專利名稱：多孔材料的三步冷卻的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多孔材料的生產(chǎn)。雖然它具有普遍的應(yīng)用性，但是具體地說，本發(fā)明涉及塑料泡沫體，特別是聚氨酯泡沫體的生產(chǎn)。
通過化學(xué)反應(yīng)途徑來生產(chǎn)聚合物泡沫體的方法是多種多樣和眾所周知的。這種聚合物材料的例子是制成的一般為2米×2米×1米的軟聚氨酯泡沫塊。這些大的塊狀物既可連續(xù)地在輸送式機(jī)器上制造，也可在模子中以非連續(xù)方式來制造。
軟聚氨酯泡沫體是通過高分子量的多羥基化合物與二異氰酸酯間的反應(yīng)而形成的。此反應(yīng)是高度放熱的，如以時間/溫度曲線表示的話，一般在約5～30分鐘內(nèi)達(dá)到峰值，因此在初始熟化后必須迅速地將聚氨酯泡沫體傳送到中間“熟化區(qū)域”，在該處將它們小心地每一塊以空氣相隔的方式堆放，直至每塊泡沫體冷卻為止。為此需要大的場地，并且在能將它們重新堆放或裝載以便運送到消費者之前，通常需將塊料貯存最少10小時。這種為了保證塊料的充分冷卻的中間貯存過程，是麻煩而耗費場地的。此外，由于中間貯存區(qū)貯有大量在高溫下易燃的泡沫塊料，因此存在火災(zāi)的可能性。這種用于中間貯存的建筑物必須特殊建造，以符合消防要求。
另一個重要因素是某些形成泡沫體的反應(yīng)在高溫下是可逆的，一般來說，緊跟在初始的聚氨酯鍵形成之后的是脲基甲酸酯反應(yīng)，在中間貯存的泡沫體塊料在幾個小時內(nèi)常常顯示出超過140℃的內(nèi)部溫度。如果對中間區(qū)的周圍大氣不加以控制，即濕度可變的話，潮氣有可能侵入到塊料內(nèi)而與游離的異氰酸酯端基相反應(yīng)，并使其終止
此反應(yīng)除去了脲基甲酸酯反應(yīng)所要求的異氰酸酯，這導(dǎo)致泡沫體中交聯(lián)度的降低和無法加以控制，因此導(dǎo)致變化的和低的剛性或抗壓硬度。在發(fā)泡劑方面，人們知道，在常見的高環(huán)境濕度的地理位置，考慮到硬度損失而有意地在給定的泡沫體配方中增加異氰酸酯的量。盡管這樣做會使成本增加，否則的話，硬度的損失將會發(fā)生。
在PCT公告WO 86/04017號中業(yè)已建議使用一種早期冷卻的新方法，具體說，使用一種由形成泡沫物料的放熱反應(yīng)制造聚氨酯或其它泡沫體的塊料，在該方法中，一旦反應(yīng)達(dá)到所需的完成階段，一種具有合適的組成與溫度的氣體穿過塊料體，而將反應(yīng)熱帶走。其它較早的建議是Riccardi等人的美國專利第3890414號(1975年公開)和Continental Gummi Werke的德國公開說明書2456421號(1976年公開)。根據(jù)建議，冷卻氣體通常是空氣，并且這種方法與冷卻時的緩慢冷卻和最少暴露到空氣中的傳統(tǒng)方法是相反的。
在聚氨酯工業(yè)中，根據(jù)長期存在的問題中，應(yīng)可看出傳統(tǒng)方法的缺陷，即由形成聚氨酯鍵的放熱反應(yīng)所形成的熱可引起的自燃問題，此問題特別出現(xiàn)在某些低密度、高放熱級的泡沫體中，或者含有賦予泡沫體對于小火源具有耐火性的添加劑的泡沫體中。在二至三小時后以及在它們開始被冷卻之后，這樣的泡沫體可能會再次開始增高溫度。這種第二次放熱通常是自發(fā)漸進(jìn)型的，最終導(dǎo)致泡沫體發(fā)生自燃。由于這種現(xiàn)象，迄今已燒毀幾個工廠。據(jù)認(rèn)為，引起自燃的機(jī)理是塊料冷卻時從大氣中吸入空氣，然后，在塊料中富氧的大氣引起聚氨酯聚合物的放熱氧化反應(yīng)，并使溫度提高。圍繞塊料抽吸空氣已表明使此問題大為惡化。
一種較新的方法是謹(jǐn)慎地穿過已被初步冷卻的聚氨酯塊料吸入冷空氣。空氣的組成至少在濕度方面是可以控制的，但是現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，單獨的組分控制不足以獲得令人滿意的結(jié)果。穿過塊料吸入冷空氣，從而從塊料中除去熱、揮發(fā)性氣體、升華物以及過量的水。
聚氨酯泡沫體通常含丁基化羥基甲苯(“BHT”，全稱是2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚)，它在與異氰酸酯例如甲苯二異氰酸酯(“TDI”)反應(yīng)形成泡沫體的多羥基化合物中被用作抗氧劑。BHT是一種在70℃升華的固體，因此它在穿過初始溫度為140℃或更高的泡沫體的冷卻空氣中被取走。最好將冷卻空氣再循環(huán)以回收熱，控制水份含量，以及防止難以控制的殘余異氰酸酯或輔助發(fā)泡劑例如氯氟烴(“CFCs”)或其它揮發(fā)性化合物諸如二氯甲烷或1，1，1-三氯乙烷散逸到大氣中。就本說明書的目的來說，術(shù)語“輔助發(fā)泡劑”或“輔助起泡劑”是被交替使用的。此二術(shù)語均指那些被加入到多孔泡沫體的配方中，以使在隨后的化學(xué)反應(yīng)中釋放出氣體的化合物。正是氣體的釋放導(dǎo)致材料的發(fā)泡。
在過去，空氣是通過熱交換器進(jìn)行再循環(huán)的。熱交換器很快被BHT及由殘余的TDI與水份所形成的聚脲的固體沉積物所堵塞。其它抗氧劑和添加劑也引起類似的問題。
加拿大專利申請2017991和2017992號公開了用來快速冷卻多孔材料的另外方法。這些方法只部分地解決從熱的材料中吸收揮發(fā)物的問題，而以后揮發(fā)物被分離出并堵塞熱交換器。這些申請公開了一種方法，在此方法中，堵塞問題是通過將來自冷卻區(qū)第一部分的被加熱氣，與外加的或通過熱交換器來自冷卻區(qū)的第二或隨后部分的冷氣體進(jìn)行混合，帶走揮發(fā)物，這樣揮發(fā)物分離出來了。穿過冷卻區(qū)的第二或隨后部分中的多孔材料的混合氣體接著在多孔材料中而不是在熱交換器中被過濾。
在這些加拿大申請中，公開了將多孔材料冷卻的方法和裝置。明確地說，該方法涉及由泡沫形成材料的放熱反應(yīng)所制備的聚氨酯或其它開孔泡沫塑料的塊料。在該方法中，多孔塊料中的揮發(fā)物被冷氣體帶走，并在此氣體被冷至低于分離(即升華或冷凝)溫度時從其中分離出來，其特征在于ⅰ)在二或多個的連續(xù)區(qū)中進(jìn)行多孔材料的冷卻作業(yè)，ⅱ)將來自第一區(qū)的帶有揮發(fā)物的氣體與較低溫度的氣體，具體說來自第二或其后區(qū)的氣體相混合，此后通過熱交換器對其進(jìn)行冷卻，由此使混合氣體的溫度低于分離溫度，以及ⅲ)使混合氣體穿過多孔材料以過濾出已分離的揮發(fā)物。
因此，在第一區(qū)中讓第一氣體穿過多孔材料以使多孔材料被冷卻，并從出自多孔材料的第一氣體混合物中除掉揮發(fā)物。對第一氣體穿過多孔材料的流動速率加以控制，以提供受控的和均勻的冷卻速率。第一氣體混合物與具有較低溫度的第二氣體相混合，形成其溫度足以低到使一種或多種揮發(fā)物能被冷凝的第二氣體混合物。
最后，使第二氣體混合物通過在第二區(qū)中的多孔材料，以過濾出其中已冷凝或升華的揮發(fā)物，并進(jìn)一步冷卻此多孔材料。
在與第二氣體混合之前，從第一氣體混合物中除掉粒狀物也是令人期望的。此外，在與第一氣體混合之前，也可從第二氣體中除掉粒狀物質(zhì)。這就從氣流中除去了某些物質(zhì)，并防止了以后在被用來冷卻氣體的熱交換器上的堆積。
盡管這些申請公開了一種已改進(jìn)的冷卻聚氨酯泡沫體的方法，但是該方法仍存在某些缺點，為了提供用于降低第一多孔塊料的溫度和迫使第二多孔塊料中揮發(fā)物冷凝的冷空氣，該申請的方法使用了熱交換器。雖然該方法利用多孔塊料以有效地過濾大量的BHT和TDI(TDI加水份形成聚脲)，而BHT和TDI堵塞熱交換器和先前裝置中使用的同流換熱器，但是部分BHT和TDI仍然通過了塊料而未被過濾掉。因此，在長時期后，熱交換器和同流換熱器仍出現(xiàn)堵塞。
常用的發(fā)泡材料含有大量溶劑或輔助發(fā)泡劑例如氯氟烴，它們在放熱熟化循環(huán)中被釋放到冷卻氣流中去。如果想避免污染物排放的話，對在冷卻氣體中高濃度的這些化合物必須進(jìn)行再循環(huán)。
就形成聚氨酯泡沫體來說，水是優(yōu)選的發(fā)泡劑。水與異氰酸酯基反應(yīng)形成中間產(chǎn)物氨基甲酸，而氨基甲酸釋放出二氧化碳?xì)怏w。然而，除了在聚氨酯泡沫體形成泡沫相的期間水是期望的外，如上所述，水在后來可能因終止游離異氰酸酯基而對泡沫體產(chǎn)生有害的作用。因此，水通常是與其他發(fā)泡劑混合使用的。
就生成具有預(yù)定的交聯(lián)度(以及因此具有可預(yù)計的勁度和硬度)的泡沫體來說，要求游離異氰酸酯基的分布是均勻的。最好在聚氨酯配方中使用更多的水，以便產(chǎn)生足夠的發(fā)泡，而無須使用有毒性的輔助發(fā)泡劑。在以后的泡沫體熟化期間能同時消除過量的水將是更好的，否則的話水會干擾聚氨酯的交聯(lián)。
