DE3782019T2

DE3782019T2 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von polyurethanschaum.

Info

Publication number: DE3782019T2
Application number: DE8787110096T
Authority: DE
Inventors: Osamu Fujii; Kazuo Hashimoto; Kazuo Ibata; Masao Idei; Koretoshi Katsuki; Sadao Kumasaka; Ryoji Nagamine; Yosuke Sato; Satomi Tada; Tutomu Yamamoto
Original assignee: Human Industry Corp
Current assignee: Human Industry Corp
Priority date: 1986-12-25
Filing date: 1987-07-13
Publication date: 1993-02-18
Anticipated expiration: 2007-07-14
Also published as: EP0273099B1; CN1020560C; KR880007215A; US4988271A; AU608520B2; DE3782019D1; KR910000312B1; CN87104799A; CA1290895C; EP0273099A1; AU7535787A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Polyurethanschaum ultraniedriger Dichte mit einer ebenen Oberseite.
Polyurethanschaum wird auf ganz verschiedene Weise eingesetzt. Eine Vielzahl von Produkten von niedriger bis hoher Dichte werden für die verschiedensten Zwecke hergestellt.
Das konventionelle Verfahren zum Einstellen der Dichte eines Polyurethanschaums besteht darin, die Menge des Treibmittels (normalerweise Wasser) oder des Schäumbeschleunigers (eines niedrigsiedenden Lösungsmittels wie Trichlormonofluormethan oder Methylenchlorid) zu erhöhen oder zu verringern. Um einen Polyurethanschaum niedriger Dichte zu erzeugen, wird viel Wasser eingesetzt, um das Aufschäumverhältnis zu vergrößern.
Das Aufschäumen von Polyurethan wird durch das Kohlendioxidgas erreicht, das durch Umsetzen von organischem Isocyanat mit Wasser erzeugt wird. Bei dem konventionellen Verfahren muß Wasser in großer Menge eingesetzt werden, um einen Urethanschaum niedriger Dichte zu erzeugen. Der Einsatz von Wasser in großen Mengen resultiert aber in den folgenden Problemen.
(1) Die Reaktion zwischen Isocyanat und einer großen Wassermenge erzeugt viel Wärme, wodurch die Innentemperatur des resultierenden Schaums erhöht wird. Infolgedessen besteht die Gefahr, daß der Schaum angesengt (Scorchen) und verfärbt wird. Es ist also erforderlich, einen Antiscorcher zuzugeben.
(2) Höchstens 6-7 Gewichtsteile Wasser können 100 Gewichtsteilen Polyol zugesetzt werden, um einen Polyurethanschaum niedriger Dichte zu erzeugen. Bei einem solchen Polyurethanschaum besteht eine große Gefahr von Scorching. Schlimmstenfalls bewirkt der Schaum einen Brand.
(3) Da eine große Menge von organischem Isocyanat, Trichlormonofluormethan oder dergleichen eingesetzt werden muß, sind die Gasverluste des resultierenden Schaums hoch, wodurch die Ausbeute unvermeidlich herabgesetzt wird.
Bei dem konventionellen Verfahren wird ein Polyurethanschaum hergestellt, wie das in Fig. 1 gezeigt ist. Dabei wird zuerst Polyurethanschaumstoff-Grundlösung aufgeschäumt, und das Aufschäumungsprodukt wird ausgehärtet, wodurch ein Polyurethan-Schaumblock 2 erzeugt wird. In diesem Fall sind die Innenflächen des Behälters 1 mit Formtrennpapier (nicht gezeigt) belegt. Dieses Verfahren, das als "Chargen"- Verfahren bekannt ist, kann auf relativ kleinem Raum durchgeführt werden. Es ist ferner vorteilhaft, weil ein Block jeder gewünschten Gestalt durch Verwendung eines Aufschäumbehälters dieser Gestalt erhalten werden kann.
Allerdings hat das Chargen-Verfahren einen Nachteil. Nachdem die Polyurethanschaumstoff-Grundlösung gerührt und dann in den Behälter 1 gegossen wurde, läuft das Aufschäumen ab, und die Oberfläche der Lösung steigt im Behälter 1 nach oben. Während die Oberfläche der Lösung aufsteigt, nimmt die Viskosität der Lösung zu. Somit erhöht sich die Reibung zwischen den Innenflächen des Behälters 1 und den Oberflächen des Schaumblocks mit Ausnahme seiner Ober- und seiner Unterseite, wodurch das Aufschäumen behindert wird. Infolgedessen hat der Schaumblock eine runde Oberseite, wie Fig. 1 zeigt; er kann keine ebene Oberseite haben. Es ist natürlich notwendig, den oberen Bereich des Blocks 2 abzuschneiden, um einen Block mit ebener Oberseite zu erhalten. Das heißt, daß das Chargen-Verfahren einen zusätzlichen Schritt des Zuschneidens eines Blocks verlangt und außerdem Material verschwendet wird (d. h. der gerundete obere Bereich des Blocks 2).
In der US-PS 3 291 873 ist ein Verfahren zum Formen von Polyurethan-Schaumstoff angegeben, wobei vermieden wird, daß der Schaumblock eine gerundete Oberfläche hat. Dies wird erreicht durch Aufschäumen der Grundlösung in einer Form mit einem schwimmenden Deckel, der mit dem Schaum aufsteigt und dann eine Druckkraft ausübt, um zu bewirken, daß der noch formbare Schaum sich an die Konfiguration der Innenseite der Form anpaßt. Dieses Verfahren eignet sich aber nicht zur Herstellung von Polyurethanschaum ultraniedriger Dichte, da der schwimmende Deckel ein ausreichendes Aufschäumen der Schaumstoff-Grundlösung verhindert.
Dagegen beschreibt die Europäische Patentschrift EP-Bl-0 023 749 ein Verfahren zur Herstellung von flexiblen Polyurethanschaum-Gegenständen, wobei eine Grundlösung aufgeschäumt und mit einem Druck beaufschlagt wird, der unter normalem Atmosphärendruck liegt. Dieses Verfahren ergibt zwar einen Schaumstoff niedriger Dichte, aber dabei ist das Verhindern der Bildung einer runden Oberseite der Schaumstoff-Grundlösung nicht angesprochen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zum Herstellen eines Polyurethan-Schaumblocks niedriger Dichte mit ebener Oberseite.
Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren angegeben zum Herstellen von Polyurethanschaum, indem man Urethanschaumstoff-Grundlösung in einem Aufschäumbehälter aufschäumen läßt und den Aufschäumvorgang in einer Atmosphäre verminderten Drucks durchführt, dadurch gekennzeichnet, daß beim Aufschäumen der Schaumstoff-Grundlösung ihre Oberfläche im wesentlichen eben gehalten wird durch Aufbringen einer Kraft darauf mittels einer Einrichtung, die verhindert, daß die Oberfläche eine Kuppe bildet, ohne daß dabei der resultierende Schaum nach Beendigung des Aufschäumens der Schaumstoff-Grundlösung erheblich gepreßt wird.
Es ist zu beachten, daß gefunden wurde, daß das Verfahren nach EP-Bl-0 023 749 gemäß der vorliegenden Offenbarung angepaßt werden kann, um einen Polyurethan-Schaumblock niedriger Dichte mit ebener Oberfläche herzustellen. Somit basieren der Oberbegriff des obigen Patentanspruchs und der folgenden Nebenansprüche auf dieser Patentschrift.
