ITMI950866A1 - Procedimento e apparecchitura per la preparazione di miscele poliuretaniche schiumabili - Google Patents

Abstract

Un procedimento ed una apparecchiatura per la preparazione di miscele poliuretaniche schiumabili a partire da almeno due componenti chimicamente reattivi. I componenti, con un eventuale agente liquido di pre - espansione, vengono iniettati allo stato liquido, sotto pressione, in una camera di miscelazione che comunica con un condotto di scarico attraverso una camera di forma anulare, lungo la quale il flusso della miscela viene rapidamente smorzato e mantenuto in condizioni laminari.

Description

DESCRIZIONE PER BREVETTO DI INVENZIONE

CAMPO DELL'INVENZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un procedimento e ad un'apparecchiatura per la preparazione di miscele poliuretaniche reattive a partire da almeno due componenti poliuretanici che reagiscono chimicamente tra loro per formare un materiale poliuretanico espanso, secondo cui i componenti fluidi vengono iniettati, in rapporti stechiometricamente dosati, in una camera di miscelazione comunicante con un condotto di scarico, ed in cui il flusso della miscela viene deviato e calmato lungo un percorso di smorzamento che si estende tra la camera di miscelazione ed il condotto di scarico del11apparecchiatura .

La presente invenzione è applicabile nella preparazione di miscele poliuretaniche in generale, ed in particolare alla produzione di schiume poliuretaniche sia liquide che pre-espanse; queste ultime più comunemente dette "frothizzate", sono normalmente ottenute a partire da un poliolo e da un isocianato in presenza di additivi e di un agente di espansione inerte, fortemente basso-bollente, ad esempio CO2 liquida in grado di gassificare alla pressione ed alla temperatura atmosferica, che deve pertanto essere mantenuta allo stato liquido durante la miscelazione, sotto condizioni di elevata pressione.

STATO DELL'ARTE

Tipiche apparecchiature di miscelazione ad alta pressione sono illustrate in numerosi brevetti anteriori, ad esempio nei brevetti US-A- 3.706.515 - US-A-3.975.128 - US-A- 4.332.335 e US-A- 4.440.500.

In generale una apparecchiatura di miscelazione ad alta pressione comprende una camera di miscelazione cilindrica in cui vengono iniettati i componenti chimici reattivi, con gli eventuali additivi, alimentandoli ad alta pressione. I componenti vengono intimamente miscelati tra loro per effetto del violento impatto tra getti opposti, ottenendo una miscela liquida che fuoriesce direttamente dalla camera di miscelazione, o da un condotto di scarico associato o costituente parte della stessa apparecchiatura. Le note disposizioni ad "L" nella camera di miscelazione e del condotto di scarico illustrate in alcuni dei brevetti precedentemente citati, si sono dimostrate particolarmente vantaggiose nella produzione di miscele poliuretaniche liquide, mentre sono risultate del tutto inadatte alla preparazione di miscele frothizzate.

La tecnica della pre-espansione, più comunemente nota con il termine inglese di "frothing", è altresì nota nella produzione di schiume poliuretaniche espanse; secondo questa tecnica, un gas non reattivo, bassobollente, in particolare CO2 quale agente inerte di espansione, viene aggiunto e miscelato allo stato liquido con i componenti poliuretanici reattivi, rilasciando la pressione immediatamente all'uscita della camera di miscelazione per causare una rapida frothizzazione o pre-espansione della miscela poliuretanica sotto forma di una crema molto densa, prima che inizi la reazione chimica tra i componenti e la loro polimerizzazione.

In passato sono stati fatti vari tentativi per impiegare la miscelazione ad alta pressione nella produzione di schiume poliuretaniche pre-espanse con agenti di espansione bassó-bollenti; apparecchiature di questo genere sono descritte ad esempio in US-A-3.184.419, in US-A- 4.115.299 e in US-A- 4.418.041.

Il problema maggiore in un sistema di miscelazione meccanico secondo il brevetto US-A- 3.184.419, riguarda la pulizia del rotore e della camera di miscelazione, pulizia che deve essere necessariamente fatta mediante solventi, con conseguenti rischi di inquinamento dell'ambiente, non più accettabili nei moderni impianti di produzione.

Contrariamente, i brevetti US-A- 4.115.299 e US-A-4.418.041, al fine di ovviare certi inconvenienti, propongono un metodo di pre-schiumatura con la tecnica del "frothing" secondo cui l'agente di espansione viene iniettato a bassa pressione nel condotto di scarico, ad una pressione inferiore di quella teoricamente esistente nella camera di miscelazione. Pertanto, nel caso in cui si impieghi un agente di espansione fortemente bassobollente, quale CC>2, che per essere miscelato in fase liquida richiede una pressione elevata, ad esempio compresa tra 5 e 20 bar, il controllo dell'espansione e l’ottenimento di schiume di qualità, costituiscono un problema non ancora risolto.