過去，為了防止上述的對聚氨酯交聯(lián)的干擾，在聚氨酯泡沫體的配方中使用少量的水。為了保證在這種配方中獲得合適的發(fā)泡，使用諸如氯氟烴那樣的輔助發(fā)泡劑。正如以上所解釋的，這種輔助劑在泡沫體配方中大量的存在造成了毒性危險并要求再循環(huán)。
需要一種快速冷卻聚氨酯泡沫體的方法，在該方法中，放熱反應(yīng)期間釋放的熱受到控制，以便防止該泡沫體緩慢氧化或立即燃燒。同時，需要一種生產(chǎn)聚氨酯泡沫體的方法，在該方法中，聚氨酯泡沫體配方中包含較大量的水作為發(fā)泡劑但不會引起對聚氨酯交聯(lián)的影響，由此無需或僅需使用少量有毒的輔助發(fā)泡劑。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種在初始形成聚氨酯泡沫體之后接著快速對其進(jìn)行冷卻的方法。在該方法中，與聚氨酯的放熱熟化有關(guān)的氧化或燃燒被防止了。本發(fā)明的方法還允許采用新的形成聚氨酯泡沫體配方，該配方包含大量水作為發(fā)泡劑，以便減少或避免使用輔助發(fā)泡劑而同時獲得令人滿意的發(fā)泡和發(fā)泡性能。本發(fā)明的方法把聚氨酯發(fā)泡后仍然存在的過量水除去了，從而避免水對發(fā)泡體交聯(lián)的壞影響。本法提供了聚氨酯塊料的快速冷卻，使得其質(zhì)量與傳統(tǒng)熟化的塊料相當(dāng)，在這同時，本法能減少污染物的排放。


圖1為本發(fā)明一具體裝置的側(cè)視圖;
圖2為圖1裝置的內(nèi)視圖;
圖2A為圖1裝置中使用的翻板輸送機(jī)的局部頂視圖。
圖3A和3B為本發(fā)明方法中當(dāng)使用兩種不同的聚氨酯配方時所產(chǎn)生的產(chǎn)出物的流程圖;
圖4為碼在輸送機(jī)上的多孔塊料通過在本發(fā)明一具體實施例中使用的封閉式隧道時的側(cè)視圖(隧道內(nèi)視圖);
圖5為圖4輸送機(jī)的頂視圖;
圖6為說明冷卻氣體再循環(huán)的封閉型隧道第二段的剖視圖;
圖7為說明在封閉隧道中的溫度梯度和空氣通道的示意圖;
圖8為處于圖1裝置毗鄰處并向其傳遞塊料的立式泡沫塊料裝置的側(cè)視圖;
圖9～19為冷卻各種聚氨酯泡沫塊料時的溫度/時間曲線圖。
在本發(fā)明的第一步中，就在達(dá)到放熱的聚氨酯反應(yīng)時間/溫度曲線的峰值之后，讓聚氨酯泡沫塊料受到周圍空氣的冷卻。此時聚氨酯塊料的內(nèi)部溫度約為250至500°F、通常約為370至400°F。隨著周圍空氣被抽吸而穿過塊料，過量的水分、熱、蒸汽和升華物被除去了。術(shù)語“過量的水份”是指在聚氨酯發(fā)泡時未被利用的水?dāng)?shù)量，如讓它作為蒸汽仍然留在塊料中的話，將影響進(jìn)一步的熟化。在周圍空氣高濕度時期，最好使空氣在被抽吸而穿過塊料之前先進(jìn)行脫濕，以便增大空氣從物料中除掉過量水分的能力，而同時防止周圍空氣將額外的水分導(dǎo)入其中。
在周圍空氣被抽吸而穿過聚氨酯泡沫塊料后，可將它排放到大氣中。在穿過泡沫塊料之后周圍空氣的溫度一般約為160至180°F。
在初始的聚氨酯形成反應(yīng)的期間，水作為發(fā)泡劑或充氣劑被使用。水與異氰酸酯基反應(yīng)形成氨基甲酸(瞬間)。氨基甲酸依次產(chǎn)生酰胺和二氧化碳?xì)怏w。以下反應(yīng)式表示一般的發(fā)泡反應(yīng)
在本發(fā)明的第二冷卻步驟中，周圍空氣穿過泡沫塊料再循環(huán)。通過泡沫體再循環(huán)的周圍空氣除去了其中的額外的熱、水分和升華物。在周圍空氣穿過泡沫體再循環(huán)后，將它與新鮮的、額外的、冷卻過的周圍空氣相混合。術(shù)語“新鮮的”是指未穿過塊料的周圍空氣。
正如在以上反應(yīng)中已討論和說明過的那樣，水從TDI中除掉異氰酸酯基，否則的話，異氰酸酯將被用于與多羥基化合物的羥基進(jìn)行進(jìn)一步的交聯(lián)反應(yīng)。由于利用本發(fā)明第一步以除去在聚氨酯的初始熟化完成后仍保留的過量的水，因此在聚氨酯配方中可以使用更多的水以充分產(chǎn)生在聚氨酯泡沫材料中所要求的基本完全的發(fā)泡。
于是，不再需要為了防止以后對交聯(lián)的有害影響而使用較少的水(其量不足以引起充分發(fā)泡)。因此，本發(fā)明優(yōu)越地取消了或減少了迄今為止為了引起充分發(fā)泡而必不可少的輔助發(fā)泡劑。由于輔助發(fā)泡劑造成生態(tài)學(xué)方面有害的排放，因此本發(fā)明使得能使用與環(huán)境協(xié)調(diào)的替代的聚氨酯泡沫配方。
通過本發(fā)明的封閉隧道第一區(qū)的存在于第一區(qū)中的空氣溫度約為150～185°F。如以上所解釋的，即使第一區(qū)是直接泄到大氣的，從聚氨酯配方中減少或取消有毒的輔助發(fā)泡劑(或起泡劑)例如氯氟烴，也減少了這種排放對環(huán)境的影響。
正如以上所討論的，第二冷卻步驟迫使新鮮(非再循環(huán))的冷卻空氣和再循環(huán)空氣穿過聚氨酯泡沫塊。新鮮的周圍空氣被恒定地加到如上面所說的含有升華物諸如TDI和BHT的再循環(huán)空氣中。在最初通過聚氨酯塊后，當(dāng)空氣與新鮮的額外的冷空氣相混合時，溫度降低了，使空氣中的升華物諸如TDI和BHT被冷凝。
在本發(fā)明裝置中所使用的冷卻設(shè)備使周圍空氣溫度降低了，在第二步驟中周圍空氣和再循環(huán)空氣的混合物的溫度處于約為100至160°F的范圍中。
由于BHT在溫度低于約70℃(158°F)時被冷凝，因此被抽出的BHT蒸汽將沉積在第二區(qū)。由于冷卻設(shè)備不是再循環(huán)管路的一部分，因此BHT不會在其上冷凝，因而不堵塞冷卻設(shè)備。相反，BHT是在泡沫塊本身中被從再循環(huán)空氣混合物中過濾出去的。
在第二冷卻步驟中，TDI也將從冷的混合氣體中沉淀出。沉出的TDI也將從再循環(huán)的空氣混合物中被過濾掉，并被截留于聚氨酯泡沫體中。這種將TDI送回到塊料中以便經(jīng)受進(jìn)一步交聯(lián)反應(yīng)是理想的。因此，冷卻空氣在本發(fā)明第二步中的再循環(huán)留住了昂貴的TDI。
本發(fā)明的第二冷卻步驟說明大多數(shù)塊料的冷卻是在冷的空氣混合物將塊料溫度有效地降到約100°F的情況下進(jìn)行的。
在本發(fā)明的第三冷卻步驟中，周圍空氣再一次被抽吸穿過塊料。周圍空氣能夠從塊料中吸出任何殘留的煙氣，并將它們排放到大氣中。在高的環(huán)境濕度時期，在本發(fā)明第三步驟中使用的空氣可被脫濕，以防止空氣混入的額外的水進(jìn)到泡沫塊中。在第三步驟中塊料溫度通常保持在100°F左右。
升華物諸如BHT和TDI的冷凝僅出現(xiàn)在第二冷卻步驟中。在第一步驟中，泡沫塊料的內(nèi)部溫度遠(yuǎn)高于BHT和TDI的升華點。因此，在塊料中不可能發(fā)生升華物的再沉積。如以下討論的，第三步驟涉及到的塊料溫度遠(yuǎn)低于BHT和TDI的升華溫度，因此不可能存在這些化合物的升華物。
在第二冷卻步驟結(jié)束時，泡沫塊的內(nèi)部溫度下降到約為90至110°F。在此期間塊料在封閉隧道中被冷卻，空氣從來不通過BHT和TDI或其他氣體成份可能引起其堵塞的補(bǔ)償器或制冷劑線圈進(jìn)行再循環(huán)。
本發(fā)明的第一冷卻步驟(煙氣抽出階段)使得周圍空氣穿過泡沫塊而連續(xù)排放。由于本發(fā)明方法可以使用含低百分比的，或不含輔助發(fā)泡劑的聚氨酯配方，所以封閉隧道第一階段的直接排放不會將高濃度的有毒物例如氯氟烴或其它揮發(fā)性含氯化合物排放到環(huán)境中。因此，所排放的氣體符合所有的政府要求，例如清潔空氣法，而不必進(jìn)行額外的處理。
在第一步驟中，流過被放熱所加熱的塊料的環(huán)境空氣，從塊料中將過量水分除去，否則這些水分會影響為使熟化完全而需要的游離異氰酸酯基。因此本方法可使用具有較高百分比水的聚氨酯配方。增大的水含量在最初的聚氨酯形成期間提供充分的發(fā)泡而無需使用輔助發(fā)泡劑。添加劑例如軟化劑可與所謂的軟多元醇一起使用，以進(jìn)一步避免使用輔助發(fā)泡劑。
與現(xiàn)有方法相比，本發(fā)明能使用包含較少量TDI的聚氨酯配方而在聚氨酯泡沫塊料中達(dá)到基本上相同的交聯(lián)度(及勁度和硬度)。因此本發(fā)明在能夠使用較少量TDI(即低指數(shù))方面是經(jīng)濟(jì)的。
本發(fā)明還包括特別改制的和特制成形的實施上述方法的裝置。該裝置包括一個封閉隧道和一個輸送機(jī)，例如輸送泡沫塊通過封閉隧道的翻板式輸送機(jī)。