Bei der vorliegenden Erfindung werden einige Grundmaterialien, die ausgewählt sind aus einer Gruppe, die Polyol, organisches Isocyanat, Amin-Katalysator, Siliconöl, Zinn-Katalysator, Wasser (als Treibmittel eingesetzt), Pigment, Eigenschaftsverbesserer wie ein Füllstoff und weitere Bestandteile umfaßt, die üblicherweise zur Herstellung einer Polyurethanschaum-Grundlösung eingesetzt werden, vermischt unter Bildung einer Polyurethan- Grundlösung. Die Grundlösung wird in einer Atmosphäre verminderten Drucks aufgeschäumt, so daß ein Schaumblock erhalten wird. Die Dichte des Blocks wird bestimmt durch Ändern des Drucks der Atmosphäre, in der die Grundlösung aufgeschäumt wird, und nicht durch Ändern der Zusammensetzung der Grundlösung. Der Schaumblock kann unter dem verminderten Druck gehalten werden, so daß er nicht lokal überhitzt wird. Es werden drei verschiedene Möglichkeiten angegeben, um zu verhindern, daß der Block eine gerundete Oberfläche ausbildet.
Bei einem ersten Verfahren wird ein Aufschäumbehälter in einer Kammer angeordnet, dann wird die Polyurethanschaum- Grundlösung gerührt und in den Behälter gegossen. In dem Behälter ist eine hohlzylindrische Vorrichtung vorgesehen, die an beiden Enden offen ist. Diese Vorrichtung ist auf- und abbewegbar, wobei sie an den Innenflächen des Aufschäumbehälters gleitet. Der Druck im Inneren der Kammer wird vermindert Mit dem Ablauf der Aufschäumreaktion steigt die Oberfläche der Grundlösung nach oben. Die hohlzylindrische Vorrichtung bewegt sich zusammen mit der Oberfläche der Grundlösung aufwärts.
Die hohlzylindrische Vorrichtung kann einen Ultraschallsensor aufweisen, um die Entfernung zwischen der Oberfläche der Grundlösung und der Oberseite der Vorrichtung aufzunehmen. Wenn diese Entfernung einen vorbestimmten Wert unterschreitet, liefert der Sensor ein elektrisches Signal an eine Antriebseinrichtung. Aufgrund dieses Signals hebt die Antriebseinrichtung die Vorrichtung gemeinsam mit der Oberfläche der Grundlösung.
Bei einem zweiten Verfahren wird ein drehbarer Aufschäumbehälter in einer Kammer angeordnet, dann wird die Polyurethanschaum-Grundlösung gerührt und in den Behälter gegossen. Der Druck in der Kammer wird vermindert. Der Behälter wird während der Aufschäumreaktion gedreht, so daß auf die Schaumstoff-Grundlösung eine Fliehkraft aufgebracht wird.
Bei einem dritten Verfahren wird die Polyurethanschaum- Grundlösung gerührt und dann in einen Aufschäumbehälter gegossen. Mit dem Ablauf der Aufschäumreaktion steigt die Oberfläche der Grundlösung nach oben. Nachdem die Aufschäumreaktion zu ungefähr 70 % fortgeschritten ist und vor Beendigung der Reaktion wird ein Gewicht mit einer ebenen Unterseite auf die Oberfläche der Schaumstoff-Grundlösung gelegt, wodurch das Ansteigen der Oberfläche der Grundlösung angehalten wird.
Die Erfindung ergibt sich vollständiger aus der nachstehenden genauen Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen. Die Zeichnungen zeigen in:
Fig. 1 einen Schnitt durch eine konventionelle Vorrichtung zum Herstellen eines Polyurethan-Blocks;
Fig. 2 eine Perspektivansicht eines mit einem konventionellen Verfahren erhaltenen Polyurethan- Blocks;
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Beispiels zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung zum Herstellen des Polyurethan-Blocks;
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Beispiels einer Vorrichtung zum Herstellen eines Polyurethan-Blocks nach der Erfindung;
Fig. 5 eine Perspektivansicht, die den Aufschäumbehälter zeigt, der aus der Vorrichtung von Fig. 4 entfernt ist;
Fig. 6A bis 6D Schnitte, die nacheinander die Vorgänge bei der Verwendung des Aufschäumbehälters von Fig. 4 zeigen;
Fig. 7 ein Blockschaltbild, das einen Steuermechanismus mit einem Ultraschallsensor, der in Fig. 5 gezeigt ist, darstellt;
Fig. 8A bis 8D Schnitte, die nacheinander die Aufschäumphasen mit dem Sensor von Fig. 7 zeigen;
Fig. 9 eine schematische Darstellung, die den Aufschäumbehälter einer Vorrichtung zum Herstellen von Polyurethanschaum gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
Fig. 10 eine Draufsicht von oben auf den Behälter von Fig. 9;
Fig. 11 eine Seitenansicht einer in dem Behälter von Fig. 9 verwendeten Welle;
Fig. 12 eine Ansicht des Behälters von Fig. 9 von unten;
Fig. 13 eine schematische Darstellung, die den Aufschäumbehälter einer Vorrichtung zum Herstellen von Polyurethanschaum gemaß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
Fig. 14 eine Perspektivansicht des Behälters von Fig. 13; und
Fig. 15A bis 15C Schnitte, die nacheinander die Aufschäumphasen im Fall des Aufschäumens im Behälter von Fig. 13 zeigen.
Als die Grundbestandteile der Schaumstoff-Grundlösung bei der Erfindung können die bisher verwendeten so, wie sie sind, eingesetzt werden. Beispielsweise kann Polyetherpolyol oder Polyesterpolyol als Polyol eingesetzt werden. Als organisches Isocyanat kann Toluylendiisocyanat, 4,4'- Diphenylmethandiisocyanat, polymeres MDI oder Naphthalindiisocyanat eingesetzt werden. Zusätzlich können Aminkatalysator, Zinnkatalysator, Treibmittel (Wasser), Schaumstabilisator (Siliconöl), Pigmente oder Füllstoffe in geeigneten Kombinationen eingesetzt werden, wie es für die Eigenschaften erforderlich ist.
Als ein Beispiel zum Vorsehen einer vorbestimmten Atmosphäre verminderten Drucks bei der Erfindung wird beispielsweise ein Aufschäumbehälter als eine Unterdruckkammer ausgebildet, und die Kammer kann von einer Pumpe evakuiert werden. Oder es kann ein Aufschäumbehälter in einer Unterdruckkammer enthalten sein, der gesondert zum Aufschäumen der Grundlösung hergerichtet ist. In jedem Fall kann ein Chargen-Verfahren ohne weiteres angewandt werden. Wenn allerdings eine Großraum-Unterdruckkammer verwendet wird, kann ein kontinuierliches Verfahren durchgeführt werden.
Die bei der Erfindung angewandte Atmosphäre verminderten Drucks ist je nach den Mischungsbestandteilen und der Dichte des Produkts veränderlich. Der Druck der Atmosphäre wird bevorzugt normalerweise zwischen Umgebungs-Atmosphärendruck und ca. 50 mmHg (6671 Pa) oder stärker vermindertem Druck bestimmt, und optimal wird er zwischen Umgebungs- Atmosphärendruck und 1000-500 mmHg (133.416-66.708 Pa) Druckminderung bestimmt.
Der Zeitpunkt der Verminderung des Drucks der Unterdruckatmosphäre bei der Erfindung kann unmittelbar nach dem Gießen der Schaumstoff-Grundlösung liegen, oder er kann bevorzugt auch nach dem Beginn des Aufsteigens der Schaumstoff-Grundlösung nach dem Einsetzen der Aufschäumreaktion liegen.
