[发明专利]用于连续生产聚氨酯泡沫板材的方法和设备

说明书

本发明涉及使用发泡技术生产聚合泡沫，特别涉及一种用于连续生产柔性和刚性板材的工艺和系统，这种板材通常用作于镶板，软垫等。

聚合泡沫，特别是聚氨酯泡沫已广为人知。通常，泡沫的制造需要化学反应成分的混合，例如多元醇和异氰酸盐，还需要有通常使用的添加剂，例如适合的催化剂，表面活化剂或组织控制剂，以及水，水与异氰酸盐发生化学反应产生用于发泡的二氧化碳。

在连续生产柔性泡沫中，特别是在生产柔性泡沫板材中，正象在普通机器上目前所进行的操作一样，通常在运动的板状衬底上铺或浇一薄层液态混合物，衬底位于略微倾斜的运输机上，然后，由于化学成分之间的化学反应，泡沫可以自由生长，直到泡沫达到完全膨胀。然后，泡沫得到固化，并在之后被切为块状。在美国专利No.3,325,823和No.4,492,664中，描述了普通的加工工艺和装置。

为了避免液体混合物在泡沫下面通过现象的出现以及为了能生产出均匀的材料块，通常要求使用小斜角和高速的运输机以及使用高的化学输出量。这就导致必须使用造价高、占据空间大的机器，必须具有高的产量和必须在非常大规模的车间里进行生产。

为了部分地解决和克服普通工艺所具有的问题和缺点，美国专利No.3,786,122建议了一种不同的发泡过程，其中，各液体反应剂以液态的形式进行混合，并引入到一个预发泡槽的底部。这就使混合物能够向上膨胀，使得预膨胀的混合物流出该槽，流到在运输机装置上运动的通道形状的薄板材料上。虽然这种工艺在生产聚合泡沫连续板材时不用往复运动的混合头，但由于泡沫是在槽中形成的，这会使槽的有效体积逐渐变小或减小，并因此减少了在槽中的停留时间，产生一些问题。

部分膨胀的泡沫仍具有相对高的密度和低粘度，它限制了发泡运输机所使用的倾角。因此，泡沫潜流的危险依然存在。

虽然美国专利No.3,786,122的主要目的是使用一种长度较短的运输机，并以比普通机器中的运输机速度更慢的速度运行该运输机，但从槽中排出的混合物仍为液体，这实际上使运输机的速度和长度不能减小到有意义的程度。因此，所得到的泡沫板材机仍然很大，仍要占据大的空间。1985年出版的、G.HOERTEL Ed.CarlHanser Verlang编写的“A Publication PU Handbook”的P162-168中描述了浇注技术的进一步改进，它试图利用固定的混合头获得均匀的聚氨酯混合物的铺设层。Hoertel所讨论的这种混合物不是泡沫，而且没有发泡过程。根据Hoertel的理论，混合物通过一个分配棒铺设在运输机的全部宽度上，混合物是沿分配棒的宽阔前面从中流出的。同样，所得到的液流与根据专利No.3,788,122从槽中得到液流相似，取决于分配棒的体积和泡沫系统的化学反应，混合物或以清的液体形式(未发生反应)或以已乳化的液体形式(开始发生反应)排到衬底上。因此，混合物的密度和粘度仍取决于分配棒的体积，而化学发泡是在分配棒中发生的。因此，根据Hoertel的分配棒与美国专利No.3,786,122的槽系统没有根本区别。

发泡工艺在聚氨酯技术中是众所周知的，但对于泡沫板材的生产来说远非如此。当发泡时，非反应的惰性气体或发泡剂在压力下以液态的形式或溶解的形式在混合器中与聚氨酯化学成分混合。然后减小压力，引起发泡或预膨胀。发泡剂的汽化引起组织长大并使液体反应混合物发泡，泡沫固化后形成一种弹性体。

典型的发泡剂是各种含氯氟烃(Chlorfluorocarbons)(CFC)，然而使用CFC材料有许多环境问题。因此，人们通过用二氧化碳(CO₂)进行发泡，生产出了泡沫聚氨酯材料。

美国专利No.3,184,419和No.5,120,770都建议在发泡技术中用二氧化碳(CO₂)作为非反应发泡剂。

根据这两项专利，在混合时，对反应混合物施加一定压力，以使发泡剂保持为液态。此后，混合物排到大气压下，引起发泡剂的扰动汽化。因此，尽管发泡技术和将液态惰性发泡剂用于反应混合物使得能够生产出密度减小了的泡沫，但由于有形状不规则和尺寸过大的组织和气泡，产品的组织结构具有非常不均匀的质量。

虽然用惰性气体，特别是用CO₂进行发泡是一种广为人知的潜在技术，但到目前为止，尚没有设计出或发现具有实用价值的发泡工艺和系统，以用于泡沫板材的生产。