此裝置用于初始熟化多孔泡沫材料的快速冷卻、脫氣和除濕，而同時能減小污染物的排放。它包括用于從初始熟化工場到達(dá)和穿過封閉冷卻隧道輸送多孔泡沫材料的輸送設(shè)備。隧道利用周圍空氣和冷的周圍空氣而從泡沫材料中除去熱、水分和揮發(fā)性氣體，同時將有價值的升華物截留和再沉積到泡沫體中。
在優(yōu)選的實施方案中，封閉隧道包括多臺位于隧道外部并毗鄰隧道的吸風(fēng)機(jī)。抽風(fēng)風(fēng)扇通過管道件與隧道相通。隨著抽風(fēng)風(fēng)扇開動，空氣通過管道被從封閉隧道中抽出，在此隧道中形成真空。隧道內(nèi)的真空通過位于其另一端的孔將空氣吸入到隧道。冷卻風(fēng)扇和冷卻器也位于隧道的外部和毗鄰處。冷卻風(fēng)扇將周圍空氣通過冷卻管送到隧道中，在冷卻管道中，被制冷器單元冷卻的冷卻蛇管將流經(jīng)管道進(jìn)入隧道的空氣之溫度降低。
翻板式輸送機(jī)為聚氨酯塊料經(jīng)過封閉隧道的第一、二和三區(qū)的移動提供輸送手段，在隧道中對塊料進(jìn)行有效的脫煙、冷卻和再脫煙。
圖1和2說明一個特別適用于實施本發(fā)明方法的裝置。聚氨酯泡沫塊1被置于翻板式輸送機(jī)3上，輸送機(jī)3將塊料從裝置點向著并最終穿過位于封閉隧道7一端的進(jìn)口5輸送，塊料通常在正好達(dá)到聚氨酯放熱形成反應(yīng)的時間/溫度曲線的峰值后被裝到輸送機(jī)上。推遲到此點才冷卻是為了確保在快速冷卻開始前已發(fā)生了聚氨酯的充分聚合。
輸送機(jī)3將塊料送入到位于封閉隧道7的端部之進(jìn)口5，在這里塊料進(jìn)入到第一冷卻(煙氣抽出)區(qū)9，在這里進(jìn)行本發(fā)明的第一步。
如圖2A所示，翻板式輸送機(jī)3包括許多細(xì)長的矩形體或板條4，它們以一定距離相隔，使氣體能在其間流過。鑒于泡沫塊未覆蓋板條4的全部頂表面，使用墊片6對板條4的端部進(jìn)行密封。這種排布使得已冷卻氣體被抽吸而通過泡沫塊。
對于寬2米的塊料來說，一般輸送機(jī)的尺寸為寬約2.3米(90英寸)，裝有從輸送機(jī)每側(cè)向內(nèi)延伸約250cm(10″)的墊片。當(dāng)板條間距為約3mm(1/8″)時，墊片具有的寬度足以提供氣密性。
第一抽風(fēng)機(jī)15位于封閉隧道第一區(qū)的外側(cè)和毗鄰處。第一抽風(fēng)機(jī)通過第1真空管道13從第1抽吸箱21(它位于低于翻板式輸送機(jī)的第1區(qū)的較下部位)中抽吸空氣。此管道形成由風(fēng)扇開始，穿過低于翻板式輸送機(jī)的封閉管道第1區(qū)側(cè)壁上的孔11的空氣通路。因此在第一真空箱內(nèi)形成真空。
塑料制的側(cè)面薄膜與塊料一起被送入到隧道而形成側(cè)面密封，由此使穿過塊料的再循環(huán)空氣通道不會經(jīng)過側(cè)面而產(chǎn)生短路。隨著翻板式輸送機(jī)將塊料送到第一冷卻區(qū)，在真空箱內(nèi)由第一抽風(fēng)風(fēng)扇15產(chǎn)生的真空從封閉隧道上部(然后通過多孔塊料)抽吸周圍空氣。因此周圍空氣被抽吸到第一真空箱21，并穿過第一吸風(fēng)機(jī)經(jīng)由第一真空管道13而被除掉。
當(dāng)多孔聚氨酯塊料開始被輸送到第一區(qū)時，放熱的熟化過程導(dǎo)致的塊料內(nèi)部溫度約為250至500°F，而通常為370至400°F。正如上面所討論的那樣，在這些溫度時，泡沫體的各種組分處于氣體狀態(tài)。
此外，在這些高溫時，在聚氨酯的初始發(fā)泡熟化后殘留的過量水是作為水蒸汽存在的。在第一冷卻段中穿過塊料的周圍空氣從塊料中排出氣態(tài)物料和水蒸汽，并同時使塊料溫度降低。
已被加熱的和輸送氣體與水蒸汽混合物的周圍空氣，被第一吸風(fēng)風(fēng)扇15通過第一真空管道13從第一真空箱被抽出，此后經(jīng)過第一排放管16而被排出。第一排放管將已被加熱的混合物導(dǎo)入到位于封閉隧道上部的排放點18，經(jīng)過排放點，將已被加熱的空氣、蒸汽、水氣混合物和升華物從裝置中排出。
被排放的氣體混合物的溫度范圍約為160至180°F。由于第一區(qū)從聚氨酯泡沫體中除去了水分，因此由過量水引起的游離的端部異氰酸酯封閉反應(yīng)減少了。
隨著塊料通過翻板式輸送機(jī)被進(jìn)一步輸送到封閉隧道，塊料進(jìn)入第二冷卻區(qū)17。第二吸風(fēng)機(jī)25處于隧道第二區(qū)的附近和外側(cè)。在毗鄰第二吸風(fēng)機(jī)處放置著冷卻風(fēng)扇30。毗鄰冷卻風(fēng)扇的冷卻器27有一個用來降低位于冷卻管道33中的冷卻蛇管溫度的熱交換器。冷卻劑輸送管29進(jìn)入到冷卻管33，以便為熱交換器提供一種從冷卻蛇管中除去熱的方式。
在封閉隧道第二冷卻區(qū)的操作期間，冷卻風(fēng)扇33將周圍空氣抽入到冷卻管道33中，經(jīng)過冷卻管道33，空氣在高于翻板式輸送機(jī)水平線位置的封閉隧道第二區(qū)的一側(cè)被送入。隨著空氣經(jīng)過管道33，位于其中的通過冷卻劑輸送管29冷卻的冷卻蛇管(未示出)降低了周圍空氣的溫度。進(jìn)入第二區(qū)的冷的周圍空氣，通過位于輸送機(jī)一部分上的聚氨酯塊料，被位于其中的在第二真空箱21(低于輸送機(jī)的水平面)中產(chǎn)生的真空所抽吸。真空箱的真空是由第二吸風(fēng)機(jī)提供的，它將空氣從第二真空箱抽到第二真空管道37。第二吸風(fēng)機(jī)迫使空氣從第二真空管道37進(jìn)入返回管道35，它流入到高于其中的多孔塊料的第二區(qū)上部。
圖6為本發(fā)明裝置第二區(qū)的內(nèi)視圖。位于輸送機(jī)3下面的第二真空箱21借助第二吸風(fēng)機(jī)25，經(jīng)過第二真空管道37，從箱中抽吸出空氣，而被排空。由冷卻風(fēng)扇30送入的已冷卻的周圍空氣將新鮮的已降溫空氣供應(yīng)到第二區(qū)，如在圖1和圖2中所示。當(dāng)已冷卻空氣-進(jìn)入第二區(qū)，它即穿過位于其中的聚氨酯泡沫塊料，進(jìn)入到位于輸運機(jī)下的真空箱。
如圖6的箭頭所示，已冷卻的空氣-進(jìn)入第二區(qū)，就發(fā)生再循環(huán)。進(jìn)入真空箱的空氣被第二吸風(fēng)機(jī)25通過第二真空管道37而被抽吸。然后空氣經(jīng)過返回管道35而被送回到封閉隧道第二區(qū)的上部。
于是，根據(jù)本發(fā)明方法的第二步，裝置的第二區(qū)為已冷卻空氣穿過聚氨酯泡沫塊料的再循環(huán)作了準(zhǔn)備。
通過第二區(qū)被輸送的聚氨酯塊料顯示，其溫度超過聚氨酯的各種組分例如BHT和TDI的升華溫度。由于冷卻劑空氣是通過第二吸風(fēng)機(jī)、管道35和37而被再循環(huán)的，不向外排放，因此在第二區(qū)中未發(fā)生升華物的損失。通過冷卻風(fēng)扇30和冷卻蛇管而導(dǎo)入的冷卻空氣是由新鮮的周圍空氣組成的。由于不存在空氣經(jīng)過管道33的再循環(huán)，避免了冷卻蛇管被BHT、TDI或其它升華物的堵塞。
因為空氣穿過在封閉隧道第二區(qū)中的聚氨酯塊而再循環(huán)，含在聚氨酯塊料中的熱和升華物被除去。將加熱過的再循環(huán)空氣與冷卻過的周圍空氣相混合，以便使其溫度降低。隨著再循環(huán)空氣溫度的降低，在泡沫塊中出現(xiàn)升華物的冷凝。TDI在聚氨酯塊料中的沉積，為在聚氨酯塊料中更高的交聯(lián)度因而更高的硬度和勁度作了準(zhǔn)備。再循環(huán)空氣的溫度范圍約為100至160°F。
在多孔塊料穿過封閉隧道的第二區(qū)被輸送后，它進(jìn)入到第三冷卻(煙氣抽出)區(qū)19，第三冷卻區(qū)位于第二區(qū)和封閉隧道的出口之間。在鄰近和超出第三區(qū)的地方置有第三吸風(fēng)機(jī)45。第三吸風(fēng)機(jī)45從位于封閉隧道第三區(qū)下部并低于翻板式輸送機(jī)水平面的第三真空箱43中，通過由第三真空管道47形成的真空導(dǎo)管抽吸空氣。于是在第三真空箱內(nèi)形成真空。
在第三真空箱中所產(chǎn)生的真空通過位于與封閉隧道的進(jìn)口開端相對端的出口，吸入周圍空氣。然后周圍空氣穿過位于第三區(qū)的輸運機(jī)的一部分上的泡沫塊料被抽吸，從塊料中除去額外的熱和升華物。
穿過處在第三區(qū)中的塊料而被抽吸的空氣，通過第三真空管道47被輸送到第二排放導(dǎo)管49。如在第一區(qū)中一樣，含升華物的熱空氣不進(jìn)行再循環(huán)而是送到排放點18。
圖3a和3b示意地比較由采用含有少量或不含有輔助發(fā)泡劑的聚氨酯配方和采用含有大量這類輔助發(fā)泡劑的傳統(tǒng)配方所形成的排放。
