(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリオール中に液体二酸化炭素を溶解するために必要なポリオールの圧力を調節すること、
静的ミキサー（２４）内でポリオール中に液体二酸化炭素を溶解することと、
減圧することにより、
溶存二酸化炭素の平衡溶液圧よりわずかに大きな圧力下で、計量二酸化炭素含有量を有する計量されたポリオール流を用意する方法において、
１基又はそれ以上のポリオール貯蔵槽から、１又はそれ以上の計量されたポリオール流（Ｐ１、Ｐ２、・・・、Ｐｎ）を、１又はそれ以上の計量ポンプを用いて準備し、
該計量されたポリオール流からの、ポンプ特性に依存するポリオール分流の圧力を、共通の与圧ポンプ（２３）によって、液体二酸化炭素を溶解するために必要な圧力水準に到達させ、
静的ミキサー（２４）内で該ポリオール分流中に計量された液体二酸化炭素流を溶解させ、該ポリオール分流を該残余の計量されたポリオール流と再合流させて、減圧することを特徴とする前記方法。
【請求項２】
該計量されたポリオール流からの該ポリオール分流は、複数の計量されたポリオール流からのポリオール分流である請求項１に記載の方法。
【請求項３】
静的ミキサー（２４）内で、計量された液体二酸化炭素流を溶解するポリオール分流は、該残余の計量されたポリオール流及びその他のポリオール流と再合流させて、減圧する請求項１に記載の方法。
【請求項４】
イソシアネート、ポリオール、添加剤及び液体二酸化炭素成分用の貯蔵槽、給送及び計量設備、該ポリオール中に液体二酸化炭素を溶解するミキサー（２４）、二酸化炭素を含む該ポリオール成分とイソシアネート成分を混合するための混合装置（１）、該混合装置の出口の減圧素子（４）を含むポリウレタンフォーム製造装置であって、
導管（２２）が、該計量されたポリオール流からの、ポリオール分流を給送するために備えられ、該導管（２２）は、与圧ポンプ（２３）、液体二酸化炭素の導入装置（２５）及び静的ミキサー（２４）を備え、
与圧ポンプ（２３）、液体二酸化炭素の導入装置（２５）及び静的ミキサー（２４）を迂回するバイパスが備えられ、各計量されたポリオール流用該バイパスは、別々のバイパス導管（２１１、２１２、・・・、２１ｎ）及び／又は組み合わされた計量ポリオール流用バイパス導管（２１）である製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発泡剤として液体二酸化炭素を用いるポリウレタンフォームの製造方法であって、詳しくはポリオール及び液体二酸化炭素の混合に必要な圧力の調節と、ポリオール及び二酸化炭素の静的ミキサー(Statikmischer) 内混合と、減圧とにより、溶存二酸化炭素の平衡溶液圧よりわずかに大きな圧力下で計量二酸化炭素含有量を有する計量ポリオール流を用意する方法に関する。本発明はまた、この方法を実施するための装置にも関する。
【０００２】
【従来の技術】
発泡剤として液体二酸化炭素を用い、各々計量されたイソシアナート流、添加物流及び溶存二酸化炭素を含むポリオール流を混合装置に供給し、得られた混合物をこの混合装置の排出口で溶存二酸化炭素の平衡溶液圧より大きな圧力から減圧して二酸化炭素を遊離させ、その際生じる液体フォームを以後硬化させてポリウレタンフォームを製造することはは公知である（例えばEP-A 645 226号、 WO 96/00644号、 WO 96/02377号及び WO 96/16782号参照）。その際、前記溶存二酸化炭素を含むポリオール流は一般に、例えば-30 〜-5℃の低温に冷却された液体二酸化炭素を30〜70 barの圧力に保持したポリオール流に注入し、ついでこのポリオール流を静的ミキサーに通して二酸化炭素を均一に溶解させることにより製造する。この溶存二酸化炭素を含むポリオール流を供給する以前に通常、該平衡溶液圧より少し、即ち例えば1 〜3 bar 大きな値に圧力を下げる。