Da der Aufschäumvorgang bei der Erfindung mit Kohlendioxidgas unter vermindertem Druck durchgeführt wird, wird der Vorgang intensiviert. Insbesondere hängt die Bildung von Gasschaum von der Austrittsheftigkeit des in der Schaumstoff- Grundlösung erzeugten Kohlendioxidgases ab, und die Austrittsheftigkeit ist nach Maßgabe des relativen Grads des Dampfdrucks des erzeugten Kohlendioxidgases gegenüber dem Umgebungs-Atmosphärendruck bestimmt. Auch wenn also die Gesamtmenge des erzeugten Kohlendioxidgases die gleiche und der Partialdruck der gleiche ist, wird die Austrittsheftigkeit umso größer, je niedriger der Umgebungs- Atmosphärendruck ist. Da außerdem das erzeugte Kohlendioxidgas leicht verflüchtigbar ist, wird das effektive Aufschäumverhältnis der Grundlösung auch dann verbessert, wenn die erzeugte Menge die gleiche ist.
Auch wenn Schaumstoff-Grundlösungen gleicher Zusammensetzung eingesetzt werden, wird der Verdampfungs-Wirkungsgrad des erzeugten Kohlendioxidgases verbessert, die Vergrößerung durch Aufschäumen wird durch Verstärkung des Aufschäumvorgangs gesteigert, wodurch beispielsweise Polyurethanschaumstoff niedriger Dichte (5-10 kg/m³) erhalten wird.

Beispiel

Polyetherpolyol: 100,00 Gew.-Teile (Molekulargewicht 3000, Funktionalität 3, Hydroxalzahl 56)
Triethylendiamin: 0,08 Gew.-Teile N-Ethyl
Morpholin: 0,5 Gew.-Teile
Siliconöl: 1,4 Gew.-Teile
Dibutylzinndilaurat: 0,35 Gew.-Teile
H&sub2;O: 4,0 Gew.-Teile
Toluylendiisocyanat: 53,0 Gew.-Teile
Polyurethanschaumstoff-Grundlösung, die die oben genannten Bestandteile enthielt, wurde angesetzt, und der Polyurethanschaumstoff wurde in einem Chargen-System hergestellt, wie nachstehend beschrieben wird.
Die Schaumstoff-Grundlösung, die wie oben beschrieben angesetzt war, wurde in einen Aufschäumbehälter 10 gegossen, der in einem Unterdrucktank 11 von Fig. 3 enthalten war, ein Deckel des Tanks 11 wurde geschlossen und hermetisch dicht gemacht. Dann wurde nach dem Beginn der Aufsteigens der Schaumstoff-Grundlösung ein Ventil 12 geöffnet, der Tank 11 wurde mit einer Vakuumpumpe 13 verbunden, und dann wurde der Tank 11 evakuiert, um auf einen vorbestimmten verminderten Druck gebracht zu werden. Nach Beendigung des Aufschäumens unter dem verminderten Druck wurde die Zuführleitung 14 geöffnet, um den Tank 11 auf normalen Atmosphärendruck zurückzubringen, und Polyurethanschaumstoff wurde aus dem Behälter 10 entnommen. Über einen Druckmesser 15, der an dem Tank 11 befestigt war, wurde ständig überwacht, ob der Schaumstoff unter dem vorbestimmten verminderten Druck hergestellt wurde.
Polyurethanschaumstoffe wurden mit dem oben beschriebenen Verfahren unter verminderten Drücken im Tank 11 von 100, 200, 300, 400 und 500 mmHg (13.342, 26.684, 40.026, 53.368 und 66.710 Pa) hergestellt, und die Eigenschaften der unter den jeweiligen verminderten Drücken erhaltenen Produkte wurden untersucht. Als Vergleichsbeispiel wurde die gleiche Schaumstoff-Grundlösung in gleicher Weise unter Umgebungs- Atmosphärendruck, d. h. einer Druckminderung von 0 mmHg, hergestellt, und die Eigenschaften des dabei erhaltenen Produkts wurden ebenfalls untersucht. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 1 aufgeführt. Tabelle 1 Bsp. Vergl.-Beispiel Druckabnahme (mmHg) Dichte (g/cm³) Härte (kg/JIS) Zugfestigkeit (kg/cm²) Dehnung (%) Reißfestigkeit (kg/cm)
Wie die Ergebnisse der Tabelle 1 zeigen, konnten diverse Polyurethanschaumstoffe mit verschiedenen Dichten mit der Schaumstoff-Grundlösung gleichen Mischungsinhalts hergestellt werden. Außerdem wurde selbst bei dem Produkt niedriger Dichte von 0,0096 g/cm³ kein Scorchen beobachtet.
Bei den Produkten, die mit dem Ausführungsbeispiel der Erfindung hergestellt wurden, war die Oberflächenhautschicht erheblich dünner als bei dem Produkt des Vergleichsbeispiels. Dies ist vermutlich darauf zurückzuführen, daß der Sauerstoffpartialdruck in der Atmosphäre verminderten Drucks niedrig ist und die aufgrund des Kontakts mit dem Sauerstoff während des Aufschäumvorgangs auftretende Verschlechterung der Oberflächeneigenschaft dementsprechend unterdrückt wurde.
Als ein anderes, modifiziertes Beispiel der Erfindung kann das Schaumstoffgrundmaterial nach Beendigung der Aufschäumreaktion weiter während eines geeigneten Zeitraums in der Unterdruckkammer auf einem gegenüber Umgebungs- Atmosphärendruck auf 50-500 mmHg (6671-66.710 Pa) verminderten Druck gehalten werden. Somit werden durch den Vorgang der Druckminderung die folgenden Vorteile erreicht.
(A) Da die beim Aufschäumen erzeugte Polymerisationsreaktionswärme nicht eingeschlossen bleibt, sondern teilweise nach außen verteilt wird, um entfernt zu werden, können Scorchen und ein Brand wie im konventionellen Fall verhindert werden.
(B) Da die Reaktionswärme vollständig gleichmäßig verteilt wird, wenn die Wärme nach außen abgeführt wird, erfolgt keine teilweise Zunahme der Wärme, sondern es kann Polyurethanschaumstoff mit gleichmäßigen Eigenschaften hergestellt werden.
(C) Polyurethanschaum mit hoher Aufschäumvergrößerung kann durch die Druckminderung hergestellt werden, ohne daß wie bei dem konventionellen Verfahren Freon als Schaumbildungs- Hilfsmittel eingesetzt wird. Daher kann das Umweltproblem, das bisher durch den Austritt von Freon bestand, beseitigt werden.
Gemäß der oben beschriebenen Erfindung können verschiedene Polyurethanschaumstoffe mit unterschiedlichen Dichten und besonders niedriger Dichte aus der Schaumstoff-Grundlösung mit gleichem Mischungsgehalt hergestellt werden, ohne daß wie im konventionellen Fall Scorchen auftritt.
Ausführungsbeispiele eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur Herstellung von Urethanschaumstoff aus Grundlösung unter vermindertem Druck zum Erhalt von Urethanschaumblöcken mit ebener Oberfläche werden nachstehend beschrieben.
Das erste Ausführungsbeispiel der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Fig. 4-6 beschrieben. Fig. 4 ist eine erläuternde Darstellung einer Vorrichtung zum Herstellen von Polyurethanschaum gemäß der Erfindung, Fig. 5 ist eine Perspektivansicht eines Aufschäumbehälters der Vorrichtung, und die Fig. 6(A) bis 6(D) sind erläuternde Darstellungen, die den Betrieb der Vorrichtung zeigen.