圖3b示意性地表示被應(yīng)用到含有少量或不含輔助發(fā)泡劑的配方時的本發(fā)明的方法。圖框57代表特別修改適用于本發(fā)明方法的、其中只用少量或不用輔助發(fā)泡劑的聚氨酯配方。在泡沫塊形成時，例如在以圖框61表示的立式泡沫方料機(jī)(Vertical foam Square machine)中，吸風(fēng)機(jī)63排出由聚氨酯形成反應(yīng)所產(chǎn)生的氣體67。由于配方57只含少量或不含輔助發(fā)泡劑例如氯氟烴，因此排放物67不含有大量的這些污染物。
圖框69代表本發(fā)明的快速冷卻法，其中由吸風(fēng)機(jī)64排放的氣體所提供的氣體萃取物只含少量或不含上述討論過的污染物。圖框71代表快速冷卻后的泡沫體熟化區(qū)。由箱85代表的最終聚氨酯泡沫塊料顯示出相當(dāng)于由使用大量輔助發(fā)泡劑的傳統(tǒng)聚氨酯配方所提供的塊料的硬度和勁度。于是，這些較少發(fā)泡劑的配方導(dǎo)致在泡沫體制造期間低的污染，但同時又生成顯示卓越物理性能的聚氨酯產(chǎn)品。
圖3a示意地表示含有大量輔助發(fā)泡劑的聚氨酯配方的傳統(tǒng)制造方法。圖框55代表包含大量輔助發(fā)泡劑的傳統(tǒng)的聚氨酯泡沫配方。隨著聚氨酯塊料在由圖框59表示的立式泡沫方料機(jī)中被初始熟化，氣體副產(chǎn)物被吸風(fēng)機(jī)66抽出，形成排放65。由于在圖3a中所表示的聚氨酯配方包含大量輔助發(fā)泡劑，因此在聚氨酯泡沫塊制選階段將產(chǎn)生大量的污染物，例如氯氟烴。圖框72代表傳統(tǒng)的緩慢熟化過程。吸風(fēng)機(jī)68除掉在緩慢熟化時產(chǎn)生的揮發(fā)性氣體，如在初始的泡沫體熟化過程中一樣，這種揮發(fā)性氣體含有大量由輔助發(fā)泡劑衍生的污染物。
圖7為示意地說明在本發(fā)明的冷卻過程中所使用的空氣流途徑以及描敘此過程期間聚氨酯塊料溫度下降的曲線。
圖框9代表本發(fā)明裝置的第一區(qū)，其中周圍空氣93穿過聚氨酯塊料而被第一吸風(fēng)機(jī)15抽吸，然后排出到排放點83。一般說來，在該點，排出氣體的平均溫度為155至185°F。
環(huán)路95解說在本發(fā)明裝置的第二區(qū)17中存在的空氣循環(huán)途徑。被冷卻風(fēng)扇30抽吸到封閉隧道中的新鮮的周圍空氣93，不斷地與用第二吸風(fēng)機(jī)25穿過位于第二區(qū)內(nèi)的多孔塊料抽吸的空氣相混合，已冷卻的混合物被送回到第二區(qū)頂部，以便連續(xù)地穿過塊料進(jìn)行再循環(huán)。返回到第二區(qū)頂部的冷卻過的空氣混合物的溫度為100至160°F。
環(huán)路97表示在第三區(qū)中的空氣流，來自隧道上部的空氣被第二吸風(fēng)機(jī)45及外排放管85穿過泡沫塊料而被抽吸，從第三區(qū)排出的空氣溫度通常約為100°F。
示意圖7中所包括的圖87，表示按照本發(fā)明方法被冷卻的聚氨酯塊料的逐漸下降的塊料內(nèi)部溫度。在點85的初始峰值溫度約為370至400°F，而當(dāng)本發(fā)明第三步驟開始處點90，溫度減低到約100°F。使用本發(fā)明的裝置和方法，快速冷卻聚氨酯塊料所需的時間約為8至18分鐘。
在圖8中，所示的立式聚氨酯泡沫塊料成形裝置100位于毗鄰本發(fā)明裝置的地方。輥式輸送機(jī)101接受來自立式裝置經(jīng)短時間放置的塊料，并將它們輸送到翻板式輸送機(jī)上，供送入到封閉隧道7進(jìn)行快速熟化。
現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，約5分鐘至1小時的初始放置時間是有好處的，而10至30分鐘為最佳。這一初始放置時間使塊料僅在形成充分性能之后即受到冷卻，使它能經(jīng)得起冷卻處理而不會發(fā)生變形或變壞。
也有可能用本發(fā)明未熟化園形泡沫料。園形塊料被切成合適的長度并使切面朝翻板式輸送機(jī)而放置。當(dāng)然，隧道進(jìn)口處必須具有充分寬度以適應(yīng)塊料的直徑，并且高度應(yīng)與塊料的長度相適應(yīng)。還有，模殼或模板被有助地排列在翻板式輸運機(jī)3上，以使所有的冷卻空氣均能被強(qiáng)制穿過泡沫塊料，另外，園形塊料可以與矩形塊料一樣的方式通過隧道和進(jìn)行處理。
本發(fā)明的方法允許使用經(jīng)特別修改以實施本方法的聚氨酯配方。本發(fā)明的聚氨酯配方包括一種聚醚聚氨酯，一種有機(jī)二異氰酸酯，水和至少一種軟化劑。與現(xiàn)有技術(shù)的聚氨酯泡沫配方相比，本發(fā)明的聚氨酯泡沫配方有利地使用較高百分比的水和較少量的輔助發(fā)泡劑。這些聚氨酯配方或含少量的輔助發(fā)泡劑，或不含輔助發(fā)泡劑，而生成的聚氨酯泡沫塊顯示出卓越的平度、軟度和強(qiáng)度，同時減少有毒污染物氯氟烴的排放。
在整個申請文件中所用的術(shù)語“聚醚多羥基化合物”包括聚(氧化四亞甲基)二醇類，它是由四氫呋喃的聚合而制成的。聚(氧化亞丙基)三醇類是使用的另一類重要的聚醚。這類三醇是用類似聚(氧化亞丙基)二醇的一般反應(yīng)制備的。
實施本發(fā)明的最優(yōu)選的多羥基化合物包括Thanol F-3020(分子量為3000的聚醚多羥基化合物)和Thanol F-1500(分子量為1500的聚醚多羥基化合物)，它們均由Arco Chemical制造。在實施例中它們分別被作為基本多羥基化合物和軟多羥基化合物。
術(shù)語“有機(jī)異氰酸酯化合物”被用來描述運用于本發(fā)明的異氰酸酯或多異氰酸酯化合物。這樣的有機(jī)異氰酸酯化合物包括芳族、脂族、環(huán)狀脂族的多異氰酸酯以及它們的混合物。這些類型化合物的代表是二異氰酸酯，例如間一亞苯基二異氰酸酯、2，4-甲基二異氰酸酯、2，6-甲苯二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯、四亞甲基二異氰酸酯、2，4-甲苯二異氰酸酯與2，6-甲苯二異氰酸酯的混合物，環(huán)己環(huán)-1，4-二異氰酸酯，六氫化甲苯二異氰酸酯(及其異物體)，萘-1，5-二異氰酸酯，1-甲氧基苯基-2，4-二異氰酸酯，4，4′-二苯基甲烷二異氰酸酯，4，4′-亞聯(lián)苯二異氰酸酯，3，3′-二甲氧基-4，4′-聯(lián)苯基二異氰酸酯、3，3′-二甲基-4，4′-聯(lián)苯基二異氰酸酯以及3，3′-二甲基二苯基甲烷-4，4′-聯(lián)苯基二異氰酸酯;三異氰酸酯，例如4，4′，4″-三苯基甲烷三異氰酸酯、和甲苯-2，4，6-三異氰酸酯;和四異氰酸酯，例如4，4′-二甲基二苯基甲烷-2，2′，5，5′-四異氰酸酯，以及聚合的多異氰酸酯，例如聚亞甲基聚亞苯基多異氰酸酯。由于可供應(yīng)性以及其它特性，特別有用的是甲苯二異氰酸酯，4，4′-二苯基甲烷二異氰酸酯和聚亞甲基多異氰酸酯。
雖然含高百分比水的配方有利于增加發(fā)泡，但是，如上面討論那樣，水與異氰酸酯基反應(yīng)形成脲。這些酰胺終止的化合物趨向集結(jié)在聚氨酯泡沫產(chǎn)品中而降低軟度和平整度。盡管本發(fā)明方法除去了大量在初始發(fā)泡后殘留在聚氨酯中的過量水，但是在冷卻過程中，某些過量水的確存在于泡沫體中。
由于在特別經(jīng)修改以用于本發(fā)明方法的聚氨酯配方中使用二種不同的多羥基化合物的混合物，因此酰胺終止的異氰酸酯的形成可以得到控制。此混合物是由分子量至少為2500至4000，最好為約3000的一種基本多羥基化合物，和由分子量約為1200至1800、最好約為1500的一種軟多羥基化合物組成的?；径嗔u基化合物的羥基官能度約為30至80，優(yōu)選的約為56，而軟多羥基化合物的羥基官能度約為90至150，優(yōu)選的約為112。
往聚氨酯配方中摻入高羥基官能度的軟多羥基化合物，形成了羥基對水的高比例。因此，提供了更多的羥基以用來在與異氰酸酯基反應(yīng)時與水進(jìn)行占優(yōu)勢的競爭。這導(dǎo)致形成較少的酰胺和在聚氨酯產(chǎn)品中較高的交聯(lián)度。
如上所述，形成酰胺會降低聚氨酯泡沫產(chǎn)品的平整度和軟度，特別使之適用于本發(fā)明的方法的聚氨酯配方使用軟多羥基化合物，大大減少了酰胺的形成。然而，如果允許集結(jié)的話，甚至較少量的酰胺終止的二異氰酸酯也會不利地影響聚氨酯性質(zhì)。
聚丙烯酸的鈉鹽作為分散劑電解質(zhì)被有利地用在上述的配方中，有利于防止這種集結(jié)。通過在聚氨酯配方中摻入軟多羥基化合物和分散劑，在根據(jù)本發(fā)明方法生成的最終聚氨酯泡沫產(chǎn)品中，僅形成少量分散良好的酰胺終止的二異氰酸酯。此量約占配方的0.1～1重量%，優(yōu)選的約為0.3～0.7重量%。
可被摻入到這些成泡組合物中的其它成泡添加劑對熟練技術(shù)人員來說是公知的。舉例說，它們可以是催化劑、擴(kuò)鏈劑、表面活性劑、和/或阻燃添加劑等。