【０００３】
ポリウレタンフォーム製造用の工業プラントでは、使用されるポリオールの品質及び二酸化炭素含有量、即ち完成品フォームの密度及び硬度により種々異なる品質のフォームが市場の要求に従って製造される。その際、ポリオール貯蔵庫は、加工技術的観点から特にその粘度が異なる種々のポリオールが貯蔵されるポリオール貯蔵槽数基から成る。所望のポリウレタンフォーム品質に従って、種々異なる、部分的に充填剤も含むことが可能なポリオールが使用される。所望のポリオール混合物を製造するため、所望の混合比に対応する部分量流が混合物形成用の共通導管中に高価な計量ポンプにより−ある制限範囲内で圧力に関係なく−給送される。この計量ポンプが作動する圧力範囲は一般に、非常に高価なポンプを使用しない限り、液体二酸化炭素との混合に必要な圧力を供給するには不十分である。そのような液体二酸化炭素との混合に十分な圧力を生じる、高価なポンプにやむなく頼るとしても、静的ミキサーはその圧力低下が粘度又はなかでも流量に、大きく影響されるため、使用されるポリオール混合物の粘度又は種々異なるポリオール混合物流量にそのつど適応させる必要があろう。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、ポリオールと液体二酸化炭素との混合に不十分な比較的小圧力に抗して運ぶ計量ポンプを使用して、ポリオール品質及び流量が共に変化しかつ計量二酸化炭素が含まれる計量ポリオール流を用意すると共に、その際、ポリオール品質が変化（特に粘度が相違したりポリオール混合物流量が変化）しても静的ミキサーの交換を要しない、発泡剤として液体二酸化炭素を用いるポリウレタンフォームの製造方法及び装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の対象は、１基又はそれ以上のポリオール貯蔵槽から１つ又はそれ以上の計量ポリオール流を計量ポンプによって準備し、場合により複数の該ポリオール流からの、ポンプ特性に依存するポリオール分流を共通の与圧ポンプによって二酸化炭素との混合に必要な圧力水準に到達させ、静的ミキサー内で計量二酸化炭素流と混合し、残余ポリオール流及び、場合によりその他のポリオール流と再合流させて減圧することを特徴とする、溶存二酸化炭素の平衡溶液圧よりわずかに大きな圧力下で計量二酸化炭素含有量を有する計量ポリオール流を用意する方法である。
【０００６】
本発明の対象はまた、イソシアナート、ポリオール、添加物及び液体二酸化炭素の成分用の貯蔵槽と、該ポリオール中に二酸化炭素を溶解するミキサーと、液体二酸化炭素との混合に必要な圧力の調節用の減圧弁と、該成分の混合用の混合装置と、該混合装置の出口の減圧素子と、該成分の該混合装置への給送用及び計量用の設備とを備えると共に、場合によっては複数のポリオールが共通導管に配量され、この共通導管はバイパスを有し、このバイパスの１分枝は通過流量非依存型与圧ポンプ、液体二酸化炭素の導入装置及び静的ミキサーを備える特徴を有するポリウレタンフォームの製造装置でもある。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の簡単な実施態様によれば、複数の計量ポリオール流が共通導管に集められ、与圧ポンプはこの共通導管から分流を送り出し、残余ポリオール流は、二酸化炭素と静的ミキサー内で混合した後の該分流と再び合流する。
【０００８】
該静的ミキサーから離脱する二酸化炭素含有ポリオール分流の圧力は、この分流中の二酸化炭素の平衡溶液圧よりも大きい。前記再合流したポリオール流の圧力はそのあと、混合装置の入口圧力、即ちこの再合流したポリオール流中の二酸化炭素の平衡溶液圧よりわずかに大きな圧力に低下する。この圧力低下は、該混合装置の入口に設けられた減圧弁又は圧力部継手弁により行われる。この圧力低下はまた、該二酸化炭素含有ポリオール分流が該残余ポリオール流と再び合体する管分岐点が、適当に長い管状区間を通して該混合装置の入口と連結されることによっても行われることができる。その際、この管状区間内で十分な圧力低下が起こる。
