專利名稱：用于生產(chǎn)一種包括被噴射的聚亞胺酯層的模制物品的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于生產(chǎn)至少包括聚亞胺酯層的方法，在該方法中，聚亞胺酯反應(yīng)混合物在壓力作用下輸送到噴嘴中，在噴嘴內(nèi)反應(yīng)混合物由于穿過一個或多個通道而被加速，所述通道中的反應(yīng)混合物流獲得最小的橫截面面積，所述橫截面面積是垂直于反應(yīng)混合物流測量的，被加速的反應(yīng)混合物以預(yù)定動能通過噴口從噴嘴噴出，噴到表面上以產(chǎn)生所述的聚亞胺酯層，并對反應(yīng)混合物進行處理。
背景技術(shù)：
這種方法公開在EP-B-0 303 305和EP-B-0 389 014中。在公知方法中，根據(jù)預(yù)定噴射方式通過采用無空氣的兩成分噴嘴來噴射光穩(wěn)定性的聚亞胺酯反應(yīng)混合物，這樣就產(chǎn)生了一種彈性聚亞胺酯外殼層，顯示其厚度大于0.3mm，厚度優(yōu)選在0.5至2mm之間。反應(yīng)混合物尤其以一種限定中空錐形的膜層形式從噴嘴中噴出?？刂品磻?yīng)混合物的噴射使得這種膜層散落成中間容積直徑((M.V.D.)至少為100um的小滴，該中間容積直徑((M.V.D.)根據(jù)ASTM E 799-81而定，優(yōu)選至少為500μm。模具表面可以是復(fù)雜模具的表面，例如其被設(shè)計用來生產(chǎn)一種儀表板的外殼并特別顯示出窄腔和/或凹陷部，其中反應(yīng)混合物噴射在該模具表面上。根據(jù)EP-B-0 303 305，噴射反應(yīng)混合物以使上述最小平均尺寸的小滴形成在一定噴射距離上，這帶來的優(yōu)點是能從不同的噴射距離噴射反應(yīng)混合物，而在密度和其他物理特性如成形層的顏色方面沒有大差異。當(dāng)聚亞胺酯層必須被噴射在顯示出窄腔的復(fù)雜模具上而使得噴射距離不能保持恒定時，這種優(yōu)點當(dāng)然特別重要。
公知方法的缺點尤其是所使用的噴嘴的缺點是實際中，反應(yīng)混合物的最小噴射流率具有下限。所述下限是由實際可行的噴嘴的最小尺寸和反應(yīng)混合物的最小流率來決定的，所述最小流率是獲得穩(wěn)定噴射方式所要求的。噴嘴的最小尺寸尤其由反應(yīng)混合物的流動通道的最小橫截面面積來決定，例如，當(dāng)晶體形成在高粘度的反應(yīng)混合物中時，所述最小橫截面面積是為了避免噴嘴堵塞而要求的。特別地，通道或多個通道的橫截面尺寸是關(guān)鍵的，反應(yīng)混合物在所述通道中被加速。這些通道限定了穿過噴嘴的流體路徑的最小橫截面面積。如EP-B-0303 305中的實例1顯示出插入物上的尺寸為0.5×0.5mm的4個槽或4個通道的噴嘴能被用來以25g/sec的流率噴射混合物，所述插入物設(shè)置在噴嘴中以加速反應(yīng)混合物并使反應(yīng)混合物從噴嘴中噴出之前能在噴嘴的腔中形成所要求的渦旋運動。但是，如實例2所示，為了將反應(yīng)混合物的流率減小到10g/sec，僅有兩個槽或兩個通道設(shè)置在插入物中，并且其尺寸減小為0.3×0.3mm。很明顯在這種窄槽中堵塞的危險將增加，僅使用兩個槽對噴射方式的均勻性有負(fù)面影響。
為了將更薄的聚亞胺酯層和/或厚度更均勻的聚亞胺酯層特別噴射在復(fù)雜模具的窄模具腔中，應(yīng)該以足夠小的流率噴射反應(yīng)混合物，其中反應(yīng)混合物從小的噴射距離噴射在所述窄腔中。對于這種小流率，噴射方式仍應(yīng)十分均勻和穩(wěn)定。并且，在不減小多個通道或通道的尺寸的情況下還應(yīng)獲得小流率，其中反應(yīng)混合物在該通道中被加速到一定程度以至于出現(xiàn)不可接收的堵塞現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所提供的解決這種問題的解決方法包括在通道或多個通道中形成反應(yīng)混合物流，反應(yīng)混合物在所述通道中被加速，通道的總最小橫截面面積為Smm2，S值小于1.0，優(yōu)選小于0.9；反應(yīng)混合物以10×S至80×Sg/sec之間的流率從噴嘴中噴出；每克反應(yīng)混合物中，0.05至2.5mmol的壓縮氣體與反應(yīng)混合物一起通過所述噴口從噴嘴噴出以增加從噴嘴噴出的反應(yīng)混合物的動能。
由于通道或多個通道的相對小的橫截面面積，反應(yīng)混合物能以相對小的流率被噴射，其中反應(yīng)混合物在所述通道中被加速。因為添加壓縮氣體能增加反應(yīng)混合物的動能并且由于反應(yīng)混合物的更小流率而能獲得穩(wěn)定的噴射方式，則在反應(yīng)混合物從噴嘴噴出之前將氣體添加到反應(yīng)混合物中能進一步減小流率。與現(xiàn)有的空氣霧化噴嘴或空氣輔助霧化噴嘴相比較，根據(jù)本發(fā)明僅添加相對少量的壓縮氣體，從而反應(yīng)混合物小滴沒有獲得太大動能，因此，噴射在在模具表面上的反應(yīng)混合物層受到從噴嘴噴出的氣體和反應(yīng)混合物的流動的干擾，或者至少干擾不太大。由于反應(yīng)混合物以比最小流率高的流率被噴射，則這種少量氣體可能通過通道或多個通道而在該通道中被加速。
