專利名稱：制備發泡聚合體的方法
技術領域：
本發明涉及一種根據技術方案1的前序部分所述的制備發泡聚合體的方法，并且涉及一種實施該方法的裝置。可通過注塑以計量的方式進行或可通過擠出連續進行發泡聚合體的制備。
背景技術：
注塑法和相應的設備描述于DE-A-198 53 021中，采用所述注塑法和設備可制備發泡聚合物模制品。將公開一種設備，所述設備包括常規注塑機，并且采用所述設備可將物理發泡劑(如氮氣、二氧化碳、水)使用氣體計量系統加入到聚合物熔體中。根據所述的通過擴散進行的采用發泡劑浸漬聚合物的實施方式使發泡劑與在環形間隙物流的表面處的熔融物流接觸。環形間隙由兩個燒結金屬制成的中空圓筒形成，并且使發泡劑在大界面上通過其壁部的均勻沖入成為可能。
還可使用模塑組合物代替聚合物熔體，通過將兩種組分混合使其達到可加工狀態，模塑組合物在所述狀態下以計量方式加料至成形用具的腔室中，并且在交聯反應的同時進行發泡。對于所需發泡度所要求的未發泡的模塑組合物的量通過計量進行定量。模塑組合物在加工之前以兩種單獨保持的組分的形式存在，所述組分均包括進行交聯反應用部分試劑并且其由于這些部分試劑而不同。將兩種模塑組合物組分混合用以為加工做制備。所述兩組分模塑組合物的實例為液態硅橡膠LSR和在制備聚氨酯PUR的過程中的反應性混合物。
LSR為可在注塑機上通過特定的泵送和計量技術加工成模制品部件的膏狀組合物。LSR為在高溫下(在約150-200℃下)交聯的硅橡膠，即所謂的“高溫硫化硅橡膠”或簡稱“HTV硅橡膠”。模塑組合物的組分不能單獨反應。在其中發生交聯反應的模塑組合物通過將各組分混合并升溫產生。例如，所述反應如聚硅氧烷與交聯劑(含有短的聚合物鏈)反應的鉑催化加成交聯反應一樣并且在Pt催化劑的影響下進行。交聯劑和催化劑為進行交聯反應用部分試劑并且形成了交聯劑的兩組分。
在通過熱引發分解產生發泡氣體的橡膠加工中，使用化學發泡劑進行發泡。在交聯(硫化)之前膠料中由發泡氣體形成的氣泡仍是可流動的。與在橡膠發泡中使用的發泡劑的分解相比，由于在形成發泡氣體所需的溫度水平下交聯反應進行太快以致于不能同時交聯和發泡，因而不能將上述方法用于LSR的發泡。
PUR為反應性塑料，所述塑料通過將兩種液體反應物混合產生。這些模塑組合物的組分為多元醇(具有多個醇基的化合物)和多異氰酸酯。氨基甲酸酯基團在反應過程中產生，在反應中通過醇基團與異氰酸酯基團彼此聚加成進行交聯。在PUR的情況下，兩種反應物為交聯反應的部分試劑。還存在將其混入到一種模塑組合物組分中的催化劑。
發明內容
本發明的目的是提供一種制備發泡聚合體的方法，該方法適于使用例如LSR或PUR作為發泡模塑組合物，產生氣泡很大程度上與交聯反應同時進行。技術方案1中所限定的方法滿足了上述目的。
由模塑組合物制備發泡聚合體的方法使用一種成形用具進行實施，在所述成形用具中交聯反應和形成泡沫氣泡同時進行。在加工模塑組合物之前，模塑組合物以兩種單獨保持的組分的形式存在，所述兩種組分均包括進行交聯反應用部分試劑且其由于這些部分試劑而不同。將兩種模塑組合物組分混合用以為加工作準備。在制備開始時，將兩種組分在高壓下分別以兩股物流進行輸送。在所述方法中，采用發泡劑，特別是采用物理發泡流體浸漬兩組分，或僅一種組分。在所述方法中將兩股物流在浸漬之后仍在高壓下組合并混合。最后，在降壓的同時將通過混合形成的反應性混合物連續擠出或將其以計量的方式注入到成形用具的腔室內。為了促進交聯反應選擇性地加熱腔室。
在室溫下加工LSR的過程中，由于在該溫度下交聯反應緩慢進行，反應性混合物還可浸漬有發泡流體。在所述方法中有利的是工藝過程復雜性低。