用于本發(fā)明組合物的適用阻燃劑包括現(xiàn)有技術(shù)中制造柔軟阻燃聚氨酯泡沫體中慣用的那些，例如磷酸三酯、磷酸的鹵代三酯、鹵代烴、等等。
實施例1表1列出一種現(xiàn)有技術(shù)的聚氨酯配方組份(老-1)和特別為用于本發(fā)明的方法而配制的二種聚氨酯組合物(新-1和新-2)。
表 Ⅰ 低壓入載荷撓度和低密度的泡沫配方
從表Ⅰ中可以看出，新配方中水的重量份數(shù)(4.704和5.450)比老配方中所用的重量份數(shù)(4.255)要大。正如上面所解釋的，在本發(fā)明方法所用的聚氨酯配方中加有較多量的水以供更充分的發(fā)泡用，而以前對水量的限制是防止過量水引起異氰酸酯的終止反應(yīng)。
與老的配方(老-1)相比，在兩種新的配方中二氯甲烷(輔助發(fā)泡劑)的用量大大降低。減少的輔助發(fā)泡劑量不嚴(yán)重影響聚氨酯發(fā)泡的程度，因為在新配方中包含較高百分比的水。
第一種新配方(新-1)包含80份基本多羥基化合物和20份軟多羥基化合物?；径嗔u基化合物是指分子量約為3000的多羥基化合物，而軟多羥基化合物具有約為1500的分子量。在軟多羥基化合物上的羥基的高可用性，為配方中所用的二異氰酸酯的異氰酸酯基提供了額外的交聯(lián)位置。雖然新配方1和2使用較多量的水，但是并未出現(xiàn)由于形成過量酰胺基(因水所引起的異氰酸酯基的終止作用而形成)而導(dǎo)致泡沫材料的硬化。軟多羥基化合物與被非競爭性地束縛的異氰酸酯基作用，否則異氰酸酯基將與水反應(yīng)從而形成軟泡沫產(chǎn)品。
Carapor2001是一種含有聚丙烯酸鈉鹽的軟化劑。由于新配方使用較大量的水，將會發(fā)現(xiàn)由此形成的酰胺二異氰酸酯量略有增加。為了防止酰胺封端的二異氰酸酯基增大泡沫產(chǎn)品的硬度，將Carapor作為分散劑添加到配方中，以防止這種基團(tuán)的集結(jié)。
TDI指數(shù)(在開始配方中理論上可用于與多羥基化合物的羥基反應(yīng)的異氰酸酯基的比率)證明了本發(fā)明方法的效果。表1列出老法-1的TDI指數(shù)為108，或者說，對于每100個能起反應(yīng)的羥基的異氰酸酯基數(shù)為108個。此TDI指數(shù)表明，在過去的聚氨酯泡沫配方中，由于在放熱熟化期間大量的TDI作為升華物而損失掉，因此需要過量的可使用的異氰酸酯基。表1所列出的二種新聚氨酯組合物顯示出較低的TDI指數(shù)。然而當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的方法熟化時，這些新配方提供適當(dāng)量的異氰酸酯以完成聚氨酯的交聯(lián)。于是，這些新配方使用較少量的昂貴的TDI，而所得到的產(chǎn)品表明其勁度和硬度與老配方制得的產(chǎn)品相當(dāng)。
表Ⅱ列出了表Ⅰ的低密度/低壓入聚氨酯泡沫配方的各種物理性能結(jié)果，這些物理性能結(jié)果是表Ⅰ中的三種配方，在先進(jìn)行初始熟化，然后進(jìn)行按本發(fā)明方法的快速熟化而測得的。實際測試是在完成快速熟化后的24小時進(jìn)行的。在表Ⅱ所示老配方和新-1的撕裂強(qiáng)度，拉伸強(qiáng)度和壓入載荷撓度(聚氨酯中達(dá)到的交聯(lián)度之全面表示)是基本上相等的。令人驚奇的是新-1的TDI指數(shù)比老配方的TDI指數(shù)低約6%。此外，雖然新-2配方表明拉伸強(qiáng)度大大降低了，但是其壓入載荷撓度和撕裂強(qiáng)度表本上與另外兩個配方相等。
表 Ⅱ 低密度及低壓入載荷撓度的物理性能結(jié)果
<p>表 Ⅱ(續(xù)) 低密度及低壓入載荷撓度的物理性能結(jié)果
<p>表 Ⅱ(續(xù)) 低密度及低壓入載荷撓度的物理性能結(jié)果
表 Ⅱ(續(xù)) 低密度及低壓入載荷撓度的物理性能結(jié)果
24小時以后制法檢測類型老－1新－1新－210.回彈性(英寸)塊料上部塊料中部塊料下部*平均密度30293230292637343637363611.塊料的高度損失(％)2.22.22.212.變色可能性無無無13.最大放熱(
)285.3304.3344.214.最小放熱(
)113.6106.080.515.排除內(nèi)部熱的時間，分101010令人想不到的是，新-2配方的伸長百分率是最低的，這表明，在最低TDI指數(shù)的配方中可以預(yù)期得到較大的交聯(lián)度。
試樣的密度和孔隙率(二者均表示發(fā)泡反應(yīng)的效果)指出，甚至在不使用任何輔助發(fā)泡劑的條件下，發(fā)泡度僅出現(xiàn)不明顯的降低。
圖8是說明根據(jù)本發(fā)明方法列于表Ⅰ的老配方的快速熟化之時間/溫度曲線。封閉隧道中的輸送機(jī)速度約為3.63英尺/分。相對濕度為38%時，快速冷卻時的周圍溫度為87°F，隧道溫度為115°F。需要十二分鐘時間以冷卻泡沫體。
圖9是說明特為本發(fā)明方法而配制的表Ⅰ中新-1配方快速熟化的時間/溫度曲線。輸送機(jī)速度為3.62英尺/分。在相對濕度為49%時周圍溫度為71°F。在相對濕度為28%時隧道溫度為118°F。冷空氣的溫度為36°F。冷卻泡沫體需要15分鐘。
圖10是說明特為本發(fā)明方法而配制的表1中新-2配方快速熟化的時間/溫度曲線。翻板式輸送機(jī)速度為3.88英尺/分。在49%的相對濕度時周圍溫度為75°F。在相對濕度28%時隧道溫度為118°F。周圍冷空氣的溫度為36°F。
實施例2表Ⅲ列出一種現(xiàn)有技術(shù)的低密度/高壓入載荷撓度聚氨酯組分(老-2)和二種特別為用于本發(fā)明方法而配制的聚氨酯組合物(新-3和新-4)
表 Ⅲ 高壓入載荷撓度和低密度的泡沫配方<
>從表Ⅲ中可以看出，在新配方中水的重量份數(shù)(6.453和7.400)大于老配方中所用的重量份數(shù)(6.012)。二氯甲烷，一種輔助發(fā)泡劑，它以較少量或零出現(xiàn)(重量份)在二種新配方中(5.020和0)，相比之下在老配方中為8.768。在新配方中較少量的輔助發(fā)泡劑對聚氨酯發(fā)泡度并沒有壞影響(如以下所討論的)，因為在新的配方中較大百分比的水提供了合適的發(fā)泡。
表Ⅲ列出的老-2配方的TDI指數(shù)為118，即可與100個羥基相反應(yīng)的異氰酸酯基為118個。特別適用于本發(fā)明方法的二種配方新-3和新-4表現(xiàn)出的較小的TDI指數(shù)分別為110和104。然而，正如下面所討論的，這些新配方仍顯示令人滿意的交聯(lián)。
表Ⅳ列出了表Ⅲ中所描述過的低密度/高壓入載荷撓度聚氨酯泡沫配方的各種物理性能結(jié)果。這些物理性能結(jié)果是表Ⅲ中所示的三種聚氨酯在先進(jìn)行起始熟化，然后按本發(fā)明方法進(jìn)行快速熟化而得到的。實際測試是在完成快速熟化后的24小時進(jìn)行的。
表 Ⅳ 低密度和低壓入載荷撓度的物理性能結(jié)果
表 Ⅳ(續(xù)) 低密度和低壓入載荷撓度的物理性能結(jié)果
<p>表 Ⅳ(續(xù)) 低密度和低壓入載荷撓度的物理性能結(jié)果
表 Ⅳ(續(xù)) 低密度和低壓入載荷撓度的物理性能結(jié)果
如在表Ⅳ中所示，老配方和新-3及新-4的撕裂強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度和壓入載荷撓度(在聚氨酯中所達(dá)到的交聯(lián)度的全部表示)是基本上相等的。令人驚奇的是，新-3和新-4的TDI指數(shù)比老-2配方約低7%和12%。此外，盡管其TDI指數(shù)較低，但新-3和新-4的壓入載荷撓度能有力地與老-2配方的壓入載荷撓度相比較，這表明了新配方的充分交聯(lián)。
試樣的密度和孔隙率(二者表示發(fā)泡反應(yīng)的效果)表明，即使在使用較少量輔助發(fā)泡劑的情況下，發(fā)泡度僅發(fā)生不明顯的降低。
圖11是說明表Ⅲ所列老配方的快速熟化的時間/溫度曲線。翻板式輸送機(jī)的速度為4.16英尺/分。在相對濕度為32%時，周圍溫度為93°F。為完成冷卻聚氨酯塊料需要15分鐘。
圖12是說明表Ⅲ中特為本發(fā)明方法而配制的新-3配方快速熟化的時間/溫度曲線。翻板式輸送機(jī)速度為4.04英尺/分。在56%的相對濕度下周圍溫度為55°F。隧道溫度為124°F。冷卻管道以560立方英尺/分向封閉隧道供入36°F的空氣?？焖偈旎?分鐘以便完成聚氨酯塊料的冷卻。
圖13是說明特為本發(fā)明的方法而配制的表Ⅲ中所列新-4配方快速熟化的時間/溫度曲線。翻板式輸送機(jī)速度為4.36英尺/分。在相對濕度為40%時周圍溫度為68°F。冷卻管道以1000立方英尺/分向封閉隧道供入35～38°F的空氣?？焖偈旎?2分鐘以便完成聚氨酯塊的冷卻。