與上述歐洲專利中公開的方法的主要不同在于沒有僅噴射反應(yīng)混合物，而是反應(yīng)混合物與壓縮氣體一起通過噴口從噴嘴中噴出。本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當(dāng)減小通過噴嘴的反應(yīng)混合物的流率時，通過將氣體添加到反應(yīng)混合物中來補償更少量的反應(yīng)混合物，這樣就保持了相同的穩(wěn)定噴射方式。相同的噴射方式意味著小滴尺寸基本相同，具有基本相等動能的小滴被噴射。為了能獲得具有一定特性特別是顏色、密度和/或機械特性的聚亞胺酯，上述這兩種性質(zhì)是重要的，所述特性基本上與噴射距離無關(guān)。根據(jù)本發(fā)明，必須的是每單位時間內(nèi)及通道或多個通道的單位表面積上的被噴射的反應(yīng)混合物的量、及輸送到噴嘴中的壓縮氣體量在預(yù)定范圍內(nèi)。的確，在單位表面積和單位時間內(nèi)噴射的反應(yīng)混合物量更大時，在沒有將通道或多個通道的尺寸減小到使它們堵塞或它們不能實際制造的程度的情況下，不能獲得期望的低流率。另一方面，當(dāng)噴射更少量的反應(yīng)混合物時，需求更多氣體來形成穩(wěn)定的噴射方式，而使反應(yīng)混合物獲得更大動能和/或霧化成太小的小滴。在生產(chǎn)一種可見的聚亞胺酯外殼層期間，從不同噴射距離噴射時，這種高動能和這種小滴的小尺寸將導(dǎo)致顏色和密度發(fā)生改變。甚至在將作為修整層的所謂第一模內(nèi)涂層涂覆到模具表面上時，當(dāng)反應(yīng)混合物必須從短的噴射距離噴射時會出現(xiàn)一些問題。的確，由于高的動能，噴射在模具表面上的反應(yīng)混合物將由于正被噴射在模具表面上的反應(yīng)混合物的力的作用而被吹到側(cè)旁，從而不能獲得均勻的厚度。特別在使用平的噴射方式而沒有使用三維噴射方式時，模內(nèi)涂層甚至由于反應(yīng)混合物的沖擊而受到損害。
在US-A-3 923 253中已經(jīng)公開了通過空氣霧化來噴射聚亞胺酯層。與本發(fā)明相反，聚亞胺酯材料在通道中尤其在圓柱形葉輪周圍的環(huán)形空間中被加速，所述通道具有相對大的橫截面面積使得相對大量的氣體噴入噴嘴中以加速離開葉輪周圍的環(huán)形腔的反應(yīng)混合物，從而當(dāng)反應(yīng)混合物離開噴嘴時能被霧化。類似的方法公開在US-A-4 649162中，其使用具有直徑為1.5mm的噴口的噴嘴。在這篇美國專利給出的例子中，通過每分鐘噴入350l的空氣，即通過噴入比依照本發(fā)明更多的空氣，使得聚亞胺酯材料以420g/min的流率通過噴嘴被霧化。但是，噴嘴與表面保持足夠的距離來對表面進行涂覆，尤其在0.3至0.8m的距離處被涂覆。
在依照本發(fā)明方法的優(yōu)選實施例中，噴嘴中的反應(yīng)混合物流分布在至少兩個通道中，優(yōu)選是在至少三個通道中，更優(yōu)選是在至少四個通道中，反應(yīng)混合物在所述通道中被加速。
該實施例的優(yōu)點是能獲得更一致或更均勻的噴射方式。
在依照本發(fā)明的方法的另一優(yōu)選實施例中，在反應(yīng)混合物通過所述一個或多個通道被加速之前，優(yōu)選在反應(yīng)混合物的反應(yīng)成分已經(jīng)在設(shè)置于噴嘴上游的混合器中混合之后，將所述壓縮氣體添加到反應(yīng)混合物中。
這個實施例的優(yōu)點是壓縮氣體和反應(yīng)混合物在所述通道或多個通道中被加速到類似速度，從而能以最佳方式使用壓縮氣體來增加反應(yīng)混合物的動能。這意味著需要更少量的氣體來獲得穩(wěn)定的噴射方式，從而反應(yīng)混合物以更小的動能被噴射到模具表面上。
在依照本發(fā)明的方法的優(yōu)選實施例中，通過控制反應(yīng)混合物的流率和/或所述氣體量來以如此方式控制從噴嘴噴出的反應(yīng)混合物的預(yù)定動能量，從而反應(yīng)混合物以具有中間容積直徑的小滴形式或以膜層形式從噴嘴噴出，其中所述直徑根據(jù)ASTM E 799-81決定，大于50μm，所述膜層在距離噴嘴一定距離處散落成小滴。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在以這種方式噴射反應(yīng)混合物時，由于改變噴射距離所引起的被噴射的聚亞胺酯層的顏色、密度和/或機械特性變化能相當(dāng)大地減小或甚至被避免。當(dāng)反應(yīng)混合物以膜層形式噴出噴嘴時，噴嘴甚至可與模具表面保持一定距離，該距離小于噴射方式的膜層部分的高度，即，反應(yīng)混合物甚至可以以膜層形式到達模具表面上。
在依照本發(fā)明方法的另一個實施例中，通過控制反應(yīng)混合物的流率和/或所述氣體量來以如此方式控制從噴嘴噴出的反應(yīng)混合物的預(yù)定動能量，從而反應(yīng)混合物以具有中間容積直徑的小滴形式或以膜層形式從噴嘴噴出，其中所述直徑根據(jù)ASTM E 799-81決定，其小于500μm，優(yōu)選小于200μm，最優(yōu)選好小于100μm，所述膜層在距離噴嘴一定距離處散落成小滴。