相反，由于單獨的模塑組合物組分不能反應，根據本發明的方法在另一個方面是有利的。如果在浸漬時產生意外，則交聯模塑組合物不會使所用的浸漬設備不能工作。因此操作安全性大于具有簡單工藝過程的方法。另外，維修量小；特別是省去了在中斷該方法時耗時且耗材的沖洗過程。
從屬技術方案2-5涉及根據本發明的方法的有利實施方式。實施根據本發明的方法的裝置為技術方案6-10的主題。
以下參考附圖解釋本發明，其中圖1可實施根據本發明的方法的裝置的示意框圖；圖2作為縱剖視圖或作為側視圖所示的浸漬設備；和圖3圖2所示設備的橫截面。
具體實施例方式
可實施根據本發明的方法的裝置1如圖1中的示意框圖所示。模塑組合物組分A和B用存儲槽11和12經泵11a、11b分別與浸漬設備2a和2b相連接。(還可僅設置一個浸漬設備)。參考圖2和圖3描述對于浸漬設備2a、2b的實施方式2。根據本發明發泡的聚合體或聚合物模制品可通過注塑機、設備2a、2b和混合設備3制備。在成形用具5內發泡與交聯反應同時進行。采用擠出用具的方法的變型方案也是可以的。
在加工模塑組合物之前，模塑組合物以兩種單獨保持的組分A和B的形式存在。它們均包括進行交聯反應用部分試劑；它們由于這些部分試劑而不同。將兩種模塑組合物組分A和B在混合設備3中混合用以為加工作準備。根據本發明，在制備開始時，采用發泡劑，特別是采用物理發泡流體C浸漬在高壓下分別呈兩股物流的兩組分A和B(或僅組分A、B之一)，將所述發泡劑或物理發泡流體通過管線132’和入口短管132使用泵13a(或壓縮機)從存儲槽13送入浸漬設備2a、2b。如果組分A和B之一較易于浸漬，可有利地僅將其浸漬。在混合設備3中隨后的混合過程中，接著將發泡流體C分布在待發泡的整個模塑組合物中。
在浸漬兩種組分或浸漬兩種組分之一之后，將組分A和B的物流通過管線32a、32b輸送到混合設備3中，在混合設備3中將它們組合并進一步在高壓下混合。最后，在降壓的同時將混合物以計量的方式注入到成形用具5的腔室內。在加工LSR時加熱腔室以促進交聯反應。隨后將包括計量裝置和限流噴嘴-未示出-的連接設備4連接到混合設備3上。限流噴嘴通向成形用具5的腔室。可將在連接設備4內所制備的模塑組合物通過輸送設備，例如使用增塑單元的螺桿輸送到成形用具5中。發泡流體濃度的補償在所述輸送設備內進行(通常，很大程度上由于擴散)并且在足夠長的停留時間下導致所述濃度的均化，從而導致均勻發泡。在加工LSR的過程中必須保持低溫，在20-40℃之間，以便不過早發生交聯。聚合物的熱引發交聯僅在成形用具5內進行。
還可提供例如可連續制備發泡聚合物管的擠出用具代替注塑用限流噴嘴和成形用具5用于注塑。
可使用CO2、N2、戊烷或其它適合的烴，即更有利定價且正式許可的烴作為發泡流體C。還可使用其它氣體如惰性氣體和，自然地，所有所述氣體的兩種或多種的混合物。
在混合設備3中可采用發泡流體C連續浸漬。由虛線所示的管線133’表示出了這種可能性。還可以在設備2和/或2b中浸漬的同時將至少一種其它添加劑，例如染料或作為催化劑的有效物質混入到模塑組合物組分A或B中。
在加工PUR時，伴隨著模塑組合物組分A和B的混合開始聚合物的交聯。因此，連接設備4必須以使反應混合物的停留時間盡可能短的方式制造。基本上必須將連接設備4限于計量裝置并且限于限流噴嘴。因此將已采用發泡流體C單獨浸漬的組分A和組分B的反應性混合物在其制備之后立即注入到成形用具內。