Sebbene la tecnica della pre-espansione con gas inerte sia ben nota e sia stata proposta anche con apparecchiature di miscelazione ad alta pressione, fino ad ora non è stato possibile attuarla con successo, in particolare nella produzione di articoli stampati, per l'impossibilità pratica di ottenere un adeguato controllo nel rilascio del propellente durante la fase di preespansione.

Sarebbe pertanto desiderabile disporre di un procedimento e di una apparecchiatura di miscelazione ad alta pressione particolarmente adatti per l'impiego con la tecnica della pre-espanaione, che consentano un rapido acquietamento della miscela, nonché presentino una struttura semplice con caratteristiche autopulenti, particolarmente adatti per la produzione di pezzi stampati, con cicli di lavoro fortemente ripetitivi ed estremamente brevi.

Esigenza comune nella produzione di miscele poliuretaniche o pre-espanse è dunque quella di disporre di apparecchiature di miscelazione in grado di erogare in modo dolce, mantenendo un flusso laminare della miscela ad una bassa velocità, tale da evitare spruzzi di miscela mentre questa viene erogata, ovvero tale da evitare la formazione di bolle e di difetti nella struttura cellulare della stessa schiuma poliuretanica prodotta.

Nella preparazione di miscele poliuretaniche con le tradizionali teste di miscelazione ad alta pressione si è quindi costretti ad allungare notevolmente il percorso della miscela al fine di ricercare possibili condizioni di flusso laminare, senza tuttavia risolvere compietamente e in modo adeguato il problema della stabilizzazione e dell’acquietamento della miscela stessa. Inoltre, un prolungamento eccessivo ad esempio del condotto di scarico, che orientativamente deve essere pari o superiore a cinque volte il suo diametro, comporta ulteriori problemi di ingombro e di peso del1'apparecchiatura.

Nel tentativo di risolvere questi problemi, si è cercato di operare con differenti configurazioni dell'apparecchiatura di miscelazione; ad esempio nei brevetti EP- A 0 070 486 ed US-A 5.277.567 è stato proposto di deviare e di stabilizzare parzialmente il flusso della miscela prevedendo un condotto cilindrico tra l'uscita della camera di miscelazione ed un lato di entrata del condotto di scarico dell’apparecchiatura.

In particolare, il brevetto EP-A- 0070 486 mostra l'uso di un organo di strozzamento all'uscita della camera di miscelazione, in combinazione con una corta camera intermedia disposta tangenzialmente su un lato del condotto di scarico, per generare un moto di rotazione nella miscela all'immissione nel condotto di scarico; tale soluzione piuttosto che ad acquietare la miscela tende ad introdurre ulteriori cause di turbolenza; inoltre, il condotto cilindrico intermedio risulta di lunghezza estremamente limitata in rapporto al suo diametro, ed è inadatto a fornire un flusso laminare o a controllare il rilascio di un agente di pre-espansione.

Diversamente, il brevetto US-A- 5.277.567, propone una semplice disposizione a Z delle camere e del condotto di scarico, in assenza di qualsiasi organo di strozzamento, con lo scopo specifico di fornire una apparecchiatura per il rivestimento con vernice degli oggetti stampati, direttamente all'interno dello stesso stampo di formatura. In particolare questo secondo brevetto ritiene negativo effettuare lo strozzamento dell'uscita della camera di miscelazione che pertanto dovrebbe essere evitato.

In base a precedenti esperienze, si ritiene dunque che una semplice configurazione ad L o a Z del percorso del flusso, in apparecchiature di miscelazione ad alta pressione, nelle quali lo strozzamento della camera di miscelazione introduce ulteriori cause di turbolenza concentrata, non consentono di ottenere condizioni di sufficiente stabilizzazione del flusso; pertanto, nel caso di miscele frothizzate, l'agente di espansione tenderebbe a gassificare rapidamente causando una proiezione all'esterno di una miscela ancora allo stato liquido con conseguente forte perdita dello stesso agente di espansione; i vantaggi della tecnica della preespansione verrebbero in questo modo vanificati.

SCOPI E RIASSUNTO DELL'INVENZIONE

Scopo principale della presente invenzione è di fornire un procedimento ed una apparecchiatura di miscelazione ad alta pressione, per la preparazione sia di miscele poliuretaniche liquide che pre-espanse, che forniscano condizioni ottimali di miscelazione e di flusso laminare della miscela, per una sua erogazione in modo dolce ed a bassa velocità consentendo una sostanziale riduzione di ingombro e di peso dell'apparecchiatura stessa.

Un ulteriore scopo dell'invenzione è di fornire un procedimento ed un'apparecchiatura come sopra riferito, particolarmente adatti nella preparazione di miscele poliuretaniche pre-espanse secondo la nota tecnica del frothing, mediante i quali sia possibile controllare sia le condizioni di miscelazione dell'agente di espansione, che la fase di pre-espansione della stessa miscela rendendo una simile apparecchiatura adatta in particolare nella produzione di articoli stampati.

Un ulteriore scopo dell'invenzione è di fornire un'apparecchiatura di miscelazione ad alta pressione che sia costruttivamente semplice, poco ingombrante, di peso limitato e che nello stesso tempo sia del tipo autopulente.