Nach den Zeichnungen weist die Vorrichtung einen großen Aufschäumbehälter 21 mit ebenem Boden und offener Oberseite auf. Nach Fig. 5 ist der Behälter 21 von viereckiger Kastenform mit einem Aufschäumraum von Viereckquerschnitt gebildet. Im Behälter 21 ist eine gleitende viereckige zylindrische Hebeeinrichtung 22 vorgesehen, die an ihren entgegengesetzten Enden entlang ihren Innenwandungen offen ist. Die Einrichtung 22 besteht aus Stahlplatten wie rostfreiem Stahl, Eisen- oder Zinnplatten, Kunststoffplatten wie etwa Polyester, Polycarbonat oder Melamin, oder aus Holzplatten und ist bevorzugt mit einem Trennmittel beschichtet oder mit einer Trennschicht an den Oberflächen bondiert.
Eine Versteifungsstange 23, die im wesentlichen quer über die Mitte verläuft, ist in der oberseitigen Öffnung der Einrichtung 22 vorgesehen. Hebekabel 24 ... sind mit den einen Enden an der Einrichtung 22 und mit den anderen Enden an Wickelrollen 26 ... befestigt, die auf drehenden Hebewellen 25a, 25b angeordnet sind, die über der Einrichtung 22 angeordnet sind. Kettennüsse 27a, 27b sind in bezug auf die Wellen 25a, 25b drehbar angeordnet, und eine Kette 28 ist um die Kettennüsse 27a, 27b geführt. Ein Antriebsmotor 29 ist mit einer Welle 25a verbunden, um die Welle 25a drehanzutreiben. Wenn der Motor 29 läuft, um eine Welle 25a zu drehen, wird die andere Welle 25b mit der gleichen Geschwindigkeit über einen Zahnmechanismus gedreht. Somit werden Kabel 24, ... von Rollen 26 mit gleicher Geschwindigkeit abgewickelt bzw. auf die Rollen gewickelt, so daß die Einrichtung 22 frei gehoben oder gesenkt werden kann. Ein Einlaß 30 für Schaumstoff-Grundlösung öffnet sich in der Seitenwand des Behälters 21, und im Einlaß 30 ist eine zu öffnende Tür 31 vorgesehen. Die Wellen 25a, 25b sind in Lagern (nicht gezeigt) gehaltert, die ihrerseits an der Außenwand des Behälters 21 befestigt sind. Der Behälter 21 ist auf Rollen 32 angeordnet.
Der Behälter 21 ist in einer Unterdruckkammer 33 enthalten. Eine Zuführleitung 35, in die ein Magnetventil 34 eingeschaltet ist, ist mit dem Oberende der Kammer 33 verbunden. Eine Saugleitung 37, in die ein Magnetventil 36 eingeschaltet ist, ist mit dem Unterende der Kammer 33 verbunden und an eine Vakuumpumpe (nicht gezeigt) angeschlossen. Ein Schaumstoff-Grundlösungseinlaß 38 und eine zu öffnende Tür 39 öffnen sich an einer Position, die dem Einlaß 30 in der Seite der Kammer 33 entspricht. Eine seitlich zu öffnende Tür 40 zum Führen des Behälters 21 in die bzw. aus der Kammer 33 ist an der Seitenwand der Kammer 33 vorgesehen. Ein Förderer 41 zum Fördern des Behälters 21 und ein Manometer 42, das an der Kammer 33 befestigt ist, sind entsprechend Fig. 4 vorgesehen.
Nahe der Kammer 33 sind Schienen 41 verlegt. Ein Wagen 53 mit Rädern 52, die an jeweiligen Füßen vorgesehen sind, ist auf Schienen 51 verfahrbar, um sich dem Behälter 21 durch das Ausfahren bzw. Einfahren eines Kolbens in einem Zylinder 54 zu nähern bzw. sich davon zu entfernen. Eine Welle 55 ist in dem Wagen 53 horizontal angeordnet, und auf der Welle 55 ist ein zylindrischer Misch- und Rührtank 56 schwenkbar angeordnet. Die Welle 55 wird von einem Motor (nicht gezeigt) und einem Getriebe drehangetrieben, so daß der Tank 56 in eine mit einem Pfeil in Fig. 4 bezeichnete Richtung drehkippbar ist. Rührflügel 57 sind in dem Tank 56 axial angeordnet und werden von einem Motor 58, der unter dem Tank 56 angeordnet ist, drehangetrieben. Eine Schaumstoff- Grundlösungs-Abgabeleitung 59 verläuft von dem unteren Ende der Seitenfläche des Tanks 56 schräg nach unten. Die Leitung 59 und der Tank 56 stehen über ein Magnetventil 60 miteinander in Verbindung, das am Übergang zwischen Leitung 59 und Tank 56 angeordnet ist. Ein Dosierbehälter 61 für organische Isocyanat-Komponente ist auf dem Oberende des Tanks 56 angeordnet und durch eine Leitung 62 mit einem Vorrat von organischem Isocyanat verbunden. Eine Grundlösungs-Zuführleitung 63 ist am Unterende des Behälters 61 vorgesehen, und zwischen der Leitung 63 und dem Behälter 61 ist ein Magnetventil 64 angeordnet. Eine Zuführleitung 65 für Polyurethanschaum-Grundmaterial zur Zuführung der Komponenten wie Polyol, Katalysatoren mit Ausnahme der Isocyanat-Komponente ist mit der Leitung 63 verbunden. An dem Behälter 61 ist eine Polyurethanschaumgrundmaterial- Reinigungslösungsmittelzuführleitung 66 befestigt und mit einem Reinigungslösungsmittelbehälter 67 verbunden. Ein Behälter 68 für verbrauchtes Reinigungslösungsmittel ist vorgesehen und über eine Pumpe 69 mit dem Behälter 67 verbunden.
Es wird nun der Betrieb der wie oben beschrieben aufgebauten Vorrichtung erläutert.
Wie Fig. 6(A) zeigt, sind die Innenflächen des Behälters 21 mit Trennpapier belegt, und zwar in dem Zustand, in dem die Vorrichtung 22 in eine vorbestimmte Position gesenkt ist, und auf die Innenflächen der Vorrichtung ist Trennpapier bondiert, oder sie sind mit Trennmittel beschichtet. Wenn dann, wie Fig. 4 zeigt, der Behälter 21 in der Kammer 33 aufgenommen ist (wobei die Ventile 34, 36 geschlossen sind), wird der Kolben des Zylinders 54 aus- oder eingefahren, um Polyurethanschaum-Grundlösung in dem Zustand, in dem der Tank 56 vom Behälter 21 zurückgezogen ist, anzusetzen. Dabei wird die organische Isocyanatkomponente durch Leitung 62 dem Behälter 61 zugeführt, im Behälter 61 dosiert und das Ventil 64 geöffnet, um eine vorbestimmte Menge von Isocyanatkomponente durch die Leitung 63 in den Tank 56 zu leiten. Gleichzeitig werden aus der Leitung 65 Polyol und weitere Grundmaterialien wie Katalysatoren in den Tank 56 geleitet. Anschließend werden die Flügel 56 gedreht, um die Bestandteile im Tank 56 gleichmäßig zu vermischen.
Dann wird der Zylinder 54 angetrieben, um seinen Kolben auszufahren, um den Tank 56 in die Position gemäß Fig. 4 zu verfahren, und das Ende der Leitung 59 wird durch die Einlässe 38, 30 in den Behälter 21 eingeführt. Dann wird das Ventil 60 geöffnet, um die Schaumstoff-Grundlösung, die im Tank 56 angesetzt wurde, durch die Leitung 59 in den Behälter 21 zu gießen. Zu diesem Zeitpunkt wird die Welle 55 erforderlichenfalls gedreht, um den Tank 56 nach vorn zu kippen, wodurch die Abgabe der Schaumstoff-Grundlösung beschleunigt wird.