實施例3在表Ⅴ列出一種現(xiàn)有技術(shù)的聚氨酯配方(老-3)和一種特別為用于本發(fā)明的方法而配制的聚氨酯配方(新-5)。如表Ⅴ所能看到的，在新配方中水的重量份數(shù)(4.467)高于在老配方中所用的重量份數(shù)(4.179)。二氯甲烷，一種輔助發(fā)泡劑，在新配方中不存在而在老配方中是存在的(2.924)。然而，如下面所討論的，在新-5中沒有這種輔助發(fā)泡劑的存在對聚氨酯發(fā)泡度沒有不利的影響，因為新配方中較大百分比的水提供了合適的發(fā)泡。
表 Ⅴ 高壓入載荷撓度和中密度的泡沫配方<
>表Ⅴ列出老-3配方的TDI指數(shù)為116，或能與100個羥基起反應(yīng)的異氰酸酯基數(shù)為116個，特別適用于本發(fā)明方法的新配方(新-5)顯示出低的TDI指數(shù)為102。然而，如以下所討論的，此新配方仍顯示令人滿意的交聯(lián)。
表Ⅵ列出表Ⅴ各種中密度/高壓入載荷撓度聚氨酯泡沫配方的種種物理性能結(jié)果。這些物理性能結(jié)果由表Ⅴ中的二種聚氨酯配方先進(jìn)行初始熟化和然后進(jìn)行本發(fā)明的快速熟化而得到。實際測試是在完成快速熟化約24小時后進(jìn)行的。
表 Ⅵ 中密度/高壓入載荷撓度的物理性能結(jié)果
<p>表 Ⅵ (續(xù)) 中密度/高壓入載荷撓度的物理性能結(jié)果
<p>表 Ⅵ (續(xù)) 中密度/高壓入載荷撓度的物理性能結(jié)果
<p>正如表Ⅵ所示，撕裂強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度和壓入載荷撓度(聚氨酯中達(dá)到的交聯(lián)度的全部表示)表明，新-5中的交聯(lián)度等于或大于老-3中的交聯(lián)度，盡管新-5的TDI指數(shù)明顯地低。
試樣的密度和孔隙度(二者表示發(fā)泡反應(yīng)的效果)表明，甚至在使用較少量的輔助發(fā)泡劑時，老和新配方都達(dá)到基本上相等的發(fā)泡。
圖14是說明表Ⅴ中老-3組合物快速熟化的時間/溫度曲線。翻板式輸送機(jī)速度為3.46英尺/分。相對濕度為75%時周圍溫度為72°F。冷卻管道以1062.5立方英尺/分速度向封閉隧道供入43°F的冷空氣。為完成聚氨酯塊料冷卻的快速熟化需時15分鐘。
圖15為說明表Ⅴ中配方(新-5)快速熟化的時間/溫度曲線。翻板式輸送機(jī)速度為3.41英尺/分。相對濕度64%時的周圍溫度為53°F。冷卻管道以500立方英尺/分的速率向封閉隧道供入38°F的空氣?？焖偈旎^程需15分鐘以完成聚氨酯塊料的冷卻。
實施例4表Ⅶ列出一種現(xiàn)有技術(shù)的高密度/高壓入載荷撓度聚氨酯配方(老-4)和二種為用于本發(fā)明的方法而特別配制的聚氨酯配方(新-6和新-7)。
表 Ⅶ 高壓入載荷撓度和高密度的泡沫配方
如由表Ⅶ可見，新配方中水的重量份數(shù)(3.086和3.3)高于老配方中所用的重量份數(shù)(2.697)。輔助發(fā)泡劑二氯甲烷的量在新-7中為零，在新-6中為2，這大大低于老配方(老-4)中的量(5)。然而，如下面的討論的，在新配方中取消或減少這種輔助發(fā)泡劑，對聚氨酯的發(fā)泡度沒有不良的影響，因為大百分含量的水提供了合適的發(fā)泡。
表Ⅶ所列出的老-4配方的TDI指數(shù)為112，即能與100個羥基起反應(yīng)的異氰酸酯基為112個。新配方(新-6和新-7)被特別選用于本發(fā)明的方法，它們顯示出較小的TDI指數(shù)，分別為103和100。然而如下面所討論的，當(dāng)按照本發(fā)明的方法進(jìn)行熟化時，這些新配方仍顯示出令人滿意的交聯(lián)。
表Ⅷ列出了表Ⅶ的高密度/高壓入載荷撓度聚氨酯泡沫配方的各種物理性能結(jié)果。這些物理性能結(jié)果為表Ⅶ中的三種配方在先進(jìn)行初始熟化然后進(jìn)行本發(fā)明方法的快速熟化而得到的。實際測試是在快速熟化完成之后24小時進(jìn)行的。
表 Ⅷ 中密度/高壓入載荷撓度的物理性能結(jié)果
表 Ⅷ(續(xù)) 中密度/高壓入載荷撓度的物理性能結(jié)果
<p>表 Ⅷ(續(xù)) 中密度/高壓入載荷撓度的物理性能結(jié)果
表 Ⅷ(續(xù)) 中密度/高壓入載荷撓度的物理性能結(jié)果
如表Ⅷ中所示，撕裂強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度和壓入載荷撓度(在聚氨酯中達(dá)到的交聯(lián)度的全部表示)顯示，在新-6和新-7中的交聯(lián)基本上等于或大于老-4，即使新-7的TDI指數(shù)明顯較低。
試樣的密度和孔隙率(二者為發(fā)泡反應(yīng)有效性的表示)表明，即使在新-6和新-7中使用較小量的輔助發(fā)泡劑，它們?nèi)赃_(dá)到與具有較高百分比發(fā)泡劑的老配方基本相同的發(fā)泡結(jié)果。
圖16是說明表Ⅶ中所列老-4配方的快速熟化的時間/溫度曲線。翻板式輸送機(jī)速度為2.34英尺/分。相對濕度為78%時的周圍溫度為75°F。為快速熟化以完成聚氨酯塊料的冷卻需要9分鐘。
圖17是說明表Ⅶ中所列新-6配方的快速熟化的時間/溫度曲線。翻板式輸送機(jī)速度為2.61英尺/分。在相對濕度為49%時的周圍溫度為49°F。冷卻管道以500立方英尺/分的速度將37°F的空氣送到封閉隧道中。為快速熟化以完成聚氨酯塊料的冷卻需要約8分鐘的時間。
圖18是說明表Ⅶ中所列的配方新-7的快速熟化的時間/溫度曲線。翻板式輸送機(jī)速度為2.52英尺/分。在相對濕度為41%時周圍溫度為49°F。冷卻管道以500立方英尺/分的速度向封閉隧道供入36°F的空氣。為快速熟化以完成聚氨酯塊料的冷卻需9分鐘時間。
盡管此處所公開的發(fā)明顯然完全是為了實施上述目的，但是應(yīng)該了解，熟練的技術(shù)人員還可以作出種種實施方案和改進(jìn)。因此打算用所附的權(quán)利要求書覆蓋所有這些改進(jìn)和實施方案，如果它們落入本發(fā)明的真正精神實質(zhì)和范圍的話。
權(quán)利要求
1.一種快速熟化多孔泡沫材料的方法，它包括以下步驟第一冷卻步驟，它包括穿過多孔泡沫材料吸進(jìn)周圍空氣，從而從材料中除去揮發(fā)性氣體、水分和熱，以后將該空氣排放到大氣中。第二步驟，它包括在第一冷卻步驟之后，穿過該泡沫材料冷卻和吸入周圍空氣，從而除去其中的升華物和熱，并由此將該周圍空氣進(jìn)行加熱和摻入升華物，形成加熱過的周圍空氣，此后添加新鮮空氣以便冷卻加熱過的周圍空氣而形成冷卻的空氣混合物，這種冷卻使其中的這種升華物被冷凝，以后再使該冷卻過的空氣混合物進(jìn)行再循環(huán)，穿過該多孔泡沫材料，從而將該已冷凝的物料過濾和截獲在該泡沫材料之中；以及第三冷卻步驟，它包括在使泡沫材料受到第二冷卻步驟處理后，穿過多孔的泡沫材料，吸入周圍空氣，此周圍空氣從該泡沫材料中除去水分、熱和揮發(fā)物，此后將此周圍空氣排入大氣中；其中該多孔泡沫材料被快速熟化，但卻未出現(xiàn)緩慢氧化或自燃。
2.權(quán)利要求1的方法，其中第二冷卻步驟包括穿過冷卻設(shè)備送入周圍空氣而提供冷卻過的周圍空氣;穿過該多孔泡沫材料吸入該冷卻過的周圍空氣，以便從其中除去熱和升華物，從而加熱該冷卻過的周圍空氣;接著將新鮮的冷卻過的空氣加入到該加熱過的周圍空氣中，而形成冷卻的空氣混合物;以及不必通過該冷卻設(shè)備，將該冷卻過的空氣混合物穿過該多孔材料進(jìn)行再循環(huán)。
3.權(quán)利要求1的方法，還包括在將該泡沫材料進(jìn)行第二冷卻步驟之前，使泡沫材料進(jìn)行反應(yīng)，其時間相應(yīng)于放熱的時間/溫度曲線的峰值。
4.權(quán)利要求1的方法，還包括選擇該周圍空氣使之具有從約60至90°F的溫度，以及將該冷卻過的空氣冷卻到30至55°F。
5.權(quán)利要求4的方法，還包括選擇該周圍空氣使之具有從約70至85°F的溫度，以及把該冷卻過的空氣冷卻到35至45°F。
6.權(quán)利要求1的方法，還包括選擇一種含有較多量的水用以增加該泡沫料的發(fā)泡，而同時不用或少用所需的有毒輔助發(fā)泡劑，在該第一和該第三冷卻步驟中，除去未被用于發(fā)泡的過量水，以防止過量水進(jìn)一步與泡沫材料反應(yīng)，并且在該第一和第三冷卻步驟中排出的空氣中只包含較少量的或不含有毒的輔助發(fā)泡劑。
7.權(quán)利要求1的方法，其中該第二冷卻步驟包括通過穿過該泡沫料吸入該冷卻過的空氣而除去已升華的泡沫反應(yīng)劑和抗氧劑;通過將新鮮空氣加入到該加熱過的空氣來冷凝該反應(yīng)劑和抗氧劑;以及在泡沫物料中過濾出和截留該升華物，在其中使該反應(yīng)劑進(jìn)一步反應(yīng)和增強(qiáng)該材料，而抗氧劑則再沉積。