Dopo vari tentativi si è compreso che, al fine di migliorare le condizioni di smorzamento della miscela e di conseguire gli scopi della presente invenzione, occorreva ricercare una diversa configurazione della camera intermedia di smorzamento che collega la camera di miscelazione con il condotto di scarico in modo da ottenere un rapido abbattimento dell'energia cinetica nella miscela che fuoriesce dalla camera di miscelazione, in uno spazio molto breve, impedendo che la stessa miscela fuoriesca con velocità ritenute ancora troppo elevate .

Secondo la presente invenzione, è stato possibile ottenere quanto sopra mediante un procedimento ed una apparecchiatura per la preparazione di miscele poliuretaniche, aventi le caratteristiche delle rivendicazioni principali. In particolare un buon smorzamento dell'energia cinetica, e buone condizioni di flusso laminare, con velocità della miscela notevolmente al di sotto di quelle critiche di turbolenza, oltre ad una sostanziale riduzione degli ingombri e dei pesi dell'apparecchiatura, sono ottenute convogliando la miscela lungo un percorso anulare che si sviluppa tra l'uscita della camera di miscelazione ed un lato di entrata del condotto di scarico dell'apparecchiatura. Vantaggiosamente il percorso di smorzamento della miscela, deve essere sotto forma di una camera anulare di piccolo volume, paragonabile a quello della camera di miscelazione, vale a dire deve avere un diametro esterno della camera pari o di poco superiore a quello della camera di miscelazione, ed uno spessore ridotto, dell'ordine di qualche millimetro, in modo che lo smorzamento della miscela avvenga in un breve tratto comparativamente minore a quello richiesto per una camera tubolare avente identica area della sua sezione trasversale. In questo modo, si riducono considerevolmente le dimensioni ed il peso dell'intera apparecchiatura mantenendo condizioni di miscelazione e di smorzamento ottimali ed una erogazione dolce della miscela ad una velocità sostanzialmente bassa e lontana dalle condizioni critiche di turbolenza. Inoltre, nel caso di una miscela poliuretanica frothizzabile, l'uso di una camera anulare di smorzamento di piccolo volume e di lunghezza estremamente limitata, fa sì che i tempi di percorrenza siano estremamente brevi o quasi istantanei, assicurando in questo modo che il rilascio dell'agente liquido di espansione avvenga successivamente, nel largo condotto di scarico, con la miscela completamente smorzata.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

Il procedimento e l'apparecchiatura secondo la presente invenzione, nonché forme specifiche ed applicazioni particolari delle stesse, verranno maggiormente descritte qui di seguito, con riferimento ai disegni allegati, in cui:

Fig. 1 è una sezione longitudinale di una apparecchiatura di miscelazione incorporante le caratteristiche fondamentali della presente invenzione; particolarmente adatta nella preparazione di miscele poliuretaniche preespanse;

Fig. 2 è una sezione trasversale secondo la linea 2-2 di figura 1;

Figg. 3 e 4 sono schemi illustrativi di un possibile sistema di comando sequenziale degli attuatori idraulici dell'apparecchiatura di figura 1.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL'INVENZIONE

Come mostrato, l'apparecchiatura presenta un corpo 10 formato in più pezzi, comprendente una piccola camera di miscelazione 11 di forma cilindrica e di lunghezza molto corta, ad esempio pari o inferiore a 2-2,5 diametri, nella quale vengono iniettati sotto pressione almeno due componenti poliuretanici reattivi mediante rispettivi ugelli di iniezione 12, 13 collegati ad un rispettivo serbatoio 14, 15 di stoccaggio del componente, mediante una pompa di alimentazione 16, 17. Internamente alla camera di miscelazione 11 scorre una spina di pulizia 18 collegata al pistone 19 di un cilindro idraulico di comando 20, le cui posizioni di apertura o di chiusura della camera di miscelazione 11 e degli ugelli, possono essere controllate mediante un sensore collegato ad una unità di controllo (non mostrata) dell'intera apparecchiatura .

La spina di pulizia 18, in modo di per sé noto, presenta due cave laterali 22, 23 per il riciclo dei componenti ai serbatoi 14 e 15 mediante rispettivi condotti 24, 25.

La camera di miscelazione 11 comunica con un condotto di scarico laterale 26 parallelo o differentemente orientato rispetto all'asse longitudinale della stessa camera di miscelazione, attraverso una camera intermedia di smorzamento 27 sotto forma di una camera anulare che si prolunga dall’uscita della camera di miscelazione 11, verso un lato di entrata del condotto di scarico 26.

Come chiaramente mostrato in figura 1, l'asse longitudinale della camera anulare 27 forma un angolo di 90" sia con l'asse longitudinale della camera di miscelazione 11, che con l'asse longitudinale del condotto di scarico 26; più in generale, gli assi longitudinali della camera di miscelazione 11, della camera intermedia di smorzamento 27 e del condotto di scarico 26 possono formare un qualsiasi angolo fra loro, ovvero possono presentare un qualsiasi orientamento idoneo a causare una doppia deviazione del flusso della miscela poliuretanica che lascia la camera di miscelazione 11 e che attraverso la camera anulare 27 viene smorzata in breve spazio e convogliata nel condotto di scarico 26.