Dann wird der Zylinder 54 angetrieben, um seinen Kolben und damit den Tank 56 zurückzuziehen, und die Türen 38, 30 werden geschlossen. Danach wird die Schaumstoff-Grundlösung durch den Aufschäumvorgang aufgeschäumt und steigt nach oben unter Kontakt mit der Innenfläche der Einrichtung 22, wie Fig. 6(B) zeigt. Dabei wird das Ventil 36 der Leitung 37 geöffnet, nachdem die Schaumstoff-Grundlösung hochsteigt, und die Kammer 31 wird mit einer Vakuumpumpe verbunden, die die Kammer 31 in einem vorbestimmten Maß evakuiert. Wenn dann die Schaumstoff-Grundlösung die Innennfläche der Vorrichtung 22 wie oben beschrieben berührt, wird die Vorrichtung 22 mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Aufstiegsgeschwindigkeit der Grundlösung gehoben. Auch wenn also der Spiegel der Grundlösung durch das Aufschäumen der Grundlösung steigt, stellt sich an dem oberen Bereich der Grundlösung, die mit der Einrichtung 22 in Kontakt steht, kein Reibungswiderstand ein. Somit kann der Nachteil des konventionellen Aufschäumbehälters, daß das Aufschäumen am Umfangsrand des Blocks gestört und dadurch die Höhe geringer wird, wenn die Grundlösung aufschäumt, beseitigt werden, wodurch der Polyurethan-Schaumblock mit ebener Oberfläche erhalten wird.
Wenn der Polyurethan-Schaumblock wie oben beschrieben in dem Behälter 21 aufgeschäumt und geformt wird, werden die an den Innenflächen der Behälter 56, 61, die vom Behälter 21 zurückgefahren sind, haftenden Polyurethanschaum- Grundlösungen wie folgt gereinigt. Die Pumpe 69 wird angetrieben, um dem Behälter 67 Reinigungslösungsmittel zuzuführen und außerdem Reinigungslösungsmittel in den Tank 56 zu füllen. Dann werden die Flügel 57 gedreht, um die an den Innenwandungen des Tanks 56 haftende Schaumstoff- Grundlösung aufzulösen, und dann wird das Ventil 60 geöffnet, um das Lösungsmittel abzuleiten. Beim Ableiten des Lösungsmittels wird die an der Innenwand der Leitung 59 haftende Schaumstoff-Grundlösung ebenfalls aufgelöst. Das so abgeleitete Lösungsmittel wird im Reservoir 68 aufgefangen und von der Pumpe 69 dem Behälter 67 zum erneuten Einsatz zugeführt.
Nach beendeter Reinigung wird in der beschriebenen Weise das nächste Schaumstoff-Grundmaterial angesetzt. Nachdem die Kammer 33 in den Ausgangszustand zurückgebracht ist, wird die Tür 40 der Kammer 33 geöffnet, der Behälter 21 wird auf Rollen 28 aus der Kammer 33 gefahren, und ein anderer Aufschäumbehälter wird stattdessen in einer Position entsprechend Fig. 4 in die Kammer 33 verbracht. Dann wird der gleiche Vorgang wie oben beschrieben wiederholt, um so kontinuierlich Polyurethan-Schaumblöcke herzustellen.
Gemäß der oben beschriebenen Erfindung wird die Einrichtung 22 der oben angegebenen Konstruktion beim Aufsteigen der Schaumstoff-Grundlösung gehoben, wenn die Unterdruckkammer auf einen vorbestimmten Druck evakuiert wird, um die Grundlösung aufzuschäumen, nachdem die Polyurethanschaum- Grundlösung gerührt und in den Aufschäumbehälter 21 gegossen wurde. Daher wird der Polyurethan-Schaumblock mit einer ebenen Oberseite durch die Verwendung der Einrichtung 22 erhalten, der Verdampfungs-Wirkungsgrad von Kohlendioxidgas wird durch das Aufschäumen der Grundlösung unter einem vorbestimmten verminderten Druck erhöht, um den Aufschäumvorgang zu intensivieren, und der Block kann beispielsweise mit einer ultraniedrigen Dichte von 5-10 kg/m³ geschäumt werden. Ferner können verschiedene Polyurethan- Schaumblöcke mit unterschiedlichen Dichten mit der Grundlösung mit den gleichen Mischungsbestandteilen erhalten werden, und Risiken wie Scorchen oder Brand können ausgeschlossen werden.
Der Aufbau der Vorrichtung zum Herstellen des Polyurethanschaumstoffs, der in bezug auf das obige Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben wurde, ist nicht auf die oben beschriebene spezielle Konstruktion beschränkt.
Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wird das Magnetventil der Saugleitung geöffnet, um die Unterdruckkammer über die Vakumpumpe zu evakuieren, um so den Druck in der Unterdruckkammer zu vermindern. Die Erfindung ist aber nicht auf das spezielle Ausführungsbeispiel beschränkt. Beispielsweise kann die Unterdruckkammer evakuiert werden, indem z. B. die Saugleitung an einen Unterdruckbehälter angeschlossen wird, der bereits vorher auf einen Unterdruck gebracht wurde.
In Fig. 5 ist ein Ultraschallsensor 71 fest an der Mitte der Verstärkungsstange 23 befestigt, um den aufsteigenden Spiegel der Schaumstoff-Grundlösung aufzunehmen und das Heben der Einrichtung 22 zu starten, wenn ein Abstand zu dem aufsteigenden Grundlösungs-Spiegel einen vorbestimmten Wert erreicht, und die Synchronisierung der Aufstiegsgeschwindigkeit der Schaumstoff-Grundlösung mit der Hebegeschwindigkeit der Einrichtung 22 zu steuern. Somit wird die konventionelle Steuerung des Hebezeitpunkts und der Geschwindigkeit der Hebeeinrichtung durch Sichtbeobachtung eines Bedieners durch den Sensor 71 ersetzt, der die Steuerung der Hebeeinrichtung automatisieren kann.
Ein Steuermechanismus für den Sensor 71 ist entsprechend Fig. 7 aufgebaut. Der Steuermechanismus hat eine Kontrollampe 72, einen Ringkonus 73 und einen magnetischen Sensor 74 im Konus 73. Der Mechanismus weist ferner einen Verstärker 75, einen linearen Sensorsteuerkreis 76, einen Verhältnis-Steuerkreis 77 und einen automatischen Geschwindigkeitssteuerkreis 78 auf.
Ein Signal vom Sensor 71 wird vom Verstärker 75 in ein Stromsignal umgeformt, das wiederum dem Verhältnis- Steuerkreis 77 zugeführt wird. Der Verhältnis-Steuerkreis 77 formt das Eingangssignal in ein Spannungssignal um, das dann dem automatischen Geschwindigkeitssteuerkreis 78 zugeführt wird. Das Spannungssignal wird vom automatischen Geschwindigkeitssteuerkreis 78 dem Steuermotor 29 zugeführt, um die veränderliche Geschwindigkeit des Ringkonus 77 zu steuern und dadurch die Aufstiegsgeschwindigkeit der Einrichtung 22 zu regeln. Ein Geschwindigkeits- Rückführungssteuersignal wird von dem im Konus 77 angeordneten magnetischen Sensor dem automatischen Geschwindigkeitssteuerkreis 78 zugeführt. Somit steuert dieser die Synchronisierung der Aufstiegsgeschwindigkeit des Blocks mit der Hebegeschwindigkeit der Einrichtung 22.