8.權(quán)利要求1的方法，還包括選擇聚氨酯泡沫體作為該多孔泡沫材料。
9.一種快速熟化多孔聚氨酯泡沫材料的方法，它包括使聚氨酯配方開始反應(yīng)以便形成多孔泡沫材料;在第一冷卻步驟，通過該初始反應(yīng)后的多孔泡沫材料吸入周圍空氣，該周圍空氣從該材料中除去揮發(fā)性氣體，水分和熱，此后該空氣 排放到大氣中去;在將該泡沫材料進(jìn)行第一冷卻步驟之后，接著在第二冷卻步驟中通過該泡沫材料吸入冷卻過的周圍空氣，該冷卻過的周圍空氣從該泡沫材料中除去升華物和熱，從而將周圍空氣加熱并將升華物加至其中，然后將新鮮的冷卻過的周圍空氣加到該加熱過的周圍空氣中，而生成冷卻的空氣混合物，其中，升華物被冷凝，此后穿過該多孔泡沫材料使該冷卻的空氣混合物再循環(huán)，由此將該升華物過濾并截留在其中;以及緊接在第二冷卻步驟之后，在第三冷卻步驟中，穿過多孔泡沫體吸入周圍空氣，該周圍空氣從該泡沫體中除去水分、熱和揮發(fā)物，此后將該空氣排入大氣中;其中該多孔泡沫材料被快速熟化而未發(fā)生緩慢氧化或自燃，并同時減少污染物的排放和保留下昂貴的反應(yīng)劑。
10.權(quán)利要求9的方法，還包括選擇該聚氨酯配方，以包含至少一種多羥基化合物，甲苯二異氰酸酯、水、輔助發(fā)泡劑，以及至少一種的催化劑，其中該配方有一個TDI指數(shù)，其中該指數(shù)系指甲苯二異氰酸酯的異氰酸酯基與多羥基化合物的羥基之比值，二異氰酸酯與羥基反應(yīng)而形成聚氨酯鍵。
11.權(quán)利要求9的方法，其中第二冷卻步驟包括經(jīng)過冷卻設(shè)備導(dǎo)入周圍空氣，以提供冷卻過的周圍空氣，穿過該聚氨酯材料吸入該冷卻過的周圍空氣，以從其中除去熱和升華物，于是將該冷卻過的周圍空氣進(jìn)行加熱，接著添加新鮮的冷卻過的空氣到所說的加熱過的周圍空氣，以形成冷卻過的空氣混合物，它通過該多孔材料被再循環(huán)，而不通過設(shè)冷卻設(shè)備。
12.權(quán)利要求11的方法，其中第二冷卻步驟包括穿過該泡沫材料吸入該冷卻過的空氣，由此除去其中的熱和TDI升華物;添加新鮮的冷卻過的周圍空氣以便降低被該泡沫物料加熱的周圍空氣的溫度，于此在該冷卻過的空氣混合物中將該TDI凝結(jié);以及穿過該聚氨酯材料而再循環(huán)該冷卻過的空氣混合物，在該聚氨酯材料中已凝結(jié)的TDI被過濾及截留，以便與其中的多羥基化合物進(jìn)一步反應(yīng)。
13.權(quán)利要求12的方法，還包括在該泡沫塊料中使該已凝結(jié)的TDI與多羥基化合物相反應(yīng)，以增大該聚氨酯的交聯(lián)。
14.權(quán)利要求13的方法，還包括選擇該聚氨酯配方以包括低的TDI指數(shù)，在該第二冷卻步驟中，該再循環(huán)和TDI升華物的反應(yīng)，節(jié)省了該TDI以及獲得該低的TDI指數(shù)。
15.權(quán)利要求10的方法，還包括選擇該聚氨酯泡沫配方以包含更多的水作為發(fā)泡劑，該更多的水用以使該泡沫材料充分發(fā)泡，而同時不用或少用為獲得充分發(fā)泡而需用的有毒的輔助發(fā)泡劑;以及在該第一和第二冷卻步驟中除去未被用于發(fā)泡的過量水，以便防止它們與泡沫材料的進(jìn)一步反應(yīng);其中該第一和第三冷卻步驟中的排放空氣包含較少量的有毒的輔助發(fā)泡劑。
16.權(quán)利要求10的方法，還包括選擇聚氨酯配方以便還含有抗氧劑，在放熱反應(yīng)期間該聚氨酯泡沫體中的該抗氧劑升華了;以及通過穿過該泡沫塊料吸入該已冷卻的空氣，以除去該已升華的抗氧劑，然后在該聚氨酯泡沫材料中冷凝和再沉積該抗氧劑。
17.權(quán)利要求15的方法，還包括選擇不含輔助發(fā)泡劑的配方。
18.一種用于初始熟化的多孔泡沫材料的快速冷卻、脫氣和去濕而同時使污染物的排放減至最小的裝置，包括用來從初始的反應(yīng)工場將多孔泡沫材料運送至和通過封閉隧道的運輸設(shè)備;以及封閉隧道，在封閉隧道中周圍空氣和冷卻過的周圍空氣用來從該材料中除去熱、水分和揮發(fā)性氣體，而同時在其中保留和再沉積出有價值的已升華的反應(yīng)劑。
19.權(quán)利要求18的裝置，其中該封閉隧道包括一個延長的矩形結(jié)構(gòu)，后者具有一定長度并包括在其一端的一個進(jìn)口和在其另一端的一個出口，該輸送設(shè)備沿著隧道的長度往返移動。
20.權(quán)利要求19的裝置，其中該封閉冷卻隧道包括三個區(qū)，而該輸送設(shè)備為翻板式輸送機(jī)，該翻板式輸送機(jī)用以將該泡沫材料從初始熟化工場運輸?shù)讲⑼ㄟ^該封閉隧道。
21.權(quán)利要求20的裝置，其中該封閉冷卻隧道利用周圍空氣和再循環(huán)的已冷卻的周圍空氣，以從該泡沫材料中除去熱、水分和揮發(fā)性氣體，從而從其中保留和再沉積出有價值的升華物。
22.權(quán)利要求21的裝置，其中該封閉隧道包括第一冷卻區(qū)，它包括吸入周圍空氣的設(shè)備，以便從位于該第一區(qū)中的輸送機(jī)的一部分上的泡沫材料中除去熱、水分和揮發(fā)性氣體，該第一區(qū)還包括在該空氣穿過該泡沫材料后將該周圍空氣排到大氣的設(shè)備。第二冷卻區(qū)，它包括通過位于該第二區(qū)中的載在該輸送機(jī)的一部分上的泡沫材料吸入冷卻過的周圍空氣，以便從泡沫材料中除去熱和升華物的設(shè)備，該第二區(qū)還包括用于將新鮮的，冷卻過的周圍空氣加到含升華物的和由于穿過該泡沫體而被加熱的空氣中的設(shè)備，在其中該升華物在所得到的冷卻過的空氣混合物中被冷凝，以后，此空氣混合物穿過該多孔泡沫材料后被再循環(huán)，在其中，冷凝的升華物被過濾和再沉積;以及第三冷卻區(qū)，它包括通過位于該第三區(qū)中的載在該翻板式輸送機(jī)的一部分上的泡沫材料吸入周圍空氣，以便從泡沫材料中除去熱、水分和升華物的設(shè)備，該第三區(qū)還包括在該周圍空氣穿過該材料后將其排到大氣的設(shè)備。
23.權(quán)利要求22的裝置，其中該翻板式輸送設(shè)備輸送該泡沫材料穿過該封閉隧道的進(jìn)口，此后該輸送機(jī)隨即將該多孔泡沫材料運輸穿過該第一、第二和第三區(qū)，然后穿過該隧道的出口，運出該材料。
24.權(quán)利要求23的裝置，其中該翻板式輸送機(jī)包括許多翻板，該翻板之間距離一定，因此，通過該翻板式輸送機(jī)和位于其上的該泡沫材料，空氣可被有效抽出。
25.權(quán)利要求24的裝置，其中該翻板式輸送機(jī)包括位于其上的墊片，該墊片被專門做成，并且修改，以在該裝置的操作期間覆蓋未被泡沫材料占據(jù)的該翻板式輸送機(jī)的區(qū)域，由該墊片將幾乎全部空氣通過該多孔泡沫材料送入到該輸送機(jī)。
26.權(quán)利要求25的裝置，其中該翻板式輸送機(jī)包含兩個末端，該輸送機(jī)還包括處于從該末端向內(nèi)伸延約200～300厘米的其邊區(qū)上的墊片，該邊區(qū)相當(dāng)于未被處于該輸送機(jī)上的泡沫塊料所覆蓋的面積，由該墊片提供了被抽吸通過該泡沫材料的密封加壓空氣。
27.權(quán)利要求23的裝置，其中該封閉隧道還包括第一冷卻區(qū)，在該封閉隧道中的該第一區(qū)毗鄰一端的該進(jìn)口，也毗鄰另一端的第二冷卻區(qū)，該第一區(qū)包括用以吸入穿過該多孔泡沫材料周圍空氣的設(shè)備，該空氣除去多孔泡沫材料中的揮發(fā)性氣體、熱和水分，而該第一區(qū)還包括用以將該吸入空氣排放到大氣的設(shè)備;第二冷卻區(qū)，該第二區(qū)毗鄰在一端的該第一區(qū)，并毗鄰另一端的第三區(qū)，該第二冷卻區(qū)包括吸入冷卻的周圍空氣，并從位于該第二區(qū)中的該輸送機(jī)的一部分上的泡沫材料中除去升華物和熱的設(shè)備，該第二冷卻區(qū)還包括此后進(jìn)行冷卻和穿過該泡沫材料再循環(huán)該吸入空氣的設(shè)備，以便在該材料中冷卻、過濾和截留該升華物;以及第三冷卻區(qū)，該第三冷卻區(qū)的一端與該第二冷卻區(qū)毗鄰和相連，其另一端與該封閉隧道的出口毗鄰和相連，該第三冷卻區(qū)包括穿過該多孔泡沫材料吸入周圍空氣，以從其中除去揮發(fā)性氣體、水分和熱的設(shè)備，第三冷卻區(qū)還包括用以將該已吸入的空氣排放到大氣的設(shè)備。