Sempre con riferimento alla figura 1, si noti inoltre che longitudinalmente al condotto di scarico 26 scorre una seconda spina di pulizia 28 coliegata al pistone 29 di un secondo cilindro idraulico 30 con il quale si può comandare lo scorrimento della spina di pulizia 28 tra una posizione avanzata in cui chiude lo sbocco della camera anulare 27 e lo stesso condotto di scarico 26, ed una posizione arretrata in cui l'estremità della spina 28 può disporsi in posizione arretrata rispetto allo sbocco in camera 27 in modo da formare una zona morta 31, ovvero arrestarsi nella posizione tratteggiata in cui l'estremità della spina 28 si dispone tangente o a filo della camera intermedia 27. In tutti i casi, il condotto di scarico 26 presenta un diametro considerevolmente maggiore di quello della camera di smorzamento 27 e della camera di miscelazione 11, nonché una lunghezza comparativamente ridotta dell'ordine di qualche diametro.

Come inizialmente detto, l'aspetto particolarmente innovativo della presente invenzione risiede nell'uso di una camera di smorzamento anulare corta e di piccolo volume, in posizione intermedia tra la camera di miscelazione 11 e il condotto di scarico 26 dell'apparecchiatura, che nel loro complesso definiscono una sorta di percorso a "Z" dimostratosi particolarmente idoneo a consentire un efficace smorzamento dell'energia cinetica e dei moti vorticosi nella miscela poliuretanica che fluisce verso l'uscita del condotto di scarico 26.

L'uso di una camera intermedia anulare per lo smorzamento del flusso vorticoso della miscela, costituisce l'elemento che principalmente caratterizza il metodo dell'apparecchiatura secondo la presente invenzione in quanto concorre a ridurre le dimensioni di ingombro ed il peso dell'intera apparecchiatura. Occorre tuttavia che l'apparecchiatura nel suo complesso risulti autopulente, ovvero per applicazioni particolari consenta anche un parziale strozzamento dell'apertura di uscita della camera di miscelazione.

Ciò può essere ottenuto, come mostrato nell'esempio di figura 1, mediante una spina fissa 32 che si prolunga longitudinalmente in un foro 27' di guida di un organo tubolare 33 di pulizia della camera anulare 27; la spina 32 presenta pertanto un diametro inferiore a quello del foro 27' in modo che, nel loro complesso, definiscono la parete periferica interna, rispettivamente la parete periferica esterna che delimitano il condotto anulare 27. La spina 32 si prolunga oltre la camera di miscelazione 11, fino al condotto di scarico 26 nel quale si apre la camera anulare di smorzamento 27.

La spina fissa 32 è disposta coassialmente in uno stelo tubolare 33 costituente un organo di pulizia per la camera anulare 27 scorrevole nel foro di guida 27'; lo stelo tubolare 33 è collegato ad un pistone 34 di un cilindro idraulico di comando 35 che muove lo stelo 33 tra una posizione arretrata nella quale libera totalmente, o strozza parzialmente l'apertura 38 di uscita della camera di miscelazione 11, ed una posizione avanzata in cui lo stelo tubolare 33 chiude sia la camera di miscelazione 11 che la camera anulare 27 rispetto al condotto di scarico 26. La spina fissa 32 attraversa a tenuta il pistone 34 del cilindro di comando 35 fissandosi alla parete posteriore di quest'ultimo.

Con 36 in figura 1 è stato infine rappresentato un mezzo di regolazione della corsa del pistone 34 che può essere facoltativamente previsto per regolare l'ampiezza dello strozzamento 38 dell'uscita della camera di miscelazione 11 verso la camera intermedia di smorzamento 27.

Il modo di funzionare di un'apparecchiatura di miscelazione secondo l’invenzione risulta essere sostanzialmente il seguente: si supponga che i tre cilindri idraulici di comando siano collegati ad una sorgente di olio in pressione ed alimentati in sequenza in modo che prima venga aperto il condotto di scarico 26, quindi la camera intermedia 27 e successivamente la camera di miscelazione 11 assumendo la posizione di figura 1; l'arretramento parziale o totale dello stelo cavo 33 e la conseguente formazione dello strozzamento 38, dipenderà da specifiche condizioni operative e di impiego richieste per l'apparecchiatura.