Der Schäumvorgang in der Vorrichtung wird nun unter Bezugnahme auf die Fig. 8(A) bis 8(D) beschrieben.
Nach Fig. 8(A) wird Schaumstoff-Grundlösung "L" in den Behälter 21 gegossen, wobei die Hebeeinrichtung 22 in eine vorbestimmte Position abgesenkt ist. Grundlösung "L" wird durch den Schäumvorgang aufgeschäumt und steigt nach oben. Wenn die Oberfläche der Schaumstoff-Grundlösung auf eine vorbestimmte Höhe steigt, wie Fig 8(B) zeigt, wird der Motor 29 von dem Steuermechanismus in Fig. 7 angetrieben. Somit wird der Zeitpunkt des Hebens der Einrichtung 22 automatisch so geregelt, daß die Einrichtung 22 immer zum richtigen Zeitpunkt gehoben wird. Da, wie die Fig. 8(C) und 8(D) zeigen, die Hebegeschwindigkeit der Einrichtung 22 synchron mit der Aufstiegsgeschwindigkeit der Schaumstoff-Grundlösung "L" gesteuert wird, kann ein Nachteil wie etwa Risse im Schaumstoffprodukt infolge des Zusammenbruchs des Aufstiegsgleichgewichts in der konventionellen Vorrichtung ausgeschlossen werden.
Ein zweites Ausführungsbeisiel der Erfindung wird im einzelnen unter Bezugnahme auf die Fig. 9-12 beschrieben. Fig. 9 zeigt schematisch im wesentlichen den Aufschäumbehälter einer Vorrichtung zum Herstellen von Urethanschaum gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Anordnung zur Zuführung von Schaumstoff- Grundlösung in den Aufschäumbehälter ist vollständig gleich aufgebaut wie diejenige von Fig. 4, und ihre Beschreibung entfällt daher. Fig. 10 ist eine Draufsicht auf den Aufschäumbehälter von Fig. 9, Fig. 11 ist eine Seitenansicht einer Welle, die in dem Aufschäumbehälter verwendet wird, und Fig. 12 ist eine Rückansicht des Aufschäumbehälters.
Das zweite Ausführungsbeispiel der Vorrichtung umfaßt einen zylindrischen Aufschäumbehälter 111 mit einer oberen Öffnung 111la. In der Öffnung 111a ist eine Stange 113 mit einer Wellenbohrung 112 vorgesehen. Ein Ende 115a der Welle 115 (Fig. 11), die mit einem Motor 114 verbunden ist, steht mit der Stange 113 in Eingriff. Der Motor 114 wird gedreht, um den Behälter 111 selbst über die Welle 115 und die Stange 113 zu drehen. Ein Einlaß 116 für Schaumstoff-Grundlösung öffnet sich an der Seitenwand des Behälters 111, und eine zu öffnende Tür 117 ist im Einlaß 116 vorgesehen. Der Behälter 111 ist auf einem Traggestell 119, das an seiner Unterseite Rollen 118 hat, über Rollen 120 angeordnet.
Der Behälter 111 ist in der Unterdruckkammer 121 aufgenommen. Eine Zuführleitung 123 ist über ein Magnetventil 122 an das Oberende der Kammer 121 angeschlossen. Eine Saugleitung 125 ist über ein Magnetventil 124 an den unteren Bereich der Kammer 121 angeschlossen und ferner mit einer Vakuumpumpe (nicht gezeigt) verbunden. Ein Einlaß 126 für Schaumstoff- Grundlösung öffnet sich an der Seite der Kammer 121 an einer Position, die dem Einlaß 116 entspricht, und eine zu öffnende Tür 127 ist in 126 vorgesehen. Eine seitlich zu öffnende Tür 128 zum Einführen und Entnehmen des Behälters 111 ist an der Seitenwand der Kammer 121 gebildet. Der Behälter hat einen Förderer 129 zum Fördern des Behälters 111 und ein Manometer 130, das an der Kammer 121 befestigt ist.
Nachstehend wird der Betrieb der Vorrichtung mit dem oben beschriebenen Aufbau beschrieben.
Nachdem der Behälter 111 in die Kammer 121 gemäß Fig. 9 eingebracht ist (in diesem Zustand sind die Ventile 122, 124 geschlossen), wird das Ende der Leitung 59 durch die Einlässe 126, 116 in den Behälter 111 eingeführt. Dann wird die Schaumstoff-Grundlösung, die im Misch- und Rührtank (Fig. 4) angesetzt wurde, durch Leitung 59 in den Behälter 111 gegossen. Danach wird der Rührtank zurückgefahren, und die Türen 127, 117 werden geschlossen. Anschließend, nachdem die Schaumstoff-Grundlösung aufzusteigen beginnt, wird das Ventil 122 der Leitung 123 geöffnet, das Magnetventil 124 wird geöffnet, und die Kammer wird dann von einer Vakuumpumpe evakuiert. Dann wird der Aufschäumbehälter selber über die Welle 115 und die Stange 113 von dem Motor 114 gedreht. Dabei wird die Drehgeschwindigkeit des Behälters 111 nach Maßgabe des Aufstiegs der Schaumstoff-Grundlösung beispielsweise mit 20-120 U/min bestimmt. Infolgedessen wird auf die Schaumstoff-Grundlösung im Behälter 111 eine Fliehkaft aufgebracht, so daß der Spiegel der Schaumstoff-Grundlösung nahe dem Bereich, der mit den Innenwänden des Aufschäumbehälters in Kontakt liegt, im wesentlichen gleich wie der zentrale Bereich aufsteigt, um einen Polyurethan- Schaumblock zu erhalten, der eine ebene Oberfläche und ultraniedrige Dichte hat.
Nach Beendigung des Aufschäumens der Grundlösung in der beschriebenen Weise wird die Kammer 121 in den Ausgangszustand zurückgebracht, dann wird die Tür 128 der Kammer 121 geöffnet, der Behälter 111 wird von Rollen 118 abtransportiert, und ein weiterer Aufschäumbehälter wird in die Position von Fig. 9 verbracht. Der oben beschriebene Vorgang wird dann wiederholt, um kontinuierlich Urethanschaumblöcke herzustellen.
Gemäß der oben beschriebenen Erfindung wird die Unterdruckkammer auf einen vorbestimmten Druck evakuiert, und der Aufschäumbehälter 111 wird während der Aufschäumdauer, nachdem die Polyurethanschaum-Grundlösung gerührt und in den Aufschäumbehälter 111 gegossen wurde, richtig gedreht. Daher steigt die Schaumstoff-Grundlösung nahe den Innenwänden des Aufschäumbehälters im wesentlichen im gleichen Maß wie die Schaumstoff-Grundlösung in der Mitte aufgrund der Fliehkraft, um einen Polyurethan-Schaumblock mit ebener Oberfläche und daher mit ultraniedriger Dichte wie etwa 5-10 kg/m³ zu erhalten. Im übrigen können verschiedene Polyurethan- Schaumblöcke mit unterschiedlichen Dichten aus der Grundlösung mit den gleichen Gemischbestandteilen erhalten werden, und Risiken wie Scorchen und Brand können ausgeschlossen werden.
Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die Formen der mit dem Motor verbunden Welle und der Stange des Aufschäumbehälters nicht auf die genannten speziellen Ausbildungen beschränkt. Das heißt also, da die Drehkraft des Motors auf den Aufschäumbehälter übertragen werden kann, können verschiedene Konstruktionen zum Verbinden der Welle und der Stange in Betracht gezogen und verwendet werden.