28.權(quán)利要求27的裝置，其中第一冷卻區(qū)包括位于該封閉隧道第一區(qū)的外部，并與它毗鄰的第一吸風(fēng)機(jī);在該第一抽風(fēng)風(fēng)扇和第一真空箱之間提供空氣環(huán)路的第一真空管道，第一真空箱位于封閉隧道的該第一區(qū)的下部;處于封閉隧道的第一抽氣箱下部并低于封閉隧道中的翻板式輸送機(jī)水平面的第一真空箱;在從該第一抽風(fēng)風(fēng)扇至處于封閉隧道上面的正中的排放點之間形成導(dǎo)管的第一排放管道;其中周圍空氣通過該封閉隧道的進(jìn)口被吸入，并進(jìn)一步穿過處于封閉隧道第一區(qū)中的翻板式輸送機(jī)上的一部分的泡沫材料被吸入，該周圍空氣從該泡沫材料中除去熱、水分和揮發(fā)性氣體，然后該周圍空氣被真空吸入到位于其下的第一真空箱中，而箱中的真空是由該第一抽風(fēng)機(jī)經(jīng)過該第一真空管道從該第一真空箱抽出空氣而形成的，然后該空氣被該第一吸風(fēng)機(jī)從該第一排放管道輸送到該排放點，而從該排放點排放到大氣中。
29.權(quán)利要求27的裝置，其中該第二冷卻區(qū)包括位于該第二區(qū)的外部和毗鄰它的第二吸風(fēng)機(jī);該第二吸風(fēng)機(jī)和位于第二區(qū)下部的第二真空箱之間形成空氣環(huán)路的第二真空管道;處于第二區(qū)中的低于位于其中的翻板式輸送機(jī)平面的第二真空箱;用以從第二吸風(fēng)機(jī)至第二區(qū)的上部之間形成環(huán)路的返回管;位于該隧道外側(cè)，毗鄰該第二吸風(fēng)機(jī)的冷卻風(fēng)扇，該冷卻風(fēng)扇通過冷卻管道而與該第二區(qū)上部相通;以及位于該隧道外側(cè)，并與該冷卻風(fēng)扇相毗鄰的冷卻器，該冷卻器通過冷卻劑輸送管與位于該冷卻管道中的冷卻蛇管相連操作;由此該冷卻風(fēng)扇迫使具有一定溫度的周圍空氣通過該冷卻管道，在冷卻管道中冷卻蛇管使周圍空氣的溫度降低，該冷卻器提供使冷卻液通過該冷卻劑輸送管到達(dá)該冷卻蛇管的循環(huán)，以便使蛇管的溫度降低，然后該冷卻過的周圍空氣經(jīng)過該冷卻管道，進(jìn)入到該第二區(qū)上部，在該處，該冷空氣被第二真空箱中的真空所吸，穿過位于第二區(qū)的翻板式輸送機(jī)的一部分上的泡沫材料，冷空氣從該材料中除去熱和升華物，該第二吸風(fēng)機(jī)經(jīng)過該第二真空管從該真空箱中抽吸空氣，被抽吸的該冷空氣穿過該材料，然后吸風(fēng)機(jī)將該空氣經(jīng)過該返回管送到該第二區(qū)上部，在該處該熱的空氣與由冷卻管道提供的新鮮的冷的周圍空氣相混合，由此使該熱空氣中的升華物被冷凝，并提供冷卻的空氣混合物，以后該冷卻的空氣混合物穿過該泡沫材料再循環(huán)，在泡沫材料中己冷凝的升華物被過濾并截留在其中。
30.權(quán)利要求27的裝置，其中第三冷卻區(qū)包括位于該封閉隧道的第三區(qū)外部并與它毗鄰的第三吸風(fēng)機(jī);用以在該第三吸風(fēng)機(jī)和位于封閉隧道第三區(qū)下部的第三真空箱之間形成空氣環(huán)路的第三真空管道;處于封閉隧道中的第三冷卻區(qū)下部和低于翻板式輸送機(jī)水平面的第三真空箱;以及用以在自該第三吸風(fēng)機(jī)至處于封閉隧道正中上面的排放點之間形成導(dǎo)管的第二排放管道，由此周圍空氣通過該封閉隧道的出口被抽吸，并進(jìn)一步穿過處于封閉隧道第三區(qū)中的翻板式輸送機(jī)的一部分上的泡沫材料，該周圍空氣從該泡沫材料中除去熱、水分和揮發(fā)性氣體，然后該周圍空氣被第三真空箱中的真空吸入到位于下面的第三真空箱，第三真空箱中的真空是由該第三吸風(fēng)機(jī)經(jīng)過該第三真空管道從第三真空箱抽出空氣而形成的，然后該空氣經(jīng)過該第二發(fā)散管道被該第三吸風(fēng)機(jī)輸送到該排放點而從該處被排放到大氣中。
31.一種聚氨酯泡沫配方，它包括至少一種聚醚多羥基化合物，一種異氰酸酯化合物，至少一種的軟化劑，水和一種輔助發(fā)泡劑，與傳統(tǒng)的快速熟化的聚氨酯配方相比，包含較高的重量百分比的水，由此在該聚氨酯的初始反應(yīng)后提供較大的發(fā)泡，而基本上不會與游離的異氰酸酯基反應(yīng)，與傳統(tǒng)快速熟化的聚氨酯配方相比，該配方包括較少重量百分比的輔助發(fā)泡劑，該輔助發(fā)泡劑的減少并不對該聚氨酯的發(fā)泡有不利的影響，與傳統(tǒng)快速熟化的聚氨酯配方相比，該配方具有較低的TDI指數(shù)，而該聚氨酯的交聯(lián)仍保持基本上相當(dāng)于由具有較高TDI指數(shù)的傳統(tǒng)配方提供的交聯(lián);此處該特別適用的聚氨酯配方與傳統(tǒng)的快速熟化配方相比提供了具有實際相等的拉伸強(qiáng)度、硬度、密度和孔隙率的多孔泡沫產(chǎn)品，而在熟化期間減少了污染物的排放和保留了有價值的反應(yīng)劑。
32.權(quán)利要求31的聚氨酯泡沫配方，其中該配方包括約1至5重量%的水。
33.權(quán)利要求31的聚氨酯泡沫配方，其中該配方包括約2至4重量%的水。
34.權(quán)利要求31的聚氨酯泡沫配方，其中該至少一種的聚醚多羥基化合物包括高分子量和低分子量的多羥基化合物。
35.權(quán)利要求34的聚氨酯泡沫配方，其中該低分子量多羥基化合物的分子量范圍約為1200至1800，而該高分子量多羥基化合物的分子量至少約為2500至3500。
36.權(quán)利要求35的聚氨酯泡沫配方，其中低分子量多羥基化合物具有約90至150的官能度，而該高分子量多羥基化合物具有約30至90的官能度。
37.權(quán)利要求31的聚氨酯泡沫配方，其中該配方包括約1.0至8.0%重量的輔助發(fā)泡劑。
38.權(quán)利要求31的聚氨酯泡沫配方，其中該配方包括少于4%重量的輔助發(fā)泡劑。
39.權(quán)利要求31的聚氨酯泡沫配方，其中該配方包括小于2%重量的輔助發(fā)泡劑。
40.權(quán)利要求31的聚氨酯泡沫配方，其中該配方不包括輔助發(fā)泡劑。
41.權(quán)利要求31的聚氨酯泡沫配方，其中該配方具有比該傳統(tǒng)配方低約1至14%的TDI指數(shù)。
42.權(quán)利要求41的聚氨酯泡沫配方，其中該配方具有比該傳統(tǒng)配方低約2至12%的TDI指數(shù)。
43.權(quán)利要求42的聚氨酯泡沫配方，其中該配方具有比該傳統(tǒng)配方低約4至10%的TDI指數(shù)。
44.權(quán)利要求31的聚氨酯泡沫配方，其中該二異氰酸酯是甲苯二異氰酸酯。
45.權(quán)利要求31的聚氨酯泡沫配方，其中該至少的一種軟化劑包括聚丙烯酸的鈉鹽。
46.權(quán)利要求45的聚氨酯泡沫配方，其中該聚丙烯酸的鈉鹽約占該配方的0.01至1重量%。
47.一種在冷卻聚氨酯泡沫產(chǎn)品期間減少污染物的產(chǎn)生和排放的方法，它包括選擇一種包含至少一種多羥基化合物，一種二異氰酸酯，至少一種軟化劑，一種輔助發(fā)泡劑和水的聚氨酯泡沫配方，其中與傳統(tǒng)的快速熟化的聚氨酯配方相比，該配方包括較少重量百分比的輔助發(fā)泡劑和較多重量百分比的水;使該配方起反應(yīng)，直至反應(yīng)達(dá)到如在反應(yīng)的時間/溫度曲線中所示的峰值;接著穿過該泡沫材料抽吸周圍空氣，由此從其中除去揮發(fā)性氣體和過量水，并排放到大氣;然后，冷卻周圍空氣，穿過該材料并抽吸該冷卻的空氣，因此從其中除去額外的熱和升華物，并加熱該已冷卻的空氣;添加新鮮的冷卻的周圍空氣到該被加熱的空氣中，而形成冷空氣混合物，由此冷凝其中的升華物;穿過該泡沫材料而再循環(huán)此冷卻的周圍空氣，其中該凝結(jié)的升華物被過濾和截留;和然后穿過該材料吸入額外的周圍空氣，以便從其中除去殘留的熱、水分和揮發(fā)物，并將該空氣排放到大氣中;此處，與現(xiàn)有方法相比，所排出的空氣含有較少量的有毒發(fā)泡劑和升華物，通過過濾和截留，將有價值的升華物保留在該聚氨酯泡沫材料中。
全文摘要
一種快速冷卻多孔泡沫材料，防止該泡沫料氧化或自燃的方法。該方法包括第一冷卻步驟，其中穿過泡沫塊料將冷的周圍空氣吸入，由此在被排出之前，使該塊料冷卻、脫濕和除去煙氣；第二冷卻步驟，在此冷卻步驟中穿過泡沫塊料吸入冷的周圍空氣以進(jìn)一步使其冷卻，而在塊料中的升華物被冷凝和再沉積于其中；第三冷卻步驟，此時穿過物料使周圍空氣被吸入，以便從其中除去煙氣、熱和水分。本發(fā)明的方法有利地使用一種泡沫配方，該配方包含用于泡沫料充分發(fā)泡的大百分比的水，而同時少需和不需在配方中加入有毒的輔助發(fā)泡劑。此外，與常用的冷卻方法中使用的配方相比，該配方還可具有較低的TDI指數(shù)，因為TDI被冷凝和再循環(huán)到泡沫體中了。也公開了一種為實現(xiàn)本發(fā)明的方法而特別做成和改制的裝置。
文檔編號C08J9/36GK1069985SQ9211044
公開日1993年3月17日 申請日期1992年7月31日 優(yōu)先權(quán)日1991年7月31日
發(fā)明者M·A·里恰爾迪, D·G·戴 申請人:克雷恩工業(yè)有限公司