【０００９】
しかし、該混合装置の入口に設けられた圧力継手弁が好ましい。
【００１０】
本発明の方法の可変性は、追加の圧力継手弁を該静的ミキサーの出口と該ポリオール流の再合流点との間に設けることにより高めることができる。これにより、例えば非常に低粘度のポリオールを使用する場合にも、該静的ミキサーの出口の比較的高い圧力が計量ポンプに影響を与えることなく、該静的ミキサーを通しての非常に小さな圧力低下を許容できる。
【００１１】
該分流内に二酸化炭素との混合に必要な圧力を生成する与圧ポンプは、計量ポンプで必要とされるような煩わしい制御なしに操業できる。この与圧ポンプにより該静的ミキサーを通して運ばれる該分流は計量される必要がない。この分流は、溶存二酸化炭素量にも依存するポリオール粘度に依存して或制限範囲内で変動することができ、その際、他の分流は相応して補完的に変動できる。プラントの安全のため更にこの他の分流の導管にも逆止弁を設けることができ、こうすると二酸化炭素含有ポリオールがこの他の分流の導管内を逆流することは確実に回避される。
【００１２】
該ポリオール貯蔵槽からポリオールを運び出す計量ポンプの負担をなお一層軽減するため、該他の（補完的）分流用の分流導管に更に追加の与圧ポンプを設けることができ、こうするとこの与圧ポンプは該静的ミキサーなしに該他のポリオール分流の圧力を該（第一の）ポリオール分流中の二酸化炭素の平衡溶液圧に近い圧力水準に高める。これは該ポリオール用計量ポンプを実質的に圧力差なく稼働させることになる。
【００１３】
以下、本発明の実施の形態につき、図１〜４を参照しながら説明する。図１は本発明の第一の実施例によるポリウレタンフォームの製造装置の模式図である。図２〜４はポリオール分流導管の少しずつ異なる実施形態を示す図である。図５は本発明の別の実施例を示す図である。
【００１４】
図１は、イソシアナート成分２及び二酸化炭素含有ポリオール成分３が計量流として供給される混合装置１を示す。またさらに他の添加剤用の供給管が備えられている。混合装置１の下には減圧素子４が在る。この減圧素子４を通して、混合装置１内で混合されたポリオール反応混合物が溶存二酸化炭素の平衡溶液圧よりも大きな圧力から大気圧へと減圧される際、発泡ポリウレタン反応混合物５が流出する。該ポリオール中ＣＯ2 の平衡溶液圧よりわずかに大きな圧力下に在る二酸化炭素含有ポリオール流３は次のようにして用意される。
【００１５】
計量ポンプ１０、１１、....、１n により、計量ポリオール流Ｐ1 、Ｐ2 、....、Ｐn は処方指定の混合比になるように貯蔵槽（図示せず）から共通導管２０に送られる。導管２０は導管２１及び２２に分岐し、導管２２には与圧ポンプ２３及び静的ミキサー２４が在り、計量液体二酸化炭素流の供給点２５は静的ミキサー２４の直ぐ上流に在る。ポンプ２３は静的ミキサー２４の上流で３０〜７０bar の圧力を与え、ここで二酸化炭素は気化せずに溶液中に移行する。与圧ポンプ２３は、この必要な圧力を静的ミキサー２４の上流に維持するために要するポリオール量を導管２０から取り込む。残余のポリオール量は導管２１を通る。圧力部継手弁６により、導管２６の分流中に溶存するＣＯ2 の平衡溶液圧より大きな圧力が導管２６内に維持されている。
【００１６】
図２ではもう１つ追加の圧力部継手弁７が設けられている。この弁は、該分流中に溶存するＣＯ2 の平衡溶液圧よりわずかに大きな圧力を導管２６内に保持することを可能にする。ここで、静的ミキサー２４の出口の圧力はより大きく保つことができ、混合に必要な圧力を二酸化炭素の供給点２５で維持することができる。
【００１７】
図３では、二酸化炭素含有ポリオールが与圧ポンプ２３に逆流するのを妨げる逆止弁８が分流管２１に設けられている。
【００１８】