Die Konstruktion der Vorrichtung zum Herstellen von Polyurethanschaum gemäß dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nicht auf die spezielle Konstruktion beschränkt.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 13 bis 15(A)-15(C) wird ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Fig. 13 ist eine schematische Ansicht, die im wesentlichen den Aufschäumbehälter einer Vorrichtung zum Herstellen von Urethanschaum gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt. Die Anordnung zum Zuführen von Schaumstoff- Grundlösung in den Aufschäumbehälter ist vollkommen gleich wie diejenige von Fig. 4 ausgebildet, und ihre Beschreibung entfällt daher. Fig. 14 ist eine Perspektivansicht des Aufschäumbehälters von Fig. 13, Fig. 15(A) bis 15(C) sind schematische Ansichten, die sequentiell die Aufschäumphasen zeigen.
Das dritte Ausführungsbeispiel der Vorrichtung hat einen an seinem Oberende offenen zylindrischen Aufschäumbehälter 211.
Ein Rahmen 212 ist auf dem Behälter 211 vorgesehen. In dem Rahmen 212 sind drehende Wellen 214, auf denen jeweils Kettennüsse 213 angeordnet sind, in vorbestimmten Positionen vorgesehen. Drei Ketten 216 zum Aufhängen von Ausgleichkörpern 215 mit einem jeweiligen Ende an Kettennüssen 213 sind mit Kettennüssen 213 in der Weise in Eingriff, daß die einen Enden der Ketten 216 aus dem Behälter 211 herausgeführt sind. Die anderen Enden der Ketten 216 sind in gutem Gleichgewicht an der Oberseite eines Gewichts 217 befestigt, das eine ebene Rückseite hat und im Behälter 211 angeordnet ist. Eine Polyurethanschaumstoff-Folie (nicht gezeigt) ist auf die Rückseite des Gewichts 217 bondiert. Ein Einlaß 211a für Schaumstoff-Grundlösung öffnet sich an der Seitenwand des Behälters 211, und eine zu öffnende Tür 218 ist im Einlaß 211a vorgesehen. Im übrigen entspricht die Konstruktion derjenigen von Fig. 4, und die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 4 bezeichnen gleiche Elemente, die nicht mehr beschrieben werden. Diverse Einheiten (nicht gezeigt) zum Zuführen der Schaumstoff-Grundlösung zum Behälter 211 sind nahe dem Behälter 211 ähnlich wie in Fig. 4 vorgesehen.
Nachstehend wird der Betrieb der Vorrichtung mit dem oben beschriebenen Aufbau erläutert.
Nachdem der Behälter 211 in die Kammer 33 gemäß Fig. 13 verbracht ist (in diesem Zustand sind die Ventile 34, 36 geschlossen), wird das Ende der Leitung 59 durch die Einlässe 211a, 30 in den Behälter 211 eingeführt. Dann wird die Schaumstoff-Grundlösung, die im Misch- und Rührtank (Fig. 4) angesetzt wurde, durch Leitung 59 in den Behälter 211 gegossen. Danach wird der Rührtank zurückgezogen, und die Türen 31, 218 werden geschlossen. Anschließend wird, nachdem die Schaumstoff-Grundlösung hochzusteigen beginnt, das Ventil 34 der Leitung 35 geöffnet, das Magnetventil 36 wird geöffnet, und dann wird die Kammer 121 von einer Vakuumpumpe evakuiert. Dann wird die Schaumstoff-Grundlösung, die im Misch- und Rührtank angesetzt wurde, durch Leitung 59 in den Behälter 211 ähnlich wie in Fig. 4 gegossen.
Danach wird der Misch- und Rührtank zurückgezogen, und die Türen 31, 218 werden geschlossen. In diesem Fall hat die Schaumstoff-Grundlösung im Behälter 211 den Zustand gemäß Fig. 15(A). In dem Behälter 211 laufen die Schaumbildungsreaktion der Polyurethanschaum-Grundlösung und das Aufsteigen der Schaumstoff-Grundlösung ab. Wenn dabei der Aufstieg der Schaumstoff-Grundlösung beispielsweise zu ca. 70 % fortgeschritten ist, wird das in dem oberen Bereich des Behälters 211 angeordnete Gewicht nach unten bewegt, wie Fig. 15(B) zeigt. Infolgedessen steigt die Schaumstoff-Grundlösung nach oben unter gleichzeitigem Heben des Gewichts 217 im Behälter 211, um einen vorbestimmten Polyurethan-Schaumblock 218 zu erhalten (Fig. 15(C)).
Nachdem das Aufschäumen der Grundlösung wie oben beschrieben beendet ist, wird die Kammer 121 in den Ausgangszustand zurückgebracht, dann wird die Tür 128 der Kammer 121 geöffnet, der Behälter 211 wird auf Rollen 218 abgeführt, und ein weiterer Aufschäumbehälter wird stattdessen in eine Position gemäß Fig. 13 verbracht. So wird der Vorgang, der gleich dem oben beschriebenen ist, wiederholt, um kontinuierlich Urethan-Schaumblöcke herzustellen.
Gemäß der oben beschriebenen Erfindung wird die Unterdruckkammer auf einen vorbestimmten Druck evakuiert, nachdem die Polyurethanschaum-Grundlösung gerührt und in den Aufschäumbehälter 211 gegossen wurde. Ferner wird das Aufsteigen der Schaumstoff-Grundlösung ausgelöst, und wenn das Aufsteigen zu ca. 70 % fortgeschritten ist, wird das Gewicht 217 auf der Grundlösung plaziert, um das Aufsteigen der Grundlösung zu komplettieren. Daher wird das Aufsteigen von im wesentlichen der Mitte der aufsteigenden Schaumstoff- Grundlösung im Behälter 211 durch das Gewicht 217 unterdrückt, und der Außenumfang der Schaumstoff-Grundlösung wird mit dem Gewicht 217 nicht direkt in Berührung gebracht, so daß er frei aufsteigen kann, so daß schließlich die gesamte gleichmäßige Oberfläche der Schaumstoff-Grundlösung erhalten wird, um einen zylindrischen Polyurethan-Schaumblock zu erhalten, der eine ebene Oberfläche hat.
Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wird das Gewicht auf der Schaumstoff-Grundlösung plaziert, wenn der Aufstieg der Schaumstoff-Grundlösung zu ca. 70 % fortgeschritten ist. Die Erfindung ist aber nicht auf das spezielle Ausführungsbeispiel beschränkt. Beispielsweise kann das Gewicht richtig auf die Schaumstoff-Grundlösung gelegt werden zwischen einem Zeitpunkt, zu dem der Aufstieg der Schaumstoff-Grundlösung um ca. 70 % fortgeschritten ist, bis zu jedem Zeitpunkt unmittelbar vor der Beendigung des Aufsteigens der Schaumstoff-Grundlösung.
Die Konstruktion det Vorrichtung zum Herstellen des Polyurethanschaums, die in bezug auf das oben genannte Ausführungsbeisiel der Erfindung bechrieben wurde, ist nicht auf die beschriebene spezielle Konstruktion beschränkt.
Gemäß der oben beschriebenen Erfindung beginnt das Aufsteigen der Schaumstoff-Grundlösung nach dem Gießen der richtig vermischten und gerührten Polyurethanschaum-Grundlösung in den Aufschäumbehälter, das Gewicht mit ebener Unterseite wird auf die Oberseite der Schaumstoff-Grundlösung im Aufschäumbehälter von oben her gelegt, um das Aufsteigen der Schaumstoff-Grundlösung unmittelbar vor Beendigung des Aufsteigens der Grundlösung ab dem Zeitpunkt, zu dem der Aufstieg der Schaumstoff-Grundlösung um ca. 70 % fortgeschritten ist, zu komplettieren, wodurch der Polyurethan-Schaumblock mit ebener Oberfläche erhalten wird. Daher kann ein Abschneiden des erhabenen oberen Bereichs der konventionellen Schaumstoff-Grundlösung, um eine vorbestimmte ebene Oberflächenform zu erhalten, entfallen, Materialabfall kann vermieden werden, und der Abschneidvorgang kann entfallen.