由于小滴尺寸不僅由反應(yīng)混合物的流率決定，而且由添加到反應(yīng)混合物中的氣體流率決定，所以在依照本發(fā)明的方法中能更好地控制小滴尺寸。通過使用更小和被更好控制的小滴尺寸，封閉在聚亞胺酯層中的空氣氣泡的尺寸能減小，機械特性提高，從而能減小聚亞胺酯層的厚度而沒有形成“微弱”點或甚至沒有使所述層穿孔。聚亞胺酯層的厚度例如能減小到0.6mm或甚至更小，特別是小于0.5mm。生產(chǎn)薄的聚亞胺酯層不僅將節(jié)省材料，而且將增加任意泡沫層的效果，所述泡沫層對著聚亞胺酯層的背面涂覆以使其具有所謂的“軟接觸”。以更小和更好控制的小滴形式噴射反應(yīng)混合物的另一優(yōu)點是小滴每次通過噴嘴則能噴射十分薄的聚亞胺酯層，從而噴嘴能經(jīng)過在不止一個位置而不產(chǎn)生局部加厚，換句話說，噴嘴移動的自由度增加，從而對噴射機器人進行的編程將更容易。
在依照本發(fā)明方法的有益實施例中，所述氣體在每時間單元內(nèi)保持基本恒定的摩爾數(shù)從供送所述氣體的氣體源添加到反應(yīng)混合物中。
這樣，例如當(dāng)通過噴嘴的反應(yīng)混合物的流動由于流動通道中的阻礙受到干擾時，能避免液體反應(yīng)混合物流入氣體管道中，這是因為這種阻礙將迅速增加氣體壓力。


通過下面對依照本發(fā)明的方法的一些特殊實施例進行的描述，本發(fā)明的其他優(yōu)點和特性將是顯而易見的。僅通過示例給出這些描述，這些描述并不是用來限制本發(fā)明的范圍的，本發(fā)明的范圍由附屬的權(quán)利要求書來限定。說明書中使用的附圖標(biāo)記參見附圖，附圖如下圖1是顯示了依照本發(fā)明將聚亞胺酯反應(yīng)混合物噴射到模具表面上的原理的示意圖；圖2和3是包括在圖1中的噴射裝置的不同實施例的示意圖；圖4示意性地顯示了反應(yīng)混合物的優(yōu)選噴射方式的側(cè)面立視圖，尤其是噴出噴嘴的反應(yīng)混合物的中空錐形的側(cè)面立視圖；圖5示意性地顯示了圖1中所示的噴射裝置的混合頭的橫截面視圖；圖6顯示了使用在依照本發(fā)明的方法中的噴嘴的頂視平面圖；圖7是沿圖6中的IV-IV剖開的橫截面視圖；圖8至10是類似于圖7的視圖，但顯示了圖7中所示的噴嘴的不同實施例；圖11至13分別是圖7至9中所示的噴嘴的中心頂部的頂視平面圖、側(cè)面立視圖和底視圖；和圖14至16分別是圖10中所示的噴嘴的中心頂部的頂視平面圖、側(cè)面立視圖和底視圖。
具體實施例方式
本發(fā)明涉及一種用于生產(chǎn)一種至少包括聚亞胺酯層的模制物品的方法。通過噴射一種用于生產(chǎn)聚亞胺酯的成分的反應(yīng)混合物來獲得這種聚亞胺酯層，所述反應(yīng)混合物在此稱之為聚亞胺酯反應(yīng)混合物。盡管能使用兩種以上的成分流來獲得這種混合物，但是這種混合物通常是通過混合兩種成分即異氰酸鹽成分和多元醇成分來獲得的。被噴射的聚亞胺酯反應(yīng)混合物優(yōu)選不包括溶劑，或僅包括少量的溶劑，特別地溶劑重量比小于10％，重量比尤其小于5％，從而反應(yīng)混合物在被噴射時具有相對高的粘度。
被噴射的聚亞胺酯層可以是泡沫層。通過將物理和/或化學(xué)發(fā)泡試劑添加到反應(yīng)混合物中來獲得這種泡沫層。但是，依照本發(fā)明的方法最好用于噴射平均密度高于300g/l的聚亞胺酯層，聚亞胺酯層的平均密度優(yōu)選高于400g/l，最好高于600g/l。聚亞胺酯層可以是剛性聚亞胺酯層，但優(yōu)選是柔性的彈性聚亞胺酯層，特別是一種所謂的聚亞胺酯外殼，這種外殼的平均厚度優(yōu)選在0.1至3mm范圍內(nèi)，平均厚度優(yōu)選為0.3至2mm。實際上，特別地為了生產(chǎn)一種用于車輛的內(nèi)部裝飾部件如儀表板、門板、懸臂架等，在這種外殼層背后涂覆剛性底層且在剛性底層和外殼層之間優(yōu)選布置中間泡沫層。如EP-B-0 642411中所公開的，通過噴射聚亞胺酯反應(yīng)混合物能生產(chǎn)剛性底層和中間泡沫層。盡管這也能依照本發(fā)明來實現(xiàn)，但是仍將對柔性聚亞胺酯外殼的噴射進行進一步描述。
用于噴射這種聚亞胺酯外殼的反應(yīng)混合物公開在例如EP-B-0 379246中。正好在噴射反應(yīng)混合物之前通過混合異氰酸鹽成分和多元醇成分來構(gòu)成這些反應(yīng)混合物。異氰酸鹽成分是脂肪族異氰酸鹽以獲得光穩(wěn)定性的聚亞胺酯外殼。但是，實際上也能噴射非光穩(wěn)定性的聚亞胺酯外殼。在用于這種外殼的反應(yīng)混合物中，使用更易起反應(yīng)的芬芳族聚亞胺酯。因為它們是非光穩(wěn)定性的，在已經(jīng)生產(chǎn)了外殼之后可將漆層涂覆到這種外殼上，或通過涂覆漆層作為模內(nèi)涂層，用于外殼的反應(yīng)混合物然后噴射到該模內(nèi)涂層上。
噴射聚亞胺酯反應(yīng)混合物的基本原理顯示在圖1中。
在第一步驟中，兩種成分即多元醇成分和異氰酸鹽成分通過泵2A和2B從攪拌罐1A和1B中取出一定劑量，在第二步驟中，將這兩種成分在帶有噴嘴5的可動噴槍4中混合之前將它們在熱交換器3A和3B中加熱到期望的溫度。根據(jù)預(yù)定的噴射方式將反應(yīng)混合物從噴嘴噴射到模具表面6上。在已經(jīng)處理了反應(yīng)混合物之后，成形的聚亞胺酯層9能隨意地在已經(jīng)將一個或多個附加層涂覆到被噴射的聚亞胺酯層的背面上之后從模具表面6上除掉。如上所述，聚亞胺酯層不一定必須噴射到模具表面上，也能對著待生產(chǎn)的模制物品的其他層噴射。