Si supponga altresì di dover produrre una schiuma poliuretanica pre-espansa, miscelando i componenti poliuretanici reattivi con un agente di espansione basso-bollente, di tipo inerte, ad esempio CO2 nella quantità tra 1 e 10% in peso di uno dei componenti poliuretanici, sotto forte pressione per mantenere la CO2 in forma liquida durante la miscelazione stessa, regolando opportunamente lo strozzamento 38 mediante il dispositivo 36 di regolazione della corsa del pistone 34. In queste condizioni, i componenti poliuretanici allo stato liquido, unitamente alla CO2 vengono alimentati da rispettivi serbatoi 14, 15 ed iniettati, secondo rapporti stechiometricamente prefissati, nella camera di miscelazione 11 dove i due getti scontrandosi generano una intensa miscelazione. La miscela reattiva, resa fortemente turbolenta per l'intensa miscelazione, fuoriesce dalla strozzatura 38 e percorre l’intera camera anulare 27 dove subisce un forte effetto di smorzamento del suo moto vorticoso ed una sostanziale riduzione della sua velocità sia per il ridotto spessore della camera 27, che per l'effetto delle doppie pareti che delimitano la camera anulare stessa; in questo modo si riduce il moto vorticoso e la velocità della miscela in un brevissimo spazio di lunghezza valutabile a circa la metà o inferiore a quello che normalmente sarebbe richiesto in una apparecchiatura tradizionale per conseguire un analogo effetto di smorzamento mediante un condotto tubolare.

La miscela fortemente smorzata ed in condizioni di flusso laminare, dalla camera anulare 27 sbocca nel largo condotto di scarico 26 dove si espande, prima che inizi la reazione chimica tra i componenti poliuretanici, per effetto del graduale rilascio della CO2 liquida contenuta nella stessa miscela. Data la ridotta velocità della miscela che dalla camera anulare 27 entra nel condotto di scarico 26, anche la lunghezza di quest'ultimo può essere mantenuta comparativamente ridotta rispetto ad una apparecchiatura tradizionale.

La miscela in fase di pre-espansione percorre il breve condotto di scarico 26 mantenendo una condizione di regime laminare, per poi essere dolcemente erogata in uno stampo aperto, o in uno stampo chiuso, ovvero su un supporto di qualsiasi natura senza causare spruzzi, o comportare formazione di bolle o di cavità nella struttura cellulare del materiale poliuretanico così ottenuto.

Da prove svolte si è constatato che, strozzando adeguatamente l'uscita della camera di miscelazione 11, causando una doppia deviazione del flusso della miscela mediante l'adozione di una camera anulare 27 in posizione intermedia tra la camera di miscelazione 11 ed il condotto di scarico 26, subito dopo lo strozzamento 38, nella camera di smorzamento 27 si produce una piccola perdita di carico ed una leggera contropressione che vantaggiosamente concorre a ritardare il rilascio della CC>2 e a mantenere la miscela in una fase sostanzialmente liquida, consentendo in questo modo il graduale rilascio dell'agente di espansione mentre la miscela fluisce nel condotto di scarico 26. In questo modo si abbatte il più possibile qualsiasi turbolenza presente nella miscela, mantenendo una sua velocità sostanzialmente bassa.

Si è altresì constatato in certi casi che la presenza di una zona morta 31 all'estremità posteriore del condotto di scarico 26, allo sbocco della camera, tende a smorzare ulteriormente il flusso della miscela, con il risultato di migliorare la qualità della schiuma prodotta, e conseguente miglior sfruttamento dell'agente di espansione. La schiuma prodotta, aveva infatti una densità comparativamente minore di quella ottenuta con un'apparecchiatura di configurazione tradizionale; si è ottenuto altresì una riduzione di circa il 15-20% del consumo di agente di pre-espansione. Ciò può essere spiegato col fatto che la miscela perveniva nel condotto di scarico 26 sostanzialmente priva di turbolenza e che l'eventuale presenza della zona morta 31, eliminando l'effetto della parete rigida in corrispondenza della derivazione del flusso presente nelle teste precedentemente note, migliora ulteriormente la stabilizzazione della miscela in una zona critica di deviazione del flusso .

Sono state fatte delle prove ottenendo buoni risultati sia nella produzione di miscele poliuretaniche liquide, che pre-espanse.

ESEMPIO I

Nella produzione di schiume poliuretaniche pre-espanse si è operato con una apparecchiatura secondo l'esempio di figura 1, avente le seguenti caratteristiche:

la camera di miscelazione 11 aveva un diametro di 12 mm ed una lunghezza sostanzialmente corrispondente; la camera anulare 27 aveva una lunghezza di circa 20 mm, calcolata a partire dallo strozzamento 38, uno spessore di circa 3 mm, con un diametro della parete esterna della camera anulare sostanzialmente pari o di poco superiore a quello della camera di miscelazione. Per contro il condotto di scarico 26 aveva un diametro di circa 30 mm ed una lunghezza massima pari al doppio del diametro stesso.

E' stato usata una miscela di componenti poliuretanici aventi una formulazione tradizionale, impiegando CC>2 liquida come agente di espansione, in quantità di 5 parti in peso sul poliolo della miscela reattiva.

Le pompe 16 e 17 erano state impostate per una portata complessiva dell'apparecchiatura di 400 gr al secondo .