Bei der vorliegenden Erfindung werden als Material für das Gewicht verschiedene Metalle oder Kunststoffe verwendet. Es ist bevorzugt, an der Unterseite des Gewichts die Schaumstoff-Folie mit kontinuierlichen Luftblasen wie Polyurethanschaumstoff-Folie für das entweichende Gas (Kohlendioxidgas), das während der Aufschäum-Reaktion erzeugt wird, zu verwenden.
Außerdem ist das Gewicht des auf der Schaumstoff-Grundlösung zu plazierenden Gewichts im allgemeinen entsprechend der Aufstiegsgeschwindigkeit der Schaumstoff-Grundlösung, der Festigkeit des Schaumstoff-Gels und der Größe des Aufschäumbehälters bestimmt und beträgt bevorzugt 0,5-2,0 g/cm². Wenn das Gewicht zu schwer ist, unterdrückt es das Aufschäumen und stört gleichzeitig die Schaumbildungsreaktion, so daß eine Rißbildung in der Schaumstoff-Grundlösung bewirkt wird. Wenn das Gewicht übermäßig leicht ist, wird es so, wie es ist, von der Oberfläche der Schaumstoff-Grundlösung abgehoben, so daß die ebene Oberfläche der Schaumstoff-Grundlösung nicht erhalten werden kann.
Bei der vorliegenden Erfindung kann die Polyurethanschaum- Grundlösung zweckmäßig Polyole wie Polyetherpolyol, Polyesterpolyol, organisches Isocyanat wie Toluylendiisocyanat, Aminkatalysator, Zinnkatalysator, Treibmittel (Wasser), Schaumstabilisator (Siliconöl) und Pigmente, Füllstoffe in Kombination einsetzen, wie es für die Gebrauchseigenschaften verlangt wird.
Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wird das Gewicht zu jedem Zeitpunkt unmittelbar vor Beendigung des Anstiegs der Schaumstoff-Grundlösung nach um ca. 70 % fortgeschrittenem Aufstieg der Schaumstoff-Grundlösung verwendet. Wenn die Schaumstoff-Grundlösung zu weniger als 70 % aufgestiegen ist, wird das Gel geschwächt, so daß die Schaumstoff-Grundlösung das Gewicht nicht tragen kann, wodurch die Aufschäumreaktion der Grundlösung gestört wird.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen von Polyurethanschaum, indem man Urethanschaumstoff-Grundlösung (L) in einem Aufschäumbehälter (21; 111; 211) aufschäumen läßt und den Aufschäumvorgang in einer Atmosphäre verminderten Drucks durchführt, dadurch gekennzeichnet, daß beim Aufschäumen der Schaumstoff-Grundlösung (L) ihre Oberfläche im wesentlichen eben gehalten wird durch Aufbringen einer Kraft darauf mittels einer Einrichtung (22; 113, 114, 115; 217), die verhindert, daß die Oberfläche eine Kuppe bildet, ohne daß dabei der resultierende Schaum nach Beendigung des Aufschäumens der Schaumstoff-Grundlösung (L) erheblich gepreßt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Atmosphäre verminderten Drucks von einem Umgebungsatmosphärendruck um 50 mmHg (6671 Pa) oder mehr vermindert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Atmosphäre verminderten Drucks von einem Umgebungsatmosphärendruck um 50-500 mmHg (6671-66710 Pa) einschließlich vermindert wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß nach Beendigung des Aufschäumens der Schaumstoff-Grundlösung (L) der resultierende Schaum weiter in einer Unterdruckkammer (33; 121) gehalten wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung eine Hebevorrichtung (22) aufweist, die in dem Aufschäumbehälter (21) hebbar beweglich ist, so daß die Vorrichtung (22) im wesentlichen mit der gleichen Geschwindigkeit wie die aufsteigende Schaumstoff-Grundlösung (L) gehoben werden kann.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung eine Vorrichtung (113, 114, 115) zum Drehen des Aufschäumbehälters (111) um seine Mittelachse (115) während des Aufschäumens der Schaumstoff-Grundlösung darin aufweist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet daß die Drehgeschwindigkeit zwischen 20 und 120 U/min liegt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung ein Gewicht (217) mit einer ebenen Fläche aufweist, wobei das Gewicht (217) über der aufschäumenden Grundlösung positioniert ist, so daß die ebene Fläche die hochsteigende Oberfläche der aufschäumenden Grundlösung berührt, bevor das Aufschäumen der Schaumstoff-Grundlösung beendet ist, jedoch nachdem das Aufschäumen der Schaumstoff- Grundlösung zu ungefähr 70 % fortgeschritten ist.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der von dem Gewicht (217), das auf der Oberfläche zu plazieren ist, aufgebrachte Druck zwischen 0,5 und 2,0 g/cm² einschließlich liegt.

10. Chargen-Aufschäumtank zur Herstellung eines Urethan- Schaumblocks, wobei der Aufschäumtank aufweist: einen Aufschäumbehälter (221; 111) mit einem ebenen Boden, zu dem Boden senkrechten Seiten und einer offenen Oberseite; dadurch gekennzeichnet, daß eine offenendige zylindrische Hebeeinrichtung (22) vorgesehen ist, die eine hebbar bewegbare Wand entlang den Innenflächen der Seitenwände des Behälters (21; 111) mit einer Breite zwischen 20 und 60 cm hat; daß eine Vielzahl von drehbaren Wellen (25a, 25b) horizontal über dem Behälter (21; 111) vorgesehen ist; daß an den Wellen (25a, 25b) Kettennüsse (27a, 27b) vorgesehen sind, um die Wellen (25a, 25b) mit gleicher Geschwindigkeit synchron zu drehen; daß zwischen den Kettennüssen (27a, 27b) Ketten (28) verlaufen; und daß Hebekabel (24) jeweils an einem Ende mit dem Oberende der Einrichtung (22) und an dem anderen Ende mit den Wellen (25a, 25b) verbunden sind, um dadurch die Wellen drehanzutreiben, um die Kabel (24) aufzuwickeln, wenn die Urethanschaumstoff- Grundlösung in den Behälter (21; 111) gegossen und darin aufgeschäumt wird, um die Einrichtung (22) synchron mit dem Anstieg der Oberfläche der Schaumstoff-Grundlösung während des Aufschäumens derselben zu heben.

11. Chargen-Aufschäumtank nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ultraschallsensor (71) an der Einrichtung (22) vorgesehen ist, um eine Entfernung zwischen dem Sensor (71) und der Oberfläche der Schaumstoff-Grundlösung zu erfassen, um die Antriebseinrichtung (29) zu betätigen, wenn die Entfernung zwischen dem Sensor (71) und der aufsteigenden Oberfläche der Schaumstoff-Grundlösung innerhalb eines vorbestimmten Werts liegt, um dadurch die Einrichtung (22) synchron mit der Anstiegsgeschwindigkeit der Schaumstoff-Grundlösung zu heben.

12. Chargen-Aufschäumtank nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufschäumbehälter ein zylindrischer Behälter (111) ist, der um seine Mittelachse (115) drehbar ist.