從噴嘴5噴出粘性反應(yīng)混合物時，獲得一種噴射方式，其通常包括膜層7，在一定距離d例如0.5至20cm之后，該膜層7散落成小滴8。反應(yīng)混合物的噴射，尤其是離開噴嘴的反應(yīng)混合物的動能優(yōu)選以這樣的方式來控制即反應(yīng)混合物以小滴8的形式直接從噴嘴噴出，根據(jù)ASTM E 799-81確定的小滴的中間容積直徑大于50μm，或者反應(yīng)混合物以膜層7的形式從噴嘴中噴出，所述膜層7在距離噴嘴5一定距離處散落成這種小滴8。優(yōu)選地，以如此方式進一步控制反應(yīng)混合物的噴射以至于小滴8的中間容積直徑小于500μm，優(yōu)選小于200μm，最好小于100μm。當(dāng)噴射在窄腔中時，噴射距離D可能小于距離d，從而反應(yīng)混合物以膜層7的形式到達模具表面6上，其中膜層在所述距離d之后膜層散落成小滴。
可以以平扇形或圓錐形或橢圓錐形形狀噴射反應(yīng)混合物，圓錐或橢圓錐形優(yōu)選是中空的。中空錐形噴射方式已經(jīng)在圖4中顯示了，由于這種方式使被噴射的反應(yīng)混合物的動能更迅速下降，從而，當(dāng)反應(yīng)混合物從同一噴射距離到達模具表面上時，反應(yīng)混合物將具有更小的動能，使得能噴射更均勻的聚亞胺酯層9，因而這種方式是優(yōu)選的。
依照本發(fā)明的方法的基本特征是通過將壓縮氣體添加到反應(yīng)混合物中，則從噴嘴噴出的反應(yīng)混合物的動能增加，從而反應(yīng)混合物和壓縮氣體一起從噴嘴5噴出。添加氣體帶來的優(yōu)點是反應(yīng)混合物穿過噴嘴的流率減小，而仍使反應(yīng)混合物具有所要求的動能使得它們離開噴嘴時形成期望的噴射方式。
在圖1中，含有壓縮氣體的氣體瓶10通過管道系統(tǒng)11連接到噴槍4上，尤其是連接到噴槍4的混合頭14上。管道系統(tǒng)11可設(shè)有閥13，閥13能切斷氣流并能隨意減小氣體壓力。優(yōu)選地，在管道系統(tǒng)中設(shè)置流動控制裝置，流動控制裝置能保證進入噴嘴的氣體的恒定流率。這樣，當(dāng)一些反應(yīng)混合物在噴嘴的氣體通道中流動時，能夠形成壓力來再次將反應(yīng)混合物從這些通道吹出并保持恒定的氣體流率。
盡管能使用其他氣體如空氣或氧氣或混合氣體，但是壓縮氣體優(yōu)選是氮氣。壓縮氣體可以液體狀態(tài)儲存在氣體瓶中并被傳送到噴嘴中。優(yōu)選地，進入噴嘴的氣體轉(zhuǎn)變成氣態(tài)。優(yōu)選在10至80巴之間的壓強下將該氣體輸送到噴嘴中，更優(yōu)選是在15至50巴之間的壓強下。
在圖1中所示的噴槍的實施例中，兩成分流一起被引入噴槍4的混合頭14中，并在桿形靜止混合器15中被進一步混合，然后通過噴嘴5噴射。
在依照本發(fā)明方法的第一實施例中，壓縮氣體能添加到噴槍4的混合頭14中的反應(yīng)混合物中，即，在這種情況下壓縮氣體在反應(yīng)混合物之前混合在靜止混合器中。一種能將壓縮氣體作為第三成分添加到反應(yīng)混合物中的混合頭14的例子顯示在圖5中。該混合頭首先具有用于連接靜止混合器15的連接器54。其另外包括混合腔50，混合腔50設(shè)有用于多元醇成分的入口51和用于異氰酸鹽成分的入口52。兩入口51，52能通過球閥關(guān)閉。為了能添加壓縮氣體，混合腔設(shè)有用于壓縮氣體的另一入口53。該入口車有螺紋，使得適配器能旋入其中以連接氣體管道系統(tǒng)11。壓縮氣體也能噴入多元醇流或異氰酸鹽流中，而不是將氣體噴入混合腔中，從而氣體能被認(rèn)為是添加的成分流。
盡管在混合器15中對反應(yīng)混合物進行實際混合之前可將壓縮氣體噴入反應(yīng)混合物中，但是本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這種前期的氣體混合能減小被噴射的聚亞胺酯層的密度。當(dāng)希望密度更大時，優(yōu)選將壓縮氣體噴射在反應(yīng)混合物流中或混合器中(如圖2中示意性所示)，但是更優(yōu)選的是在反應(yīng)混合物已經(jīng)離開混合器15之后即在噴嘴5中將氣體噴射在反應(yīng)混合物流中(如圖3示意性所示)。
圖6顯示了噴嘴的第一實施例，所述噴嘴被設(shè)置成將壓縮氣體噴入穿過噴嘴的反應(yīng)混合物流中。這種噴嘴5包括具有管狀端部17的殼體16，該管狀端部17設(shè)有內(nèi)螺紋18，噴嘴5通過內(nèi)螺紋18能旋到靜止混合器15的末端上。殼體16另外設(shè)有形成輸送通道的縱向孔19和具有開口端的橫向孔20，輸送通道末端較大。橫向孔20的內(nèi)表面車有螺紋以使噴件21能旋入該孔20中。噴件21是中空構(gòu)件，其底部開口以使中心件22能插入其中，其具有與中心件22的頂部配合的封閉頂端，以使噴件旋入殼體16的孔20中時中心件22能固定在其中。在噴嘴中，排出腔24形成在中心件22的頂部和噴件21的內(nèi)表面23之間。該腔包括錐形部分和圓柱形通道25，通道25延伸入噴件的頂部以形成噴口26，反應(yīng)混合物通過噴口26從噴嘴噴出。圓錐部分和圓柱形通道25的尺寸及噴件21的內(nèi)表面23的形狀和斜度能根據(jù)期望的噴射方式來調(diào)節(jié)。
