido transportado para dentro do segundo compartimento (18), um sistema para o ajuste da pressão no segundo compartimento (18) a um valor igual à pressão ambiente reinante, um sistema para abrir a porta de saída (20) quando a pressão dentro do segundo compartimento (18) é ajustada ao valor igual à pressão ambiente reinante, um sistema (24, 50) para remover o referido bloco de espuma cortado (22) através da porta de saída aberta (20) do segundo compartimento (18) e um sistema para fechar a porta de saída depois do bloco (22) ter sido removido do segundo compartimento (18).

- 21* Instalação de acordo com qualquer das reivindicações 13 a 20, caracterizada por compreender um sistema (34, 45) para controlar a temperatura do gás fornecido ou bombado para dentro do referida câmara.

A requerente reivindica a prioridade do pedido apresentado no PCT em 14 de Novembro de 1991 sob o N²PCT/EP91/G2176.