図４による本発明の実施例には、計量ポンプ１０、１１、....、１n （図１参照）の負担をさらに軽減する与圧ポンプ９が分流管２１にも設けられている。
【００１９】
図５は、一方では二酸化炭素との混合に、他方ではポリオールのバイパス流に、種々異なるポリオール組成を提供することが可能な本発明の実施例を示す。こうしてポリオールを選択することにより、二酸化炭素と混合するポリオール分流の粘度に影響を及ぼすことが可能となる。この目的のため、ポリオール流Ｐ1 、Ｐ2 、....、Ｐn に各々別途のバイパス導管２１１、２１２、....、２１n を設け、かつさらに付け加えた弁により開閉可能にする。ところで、全図において同じ符号は同じ機械要素を表記する。
【００２０】
本発明の実施態様を述べれば以下のとおりである。
１．  ポリオール及び液体二酸化炭素の混合に必要な圧力の調節と、ポリオール及び二酸化炭素の静的ミキサー内混合と、減圧とにより、溶存二酸化炭素の平衡溶液圧よりわずかに大きな圧力下で計量二酸化炭素含有量を有する計量ポリオール流を用意する方法において、
１基又はそれ以上のポリオール貯蔵槽から１つ又はそれ以上の計量ポリオール流を計量ポンプによって準備し、場合により複数の該ポリオール流からの、ポンプ特性に依存するポリオール分流を共通の与圧ポンプによって二酸化炭素との混合に必要な圧力水準に到達させ、静的ミキサー内で計量二酸化炭素流と混合し、残余ポリオール流及び、場合によりその他のポリオール流と再合流させて減圧することを特徴とする前記方法。
２．  該残余ポリオール流との合流以前に、二酸化炭素を含む該ポリオール分流の圧力を、該ポリオール分流中に溶存する二酸化炭素の平衡溶液圧に近い圧力まで減圧することを特徴とする前記第１項の方法。
３．  該計量ポリオール流を共通導管内で合体させ、この合体ポリオール流からの、ポンプ特性に依存するポリオール分流を必要な圧力水準に到達させ、二酸化炭素と混合した後に該残余ポリオール流と再び合流させることを特徴とする前記第１項又は第２項の方法。
４．  発泡剤として液体二酸化炭素を用い、各々計量されたイソシアナート流と、添加物流と、溶存二酸化炭素を含むポリオール流とを混合装置に供給し、得られた混合物をこの混合装置の排出口で溶存二酸化炭素の平衡溶液圧より大きな圧力から公知の手法で減圧して二酸化炭素を遊離させる、ポリウレタンフォームの製造方法において、前記第１〜３項のうちのいずれか１項の方法によって二酸化炭素を含むポリオール流を用意することを特徴とする前記方法。
５．  イソシアナート、ポリオール、添加物及び液体二酸化炭素の成分用の貯蔵槽と、該ポリオール中に二酸化炭素を溶解するミキサーと、液体二酸化炭素との混合に必要な圧力の調節用の減圧弁と、該成分の混合用の混合装置と、該混合装置の出口の減圧素子と、該成分の該混合装置への給送用及び計量用の設備とを備えると共に、少なくとも計量ポリオールの分流が共通導管に給送され、この共通導管は通過流量非依存型与圧ポンプ、液体二酸化炭素の導入装置及び静的ミキサーを備え、該共通導管及び／又は該共通導管に流入前の各ポリオール導管は与圧ポンプ、導入装置及び静的ミキサーを迂回するバイパスを備える特徴を有するポリウレタンフォームの製造装置。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施例によるポリウレタンフォームの製造装置の模式図である。
【図２】ポリオール分流導管の少し異なる実施形態を示す図である。
【図３】ポリオール分流導管のまた少し異なる実施形態を示す図である。
【図４】ポリオール分流導管のさらにまた少し異なる実施形態を示す図である。
【図５】本発明の別の実施例を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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