中心件22被設(shè)置成將通過縱向孔19輸送的反應(yīng)混合物以一定角度噴入排出腔24中，從而當(dāng)反應(yīng)混合物穿過排出腔時和從噴嘴噴出時進行渦旋運動。如圖11至13所示，中心件22例如包括圓柱形部分27和裝配入中空噴件21的截頭圓錐體部分28，截頭圓錐體部分28尤其緊靠著噴件21的圓錐內(nèi)表面23裝配。四個槽29形成在截頭圓錐體的上表面上。每一槽29通過圓柱形孔30連接到輸送通道19上以使反應(yīng)混合物流分布在四個孔30和槽29中，所述圓柱形孔30向心地中止在中心件的底側(cè)上。輸送通道19的橫截面面積大于多個槽29的總橫截面面積，從而，通過使反應(yīng)混合物流經(jīng)槽29來使反應(yīng)混合物獲得更高的速度，或換句話說使反應(yīng)混合物加速。從而槽29形成了通道29，反應(yīng)混合物通過該通道29被加速。
使用在依照本發(fā)明的方法中的噴嘴包括至少一個通道29，但是優(yōu)選是至少兩個通道，更優(yōu)選是三個通道，最好是四個通道，反應(yīng)混合物在從噴嘴噴出之前通過該通道29被加速。更多通道29可獲得更均勻的噴射方式，但是，通道29設(shè)置得越多，這些通道的最大橫截面將必須越小。當(dāng)通道的橫截面面積不恒定時，優(yōu)選地，每一通道29的橫截面面積或最小橫截面面積小于0.6mm2，更優(yōu)選是小于0.4mm2。每一通道29的最小橫截面面積，即，在通道的橫截面最小處所測的最小通道橫截面面積，例如大致為0.085mm2，但是優(yōu)選大于0.04mm2。不同通道的總最小橫截面面積，即，不同通道的最小橫截面面積總和應(yīng)優(yōu)選大于0.10mm2，更優(yōu)選大于0.20mm2，從而設(shè)置更多通道來獲得更穩(wěn)定的噴射方式。在所示的實施例中，反應(yīng)混合物在通道29的整個橫截面上流動，從而這些通道的最小橫截面面積等于這些通道中的反應(yīng)混合物流的最小橫截面面積。
在依照本發(fā)明的方法中，通道或多個通道29中的反應(yīng)混合物流的總最小橫截面面積(＝Smm2)應(yīng)該小于1.0mm2，優(yōu)選小于0.9mm2，更優(yōu)選小于0.7mm2。這樣，即使通過噴嘴的反應(yīng)混合物的流率相對小，但是反應(yīng)混合物通過穿過這些通道29而獲得相當(dāng)大的動能。從噴嘴噴出的反應(yīng)混合物的流率優(yōu)選在1至25g/sec范圍內(nèi)，更優(yōu)選在1至13g/sec范圍內(nèi)，最好在2至10g/sec的范圍內(nèi)。依照本發(fā)明，反應(yīng)混合物以10×S至80×Sg/sec之間的流率從噴嘴噴出。該流率優(yōu)選小于60×Sg/sec，更優(yōu)選小于50×Sg/sec，最好小于40×Sg/sec。并且，流率優(yōu)選高于14×Sg/sec。所述構(gòu)思使得插入小或窄模具腔中的噴嘴小型化。
以如此方式設(shè)計圖6至10中所示的噴嘴構(gòu)思使得形成在通道網(wǎng)絡(luò)中的材料堵塞危險減小到最小。
在圖7中所示的噴嘴中，已經(jīng)通過通道29的反應(yīng)混合物的動能進一步增加，以獲得期望的噴射方式。這是通過將來自瓶10壓縮氣體通過噴件21的至少一個孔31噴入排出腔24中來實現(xiàn)的，從而壓縮氣體和反應(yīng)混合物一起通過噴射口26從噴嘴噴出?？?1以一定角度定向使得通過槽29噴射的反應(yīng)混合物在排出腔24中以一定角度進行渦旋運動，或換句話說反應(yīng)混合物的動能增加。壓縮氣體在孔31的高度處通過孔12輸送到設(shè)置在噴件21上的環(huán)形腔32中，孔12中止在圓柱形螺紋外腔42中，適配器能旋入腔42中用于將氣體管道系統(tǒng)11連接到噴嘴5上。
依照本發(fā)明，使用相對少量的壓縮氣體來增加反應(yīng)混合物的動能，優(yōu)選是每克反應(yīng)混合物中的氣體只有0.05至2.5毫摩爾(mmoles)。對于氮氣來說，這些量對應(yīng)于每克反應(yīng)混合物中的N2大約為1.4至70毫克(mg)。這種少量氣體帶來的優(yōu)點是通過噴口離開噴嘴的氣體的動能基本上對到達噴射表面上的總動能沒有貢獻。優(yōu)選地，對于每克反應(yīng)混合物壓縮氣體至少以0.075mmol的量輸送到噴嘴中，優(yōu)選為每克反應(yīng)混合物中的壓縮氣體量至少為0.15mmol，輸送到噴嘴的壓縮氣體的量優(yōu)選為小于1.5mmol/每克反應(yīng)混合物，更優(yōu)選是小于1.1mmol/每克反應(yīng)混合物，最好是小于0.75mmol/每克反應(yīng)混合物。
為了使用這些量的壓縮氣體來有效增加反應(yīng)混合物的動能，優(yōu)選地，在反應(yīng)混合物由通道或多個通道29加速之前將壓縮氣體添加到反應(yīng)混合物中。如上所述，壓縮氣體優(yōu)選輸送到噴嘴中，即，優(yōu)選在混合步驟結(jié)束之后將壓縮氣體添加到反應(yīng)混合物中。