Si è infine provveduto a regolare lo strozzamento 38 fino ad ottenere in uscita un flusso omogeneo di una miscela pre-espansa e ben frothizzata, che veniva depositata in modo dolce e regolare nella cavità di uno stampo. La miscelazione nella camera 11 avveniva ad una pressione di circa 17 bar, misurando una pressione di circa 1,5 bar nella camera anulare 27, in prossimità dello strozzamento 38.

La schiuma ottenuta aveva una densità di circa 27 kg/m-^, presentava una struttura delle celle fine ed omogenea, priva di grosse cavità. La qualità della schiuma veniva giudicata commercialmente accettabile. Si è infine proceduto ripetendo la stessa prova arretrando maggiormente la spina di pulizia 28 in modo da creare una adeguata zona morta 31.

La miscela pre-espansa fuoriusciva ancora in modo molto dolce e controllato come nell'esempio precedente, ottenendo in questo caso una schiuma di qualità migliorata avente una densità leggermente inferiore.

Al termine delle varie prove, l'apparecchiatura poteva essere rapidamente e facilmente pulita espellendo la miscela residua semplicemente facendo avanzare nella giusta sequenza i tre organi di pulizia 18, 33 e 28, mediante i rispettivi cilindri idraulici di comando.

ESEMPIO II

Le prove sono state ripetute con le stesse modalità dell'esempio precedente e con la stessa apparecchiatura di figura 1 predisposta per la preparazione di una miscela poliuretanica liquida, priva di agente di preespansione. In particolare, la camera di miscelazione e la camera anulare di smorzamento presentavano le stesse dimensioni dell'esempio precedente, mentre il diametro del condotto di scarico 26 era stato ridotto a 18 mm per una lunghezza sempre di 60 mm. Se si tiene conto che in una apparecchiatura tradizionale, a parità di diametri della camera intermedia e del condotto di scarico, per avere un accettabile effetto di smorzamento si sarebbe dovuto operare con lunghezze della stessa camera più che doppie di quelle dell'apparecchiatura secondo la presente invenzione, risultano evidenti i vantaggi di ingombro e di peso, conseguentemente anche di ordine funzionale, che in questo modo sono stati conseguiti.

A conclusione delle prove svolte si è dunque constatato che la presenza di una camera di forma anulare, intermedia tra la camera di miscelazione ed il condotto di scarico, rispetto alle configurazioni tradizionali delle apparecchiature di questo tipo, ha consentito di ottenere una miscela omogenea, priva di turbolenza che fuoriusciva in modo dolce con un flusso laminare dal condotto di scarico, sia nel caso di miscele poliuretaniche liquide, che frothizzate.

L'uso di una camera anulare intermedia tra la camera di miscelazione ed il condotto di scarico, ha altresì consentito di ridurre sostanzialmente il percorso necessario per ottenere un considerevole abbattimento dei moti vorticosi nella miscela, ed una sostanziale riduzione della velocità che in questo modo si è potuto mantenere ad un valore molto basso, di circa 5-10 metri/secondo, di molto minore del valore critico della velocità di flusso in regime di moto turbolento.

Le figure 3 e 4 dei disegni allegati mostrano un'ulteriore caratteristica aggiuntiva che consente di semplificare la parte di comando dell'apparecchiatura secondo 1’invenzione.

Come precedentemente detto, i tre cilindri idraulici 20, 30 e 35 devono essere opportunamente comandati nella giusta sequenza sia per aprire la camera di miscelazione 11, la camera di smorzamento 27 ed il condotto di scarico 26, che per interrompere il flusso della miscela, effettuando contemporaneamente una azione di pulizia delle due camere e dello stesso condotto di scarico; ciò si ottiene alimentando olio in pressione nelle camere dei cilindri/ secondo la sequenza desiderata. Il controllo delle sequenze operative può essere fatto con qualsiasi mezzo idoneo, ad esempio predisponendo ciascun cilindro idraulico di un opportuno sensore, ad esempio un interruttore di prossimità 40, 41 e 42 i cui segnali sono inviati ad una unità elettronica di controllo dell'intera apparecchiatura.

Le figure 3 e 4 mostrano una soluzione secondo cui due dei cilindri idraulici di comando, in particolare il cilindro 30 della spina di pulizia del condotto di scarico 26, ed il cilindro 35 dell'organo di pulizia della camera anulare 27, contemporaneamente alla funzione di apertura e di chiusura dell'apparecchiatura, svolgono anche la funzione aggiuntiva di valvola sequenziale per l'alimentazione dell'olio in pressione; in questo modo è possibile semplificare la parte di comando dell'apparecchiatura, riducendo ulteriormente gli ingombri ed il suo peso.