用于兩種模塑組合物組分A、B的物流的兩浸漬設備2a、2b可具有相同結構，上述兩設備在混合設備3的上游并且并聯連接在裝置1內。部分已由DE-C-101 50 329公知的上述浸漬設備2(但是，采用所述設備不提供反應性混合物的單獨組分A或B的浸漬，而是聚合物熔體的浸漬)如圖2所示左側區域中為縱剖視圖且在右側區域中為側視圖。相同類型-有利的是尺寸稍大的設備2還可用作混合設備3。沿圖2中的線III-III穿過設備2的截面圖示于圖3中。
浸漬設備2包括以下部件在其內部布置有靜態混合器元件22的圓柱形混合室21的外殼20和待浸漬的組合物用連接短管20a、20b；還有在外殼20與混合室21之間的由多孔材料(例如由燒結金屬顆粒)制備的管狀壁部23(或套管23)。可在壓力下送入的發泡流體C通過壁部23均勻分布在混合室21的夾套表面上。通過短管132送入的發泡流體C在管狀壁部23的外表面上成切向且成軸向流動通過環隙24。間隔元件(未示出)布置在環隙24中。代替一個入口短管132，還可設置多個短管132，條件是發泡流體C在環隙24中不充分的分布使得這是必須的。除了連接短管20a、20b，可設置其它短管(未示出)，通過所述其它短管可將其它添加劑送入混合室21中。
傳熱介質用通道系統6整合在外殼20中(由箭頭7，7’所示)，特別是冷卻劑用通道系統，在浸漬過程中采用所述通道系統可將熱量從通過混合器元件22加工的模塑組合物組分A或B中帶走。在由于內部摩擦產生高剪切力和相應的局部溫度升高的劇烈混合時，必須冷卻以使在混合設備3中交聯未早已開始。通道系統6包括軸向通道61，所述軸向通道并聯連接并且其在浸漬設備2的兩個端部處通過環形通道60彼此連接。通過入口短管60a將冷卻劑送入環形通道60中。位于圖3的截面圖中未示出的一面上的出口短管60b由該圖中的點劃線所示。代替8個通道61，四個也是足夠的，例如，所述通道可串連連接。與所示相反，外殼20必須由多個部件構成以便可構成通道系統6。
混合器元件22有利的是具有交叉網片(技術人員所熟悉的“SMX結構”)的已公知結構。鄰近的混合器元件22以傾斜的方式相互彼此均偏移90°。采用這種結構，待浸漬的組合物從外圍(混合室21的夾套表面)運送，在該處發泡流體被壁部23吸收，進入混合室21的內部，并且-反之-將仍必須另外裝有發泡流體C的組合物輸送出混合室21的內部直至外圍。
在參考圖2和3所述的根據本發明的方法的實施方式中，在圓柱形混合室21內進行浸漬。所述方法步驟還可在如由初始所述的DE-A-198 53 021中公知的環形混合室內進行。在所述方法中，使發泡流體與待浸漬的組合物經混合室的內部和外部夾套表面接觸。如果環隙緊密，則發泡流體C的混合可在無靜態混合元件的情況下進行。
權利要求
1.一種由模塑組合物制備發泡聚合體的方法，所述模塑組合物在成形用具(5)內在交聯反應的同時發泡，其中，在加工模塑組合物之前，模塑組合物以兩種單獨保持的組分(A，B)的形式存在，所述組分均包括進行交聯反應用部分試劑并且它們由于這些部分試劑而不同；而將兩種模塑組合物組分混合用以為加工作準備，其特征在于，在制備開始時，將兩種組分(A，B)在高壓下分別以兩股物流進行輸送，并且在所述方法中，在兩組分的情況下或在僅一種組分的情況下采用發泡劑(C)進行浸漬；其特征在于，在浸漬之后，將兩股物流(32a，32b)仍在高壓下組合并混合；并且其特征在于，最后，在降壓的同時將通過混合形成的反應性混合物連續擠出或將其以計量的方式注入到成形用具的腔室內，可選擇地加熱腔室以促進交聯反應。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，將物理發泡流體，例如CO2、N2、戊烷、其它適合的烴、惰性氣體或所述氣體的兩種或多種的混合物用作發泡劑(C)，且兩股物流的浸漬和混合優選使用靜態混合器(21，22)進行。