圖8顯示了圖7中所示的噴嘴5的第一替換實施例，其中反應(yīng)混合物在通道或槽29中被加速之前將壓縮氣體添加到反應(yīng)混合物中。在該實施例中，孔33設(shè)置在噴嘴的殼體16中，孔33中止在輸送通道19上。管道系統(tǒng)11通過螺紋外腔42連接到這個孔33中，以使壓縮氣體直接噴入反應(yīng)混合物流中。為了將氣體更好地混合在反應(yīng)混合物中，能提供更多但更小的孔33，這些孔都中止在在輸送通道19上的另一位置處。
在圖9中，通過兩個圓柱形適配器即一個用于反應(yīng)混合物的適配器34和一個用于壓縮氣體的適配器35來更好地混合壓縮氣體。兩適配器34和35具有軸向孔36和37并在殼體的圓柱腔中相互疊置，并位于中心件22之下，從而孔36、37形成通道，其中止在中心件22的孔30上。兩適配器另外具有外圍環(huán)形槽38和39，其通過孔40、41連接到軸向孔36和37上。平的密封件優(yōu)選設(shè)置在不同適配器和中心件之下和它們之間，但是，所述密封件沒有顯示在圖9中(不同元件之間的平密封件也沒有顯示在圖7和8中)。
在圖9的實施例中，壓縮氣體沒有通過管道系統(tǒng)11輸送到噴嘴中，但是管道系統(tǒng)11連接到混合頭上?；旌项^中含有中止在共軸通道60中的氣體通道，共軸通道60設(shè)置在靜止混合器周圍。這種靜止混合器容納在內(nèi)管61中，內(nèi)管61密封到噴嘴5的連接部分62上。共軸通道60由密封到噴嘴的連接部分64上的外管63限定。連接部分64具有平側(cè)邊65以形成腔，腔一方面與共軸氣體通道60流體相通，另一方面通過孔66連接到最低端適配器35的環(huán)形槽39中。適配器35中的孔41以一定角度定向以使壓縮氣體在軸向孔37中渦旋運動。渦旋氣體然后從孔37流到孔36中，反應(yīng)混合物通過孔40從輸送通道19和環(huán)形槽38噴入孔36中，孔40以類似于孔41的角度定向，以使反應(yīng)混合物在與壓縮氣體相同的方向上渦旋運動。由于這樣形成的湍流，壓縮氣體和反應(yīng)混合物在被輸送到槽29之前能被更好地混合。
在圖10中，壓縮氣體和反應(yīng)混合物僅通過一個適配器即僅通過用于壓縮氣體的適配器35被良好混合。在該實施例中，壓縮氣體也通過共軸通道60輸送，共軸通道60形成在靜止混合器的內(nèi)管61和外管63周圍。用于外管63的連接部分64也具有形成腔的平側(cè)邊65，用于壓縮氣體的孔66中止在該腔中。用于反應(yīng)混合物的輸送通道19連接到適配器35的軸向孔37的底部上，以使反應(yīng)混合物流通過這個軸向孔37。在適配器35中，壓縮氣體通過四個孔41噴入反應(yīng)混合物流中。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在該實施例中反應(yīng)混合物的渦旋運動不是必須的，通過將壓縮氣體噴入徑向孔41中能獲得最佳的混合。
使用在圖10的實施例中的噴件21和中心件22的形狀與使用在前面實施例中的噴件和中心件的形狀稍微不同。如圖14至16所示，中心件22也包括圓柱形部分27和裝配入中空噴件21中的截頭圓錐形部分28。但是不同在于中心件22配合平頂表面，即噴件21的平內(nèi)頂表面23，中心件的頂面設(shè)有圓柱形凹陷部分67，設(shè)置在中心件的平頂表面上的槽29中止在凹陷部分67中。反應(yīng)混合物從而在基本平行于噴口26的表面的方向上導(dǎo)入這些槽29中。槽的深度朝凹陷部分67逐漸減小，從而槽的橫截面在槽29的下游端具有最小值，即在槽中止在凹陷部分67的端部處具有最小值。中心件22的凹陷部分和噴件21上的小錐形腔及通向噴口26的圓柱形通道25一起形成排出腔24。
在上述實施例中，通道由中心件22上的分離槽29形成，其中反應(yīng)混合物通過該通道而加速，反應(yīng)混合物沒有沿中心件的圓柱形橫側(cè)流動。但是在其他噴嘴構(gòu)思中，反應(yīng)混合物可在一個窄環(huán)形通道或腔中被加速，所述腔形成在圓柱形腔的內(nèi)壁和圓柱形中心件之間，其中圓柱形中心件插入在圓柱形腔中并具有比圓柱形腔(例如參見US-A-3923253的葉輪周圍的環(huán)形腔，但是該環(huán)形腔的橫截面面積大于1mm2)的內(nèi)徑稍微小的直徑。當(dāng)圓柱形中心件直徑例如為5mm時，至少當(dāng)反應(yīng)混合物在軸向上穿過中心件時，圓柱形腔的內(nèi)徑例如應(yīng)該小于約5.6mm。但是，反應(yīng)混合物也可能被側(cè)向噴入環(huán)形通道中，以使反應(yīng)混合物在圓柱形中心件周圍進行渦旋運動，從而反應(yīng)混合物離開環(huán)形通道時也進行渦旋運動。在這種情況下，因為僅僅該通道中的反應(yīng)混合物流的橫截面面積必須被測量且所述測量是垂直于反應(yīng)混合物流進行的，則中心件和腔的內(nèi)壁之間的間隙可更大。并且，環(huán)形腔也能朝排出腔成圓錐變窄，從而必須考慮環(huán)形腔出口處的最小橫截面。