Come si può notare, il cilindro 30 che comanda la spina di pulizia 28, presenta delle luci di ammissione e di scarico dell'olio 43, 44 ad entrambe le estremità; inoltre, in una posizione intermedia opportunamente calcolata, prevede una terza luce di ammissione e di scarico 45 che viene chiusa dal pistone 29 nella posizione totalmente avanzata del pistone stesso, come mostrato in figura 3, ovvero viene aperta nella posizione arretrata, come mostrato in figura 4. Diversamente, l'altro cilindro idraulico 35, che deve essere azionato in ritardo durante l'apertura, ed in anticipo durante la chiusura dell’apparecchiatura di miscelazione, oltre alle luci di afflusso e di scarico 46 e 47 previste alle due estremità del cilindro, presenta una terza luce intermedia 48 che, diversamente dall'altro cilindro, risulta aperta nella posizione avanzata e chiusa nella posizione arretrata del pistone 34.

Contemporaneamente, la luce posteriore 44 del cilindro idraulico 30 è collegata tramite un condotto 49 con la luce intermedia 48 dell'altro cilindro 35, mentre la luce anteriore 46 di quest'ultimo a sua volta è collegata, tramite il condotto 50, con la luce intermedia 45 del cilindro 30. In questo modo è possibile ottenere una corretta alimentazione sequenziale del fluido in pressione ai due cilindri, mediante l'azione valvolare dei cilindri stessi.

Ciò è mostrato dalle figure 3, 4; infatti, alimentando olio in pressione alla luce di entrata 43 del cilindro 30, il pistone 29 arretra gradualmente mantenendo la luce intermedia 45 chiusa fintanto che non sarà arrivato nella posizione arretrata di figura 4. Nel contempo l'olio contenuto nella camera posteriore del cilindro 30, fluirà attraverso la luce posteriore 44, il condotto 49, la luce intermedia 48, la camera posteriore del secondo cilindro 35, e la sua luce posteriore 47, verso il lato di scarico della sorgente del fluido in pressione.

Quando il pistone 29 del cilindro 30 è completamente arretrato e scopre la luce intermedia 45, l'olio in pressione entrando dalla luce 43 potrà fluire, attraverso la camera anteriore dello stesso cilindro, la luce intermedia 45 ed il condotto 50, verso la luce anteriore 46 per alimentare olio nella camera anteriore del cilindro 35. Non appena il suo pistone 34 si muove per arretrare, chiude la luce intermedia 48 impedendo che olio in pressione venga fatto ritornare al cilindro 30; contemporaneamente l'olio in pressione esistente nella camera posteriore del cilindro 35 verrà mandato allo scarico attraverso la luce 47; la condizione finale è rappresentata dalla figura 4. Ovviamente, invertendo la direzione di alimentazione dell'olio in pressione, si invertirà la sequenza operativa dei due cilindri idraulici di comando.

Claims (18)