3.根據權利要求1或權利要求2所述的方法，其特征在于，進行交聯反應用部分試劑為一種交聯劑的兩種組分；或其特征在于，通過交聯反應的兩種反應物提供部分試劑。
4.根據權利要求1-3任一項所述的方法，其特征在于，在浸漬的同時將至少一種其它添加劑，例如染料或作為催化劑的有效物質混入到模塑組合物組分(A，B)中。
5.根據權利要求1-4任一項所述的方法，其特征在于，-將在高溫下交聯的液體硅橡膠LSR，“HTV硅橡膠”作為模塑組合物加工；在將浸漬的模塑組合物組分(A，B)混合時可另外選擇性地輸送發泡流體(C)；并且在混合之后，將制備的模塑組合物通過輸送設備，例如通過增塑單元的螺桿輸送到成形用具(5)中并將其以計量方式注入到其中；或-其特征在于，將反應性混合物加工以制備聚氨酯PUR；并且將其組分(A，B)已采用發泡流體(C)單獨浸漬的混合物在制備之后以計量的方式立即注入到成形用具(5)內。
6.一種實施根據權利要求1-5任一項所述的方法的裝置，其特征在于，用于兩種模塑組合物組分(A，B)的物流之一的至少一個浸漬設備(2a、2b)連接至混合設備(3)的上游，選擇性地將兩個浸漬設備并聯連接；和-其特征在于，混合設備通過連接設備(4)與計量裝置和通向成形用具(5)的腔室的限流噴嘴鄰接；或-其特征在于，混合設備被擠出用具鄰接。
7.根據權利要求6所述的裝置，其特征在于，-螺桿輸送機布置在輸送反應性混合物，即浸漬的模塑組合物用連接設備(4)內，以便在其中反應性混合物的停留時間在低溫為20-40℃下相對較長，特別是在加工LSR的情況下，其中聚合物的熱引發交聯僅在成形用具(5)內進行；或-連接設備(4)以使反應性混合物的停留時間盡可能短的方式制造，特別是在加工PUR的情況下，其中聚合物的交聯已從模塑組合物組分(A，B)的混合開始。
8.根據權利要求6或權利要求7所述的裝置，其特征在于，每個浸漬設備(2，2a，2b)包括以下部件圓柱形或環隙狀混合室(21)的外殼(20)和由多孔材料制備的管狀壁部(23)或兩個所述壁部；通過所述壁部可將可在壓力下送入的發泡流體(C)均勻分布到混合室的夾套表面或分布到內部或外部夾套表面上。
9.根據權利要求8所述的裝置，其特征在于，靜態混合器元件(22)布置在混合室內。
10.根據權利要求9所述的裝置，其特征在于，傳熱介質(7，7’)用通道系統(6)被整合在外殼(20)內，并且采用傳熱介質可將熱量從模塑組合物組分(A，B)中帶走；所述模塑組合物組分受在混合器元件(22)內的剪切力的影響，特別是在浸漬過程中。
全文摘要
由模塑組合物制備發泡聚合體的方法使用成形用具(5)進行實施，其中交聯反應和形成發泡氣泡同時進行。在加工模塑組合物前，模塑組合物以兩種單獨保持的組分(A，B)的形式存在，所述組分均包括進行交聯反應用部分試劑并且由于這些部分試劑而不同。將兩種模塑組合物組分混合用以為加工作準備。在制備開始時，將兩種組分(A，B)在高壓下分別以兩股物流進行輸送。在所述方法中，兩組分或僅一種組分采用物理發泡流體(C)進行浸漬。在浸漬后，在所述方法中將兩股物流(32a，32b)仍在高壓下組合并混合。最后，在降壓的同時將通過混合形成的反應性混合物連續擠出或將其以計量的方式注入成形用具的腔室內。為了促進交聯反應可選擇性地加熱腔室。
文檔編號C08J9/00GK1702102SQ200510073940
公開日2005年11月30日 申請日期2005年5月27日 優先權日2004年5月28日
發明者H·維爾, J·施圖德勒克, S·哈比比-奈尼 申請人:蘇舍化學技術有限公司