依照本發(fā)明的方法的優(yōu)點是因為不僅能通過調(diào)節(jié)反應(yīng)混合物的流率來控制這種噴射方式，還能通過調(diào)節(jié)壓縮氣體的流率來控制這種噴射方式，因此能更好地控制噴射方式。這樣，被噴射的反應(yīng)混合物的小滴尺寸可減小，尤其小于100um，而對噴射層的均衡性沒有負(fù)面影響。并且，被編程用來噴射聚亞胺酯層的機器人也被編程用來根據(jù)噴射距離來改變反應(yīng)混合物的流率。
通過上面對本發(fā)明的一些特殊實施例進行的描述，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，很顯然各種改變能運用到本發(fā)明中，其中本發(fā)明的范圍限定在附屬的權(quán)利要求書中。
特別地，能進一步將壓縮氣體輸送到噴嘴中，尤其在被噴射的反應(yīng)混合物周圍產(chǎn)生“氣幕”，以另外控制噴射方式的形狀。這能通過以例如EP-B-0 303 305的圖20中所示的方式將壓縮氣體吹出噴嘴的小出孔來實現(xiàn)。以這種方式從噴嘴吹出的氣體量并不包括在添加到反應(yīng)混合物中的氣體量中，這是因為其對被噴射的反應(yīng)混合物的動能沒有影響或僅有小的影響。
實例通過噴嘴在模具表面上噴射0.7mm厚度的柔性的彈性聚亞胺酯層，在所述噴嘴中，壓縮氮氣能以如圖10所示的相同方式噴入聚亞胺酯反應(yīng)混合物中。反應(yīng)混合物的輸送通道19的直徑大致為1mm，而在四個槽29的下游端所測的最小橫截面總和大致為0.35mm2。
當(dāng)以大約8g/sec的流率噴射反應(yīng)混合物且以約4gN2/min的流率噴射氮氣時，能獲得穩(wěn)定的噴射方式，被噴射的聚亞胺酯層的密度大約為950g/l。
當(dāng)使用現(xiàn)有的不能輸送氣體的類似噴嘴時，能獲得同樣穩(wěn)定的噴射方式，但是反應(yīng)混合物的流率大致為14g/sec。這說明了添加有限量的壓縮氣體能基本減小反應(yīng)混合物的流率并將噴射小滴更好地分布在表面上而產(chǎn)生最優(yōu)外殼特性。
權(quán)利要求
1.一種用于生產(chǎn)至少包括聚亞胺酯層的物品的方法，在該方法中，聚亞胺酯反應(yīng)混合物在壓力作用下輸送到噴嘴中，在噴嘴內(nèi)，反應(yīng)混合物由于通過一個或多個通道而被加速，所述通道中的反應(yīng)混合物流具有垂直于反應(yīng)混合物流測量的最小橫截面面積，加速反應(yīng)混合物以預(yù)定動能通過噴口噴出噴嘴，噴到表面上以產(chǎn)生所述的聚亞胺酯層，并對反應(yīng)混合物進行處理，其特征在于反應(yīng)混合物流在所述一個或多個通道中得到的的最小總橫截面面積為Smm2，S值小于1.0，優(yōu)選小于0.9，反應(yīng)混合物以10×S至80×Sg/sec之間的流率噴出噴嘴，對于每克反應(yīng)混合物，0.05至2.5mmol的壓縮氣體與反應(yīng)混合物一起通過所述噴口從噴嘴噴出以增加從噴嘴噴出的反應(yīng)混合物的動能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述反應(yīng)混合物以小于60×Sg/sec的流率噴出噴嘴，流率優(yōu)選小于40×Sg/sec，更優(yōu)選小于30×Sg/see。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于所述反應(yīng)混合物以大于14×Sg/sec的流率從噴嘴噴出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的方法，其特征在于所述的反應(yīng)混合物以1至25g/sec之間的流率從噴嘴噴出，優(yōu)選以1至13g/sec之間的流率，更優(yōu)選以2至10g/sec之間的流率。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的方法，其特征在于所述一個或多個通道中的反應(yīng)混合物流的總橫截面面積小于0.60mm2，優(yōu)選小于0.40mm2，所述一個或多個腔中的反應(yīng)混合物流的總橫截面面積優(yōu)選大于0.10mm2，更優(yōu)選大于0.20mm2。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的方法，其特征在于所述壓縮氣體以至少0.075mmol/每克反應(yīng)混合物的量輸送到噴嘴中，優(yōu)選是至少0.15mmol/每克反應(yīng)混合物，輸送到噴嘴中的壓縮氣體的量優(yōu)選小于1.5mmol/每克反應(yīng)混合物，更優(yōu)選小于1.1mmol/每克反應(yīng)混合物，最好小于0.75mmol/每克反應(yīng)混合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的方法，其特征在于所述氣體在每時間單元內(nèi)以基本恒定的摩爾數(shù)從輸送所述氣體的氣體源被輸送。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的方法，其特征在于噴嘴中的反應(yīng)混合物流分布在至少兩個通道中，優(yōu)選至少三個通道，更好是至少四個通道，反應(yīng)混合物在所述通道中被加速。