1. R IV EN D I CA Z IO N I 1. Procedimento per la preparazione di una miscela poliuretanica a partire da almeno due componenti fluidi che reagiscono chimicamente tra loro per formare un materiale poliuretanico espanso, secondo cui i componenti chimici reattivi vengono iniettati con rapporti stechiometrici prefissati in una camera di miscelazione comunicante con un condotto di scarico, ed in cui il flusso della miscela viene strozzato e calmato deviandolo lungo un percorso ad angolo compreso tra la camera di miscelazione ed il condotto di scarico, caratterizzato dal fatto che la miscela poliuretanica, successivamente all'uscita della camera di miscelazione, viene smorzata e mantenuta in condizione di flusso laminare e la sua velocità viene corrispondentemente ridotta, facendola fluire lungo un percorso anulare compreso tra l'uscita della camera di miscelazione ed un lato di entrata del condotto di scarico suddetto.
2. 2. Procedimento secondo la rivendicazione 1, in particolare per la preparazione di una miscela poliuretanica pre-espansa, in cui i componenti poliuretanici vengono miscelati tra loro e con un agente di espansione basso-bollente ad una pressione di miscelazione sufficiente a mantenere l'agente di espansione allo stato liquido, ed in cui il flusso della miscela viene strozzato all'uscita della camera di miscelazione, caratterizzato dal fatto di causare nella camera anulare di smorzamento, a partire dall'uscita dalla camera di miscelazione, una perdita di carico ed una contropressione, nella detta camera anulare di smorzamento, di valore sufficiente e mantenere la miscela in uno stato liquido ed a rilasciare gradualmente l'agente di espansione allo sbocco di detta camera anulare di smorzamento e lungo il condotto di scarico suddetto.
3. 3. Procedimento secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detto agente di preespansione comprende biossido di carbonio in quantità tra Γ1 e il 10% in peso di uno dei componenti poliuretanici.
4. 4. Procedimento secondo la rivendicazione 1, ulteriormente caratterizzato dal fatto di formare una zona morta di accumulo della miscela poliuretanica nel condotto di scarico, in corrispondenza dello sbocco della camera anulare di smorzamento.
5. 5. Procedimento secondò la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detta zona morta di accumulo della miscela viene formata in corrispondenza della deviazione del flusso tra detta camera intermedia di smorzamento ed il condotto di scarico della miscela.
6. 6. Apparecchiatura di miscelazione per la preparazione di una miscela poliuretanica a partire da almeno due componenti fluidi che reagiscono chimicamente tra loro per formare un materiale poliuretanico espanso, l'apparecchiatura comprendendo una camera di miscelazione che comunica con un condotto di scarico attraverso un percorso intermedio che forma un angolo con la camera di miscelazione, rispettivamente con il condotto di scarico suddetto, ed in cui sono previsti organi di pulizia scorrevoli nella camera di miscelazione, nel condotto intermedio di smorzamento, e nel condotto di scarico della miscela, detti organi di pulizia essendo mossi in sequenza tra una posizione avanzata ed una posizione arretrata mediante rispettivi attuatori idraulici di comando, caratterizzata dal fatto che detto percorso intermedio è provvisto di mezzi di smorzamento della miscela comprendenti una camera di forma anulare.
7. 7. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 6, caratterizzata dal fatto che detta camera anulare di smorzamento si estende linearmente tra l'uscita della camera di miscelazione ed un lato di entrata del condotto di scarico della miscela.
8. 8. Apparecchiatura secondo la rivendicazione precedente, caratterizzata dal fatto che detto condotto di scarico presenta un diametro maggiore del diametro della camera anulare intermedia, rispettivamente della camera di miscelazione.
9. 9. Apparecchiatura secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detta camera intermedia e/o detto condotto di scarico della miscela presentano una lunghezza pari o inferiore a 3,5 volte il loro diametro.
10. 10. Apparecchiatura secondo le rivendicazioni precedenti, in particolare per la produzione di schiume poliuretaniche pre-espanse, secondo cui un agente di espansione inerte viene miscelato allo stato liquido in condizioni di pressione controllate, caratterizzata dal fatto di prevedere mezzi di generazione di una contropressione in prossimità dell'uscita della camera di miscelazione, nella camera di smorzamento anulare, detti mezzi di generazione della contropressione comprendendo un collegamento ad angolo di deviazione del flusso della miscela tra detta camera di miscelazione e detta camera anulare di smorzamento, rispettivamente tra detta camera anulare intermedia ed il condotto di scarico della miscela.
11. 11. Apparecchiatura secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto di comprendere una zona morta di accumulo della miscela in corrispondenza dello sbocco della camera anulare nel condotto di scarico della miscela.
12. 12. Apparecchiatura secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che detta zona morta di accumulo della miscela è disposta coassialmente al condotto di scarico, nel foro di guida dell'organo di pulizia, essendo chiusa posteriormente da una disposizione arretrata dell'estremità di detto organo di pulizia, rispetto allo sbocco della camera intermedia di smorzamento .
13. 13. Apparecchiatura secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto di comprendere mezzi di strozzamento dell’uscita della camera di miscelazione.
14. 14. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 13, caratterizzata dal fatto che detti mezzi di strozzamento comprendono detto organo di pulizia della camera anulare di smorzamento.
15. 15. Apparecchiatura secondo le rivendicazioni precedenti in cui l'attuatore idraulico dell'organo di pulizia della camera anulare di smorzamento comprende un pistone di comando mobile alternativamente tra una posizione avanzata in cui detto organo di pulizia chiude l'uscita della camera di miscelazione, ed una posizione arretrata in cui detto organo di pulizia apre parzialmente l'uscita della camera di miscelazione, caratterizzata dal fatto di comprendere mezzi di arresto regolabili definenti la posizione arretrata di detto pistone di comando, per variare l'apertura di strozzamento all'uscita della camera di miscelazione.
16. 16. Apparecchiatura secondo una. qualsiasi rivendicazione precedente, caratterizzata dal fatto che detta camera anulare di smorzamento è delimitata da una spina cilindrica fissa di diametro ridotto, che si prolunga nel foro di guida dell'organo di pulizia scorrevole nella stessa camera intermedia di smorzamento e dal fatto che detto organo di pulizia è sotto forma di un elemento tubolare scorrevole nel foro di guida, concentricamente attorno a detta spina fissa di diametro ridotto.
17. 17. Apparecchiatura secondo la rivendicazione 16, caratterizzata dal fatto che la detta spina fissa che delimita la camera anulare di smorzamento, si prolunga a tenuta attraverso il pistone di comando dell'organo tubolare di pulizia suddetto.
18. 18. Apparecchiatura secondo una qualsiasi rivendicazione precedente, in cui gli attuatori dell'organo di pulizia del condotto di scarico, rispettivamente della camera anulare di smorzamento comprendono un cilindro idraulico il cui pistone è mobile tra una posizione avanzata ed una posizione arretrata, ed in cui detti cilindri idraulici comprendono alle loro estremità luci di alimentazione e di scarico del fluido in pressione, selettivamente collegabili ad una sorgente di fluido in pressione, caratterizzata dal fatto che un condotto di collegamento è previsto tra una luce intermedia di un cilindro e la luce anteriore dell'altro cilindro rispettivamente una luce intermedia di quest'ultimo e la luce posteriore del cilindro precedente, e dal fatto che la luce intermedia di ciascun cilindro è chiusa selettivamente ed alternativamente dal rispettivo pistone.