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的方法，其特征在于通過所述一個或多個通道被加速的反應(yīng)混合物以一定角度噴入噴嘴的排出腔以使反應(yīng)混合物在排出腔中進行渦旋運動，該排出腔形成所述噴口，從而，當(dāng)反應(yīng)混合物通過噴口從噴嘴中噴出時，反應(yīng)混合物進行渦旋運動。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項所述的方法，其特征在于在反應(yīng)混合物通過所述一個或多個通道被加速之后，但在反應(yīng)混合物噴出噴口之前，將所述壓縮氣體添加到反應(yīng)混合物中。
11.根據(jù)權(quán)利要求9和10所述的方法，其特征在于壓縮氣體尤其以另外的角度噴入所述排出腔中，以加強反應(yīng)混合物在所述腔中的渦旋運動。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項所述的方法，其特征在于在反應(yīng)混合物通過所述一個或多個通道加速之前將所述壓縮氣體添加到反應(yīng)混合物中。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項所述的方法，其特征在于在將混合物輸送到噴嘴之前，通過將至少兩種聚亞胺酯反應(yīng)成分在混合器中混合來準(zhǔn)備所述聚亞胺酯反應(yīng)混合物，所述壓縮氣體在反應(yīng)成分已經(jīng)離開混合器之后添加到反應(yīng)混合物中。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至13中任一項所述的方法，其特征在于在將混合物輸送到噴嘴之前，通過將至少兩種聚亞胺酯反應(yīng)混合物成分在混合器中混合來準(zhǔn)備所述聚亞胺酯反應(yīng)混合物，在反應(yīng)成分離開混合器之前，特別是在將反應(yīng)混合物引入混合器之前，將所述壓縮氣體添加到反應(yīng)混合物中。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至14中任一項所述的方法，其特征在于通過控制反應(yīng)混合物的流率和/或所述氣體量來以如此方式控制從噴嘴噴出的反應(yīng)混合物的預(yù)定動能量，從而反應(yīng)混合物以具有中間容積直徑的小滴形式或以膜層形式從噴嘴噴出，其中所述直徑根據(jù)ASTM E799-81決定，大于50μm，所述膜層在距離噴嘴一定距離處散落成小滴。
16.根據(jù)權(quán)利要求1至14中任一項所述的方法，其特征在于通過控制反應(yīng)混合物的流率和/或所述氣體量來以如此方式控制從噴嘴噴出的反應(yīng)混合物的預(yù)定動能量，從而反應(yīng)混合物以具有中間容積直徑的小滴形式或以膜層形式從噴嘴噴出，其中所述直徑根據(jù)ASTM E799-81決定，其小于500μm，優(yōu)選小于200μm，最好小于100μm，所述膜層在距離噴嘴一定距離處散落成小滴。
17.根據(jù)權(quán)利要求1至16中任一項所述的方法，其特征在于噴射所述反應(yīng)混合物以產(chǎn)生平均密度大于300g/l的聚亞胺酯層，所述平均密度優(yōu)選大于400g/l，最好大于600g/l，聚亞胺酯層優(yōu)選是柔性的彈性聚亞胺酯層。
18.根據(jù)權(quán)利要求1至17中任一項所述的方法，其特征在于當(dāng)噴射距離改變或已經(jīng)改變了時，聚亞胺酯反應(yīng)混合物的流率和/或添加到反應(yīng)混合物中的氣體量變化。
19.根據(jù)權(quán)利要求1至18中任一項所述的方法，其特征在于以層的形式噴射聚亞胺酯反應(yīng)混合物，所述層的平均厚度在0.1至2mm之間。
20.根據(jù)權(quán)利要求1至19中任一項所述的方法，其特征在于反應(yīng)混合物以圓錐形或橢圓錐形或平扇形噴出噴嘴，優(yōu)選以中空圓錐形或橢圓中空錐形噴射反應(yīng)混合物。
21.根據(jù)權(quán)利要求1至20中任一項所述的方法，其特征在于所述氣體以氣態(tài)添加到反應(yīng)混合物中，該氣體尤其在10至80巴之間的壓強下被添加，優(yōu)選在15至50巴的壓強下。
22.根據(jù)權(quán)利要求1至21中任一項所述的方法，其特征在于所述氣體是氮氣。
全文摘要
為了通過噴射聚亞胺酯反應(yīng)混合物來生產(chǎn)一種聚亞胺酯層，該混合物在壓力作用下輸送到噴嘴中，在噴嘴內(nèi)，反應(yīng)混合物由于通過一個或多個具有減小的橫截面面積的通道而被加速，被加速的反應(yīng)混合物以預(yù)定動能通過噴口噴出噴嘴，噴到表面上。通道的最小橫截面面積總和為Smm
文檔編號B05B7/28GK1812850SQ200480018166
公開日2006年8月2日 申請日期2004年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月27日
發(fā)明者H·德溫特, G·斯塔帕埃爾特, J·威廉斯 申請人:雷克蒂塞爾公司