Polyurethan Mischprozess

Polyurethan, auch PU oder PUR genannt, ist ein Schaumkunststoff, der vielfältige Anwendungsmöglichkeiten bietet. Der Schaum bildet sich aufgrund einer chemischen Reaktion, bei der Isocyanat und Polyol, sowie ein Treibmittel miteinander vermischt werden. Die Reaktion setzt unmittelbar nach der Vermischung ein und bildet so den Schaumkunststoff. Je nach Verwendungszweck wird der Schaum in Blöcken oder Platten eingesetzt, die anschließend in Form gebracht werden. 

 

 

Der Mischprozess ist eine der Standardanwendungen in der chemischen Industrie. Zwei oder mehrere Stoffe sollen durch das Mischen reagieren und so einen neuen Stoff bilden. Beispielhaft ist hier die Polyurethansynthese aus den Ausgangschemikalien Isocyanat und Polyol skizziert. Für eine hohe und gleichbleibende Produktqualität ist es von großer Bedeutung, dass beide Ausgangsstoffe genau und reproduzierbar in den Mischkopf zudosiert werden.

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Isocyanatpumpe

Bei Isocyananten handelt es sich um hochreaktive Ester der Isocyansäure. Aus ihnen werden unter Zugabe von Alkoholen durch eine Polyadditionsreaktion Polyurethane hergestellt. Die Werkstoffe und die Ausführung der CHEM-Pumpe sind deshalb speziell auf diese Anwendung abgestimmt.

So werden bei dieser Anwendung aufgrund der niedrigen Viskosität der Isocyanate Gleitlager und die Zahnradwellen aus reib- und verschleißarmen Werkstoffpaarungen eingesetzt. Durch spezielle Edelstähle als Gehäusewerkstoff können Wirkungsgradverbesserungen auch bei Betriebstemperaturen oberhalb der Umgebungstemperatur, sowie enge Spiele realisiert werden.

Die Toxizität der Isocyanate erfordert die Ausführung der Pumpe mit einer technisch dichten Wellendichtung entsprechend TA Luft. Bevorzugt kommen hermetisch dichte Magnetkupplungen zum Einsatz, aber auch der Einsatz von gesperrten Gleitringdichtungen ist möglich.

Betriebsparameter

Pumpentyp
CHEM 2,78
Durchsatz l/min
0,2 bis 2
Mögliche Dichtungen für diesen Anwendungsfall
Magnetkupplung oder doppelt gesperrte Gleitringdichtung
Beheizung
hydraulisch sofern erforderlich oder gewünscht

Prozessaufbau

  • Dosierpumpe
  • Isocyanat Vorlagebehälter
  • Volumenstromzähler
  • Mischkopf
  • Leitstand

  • Dosierpumpe

    Die Dosierpumpe der CHEM Baureihe ist dafür verantwortlich die exakte, benötigte Menge Isocyanat in zum Mischkopfzu fördern. Das Isocyanat lagert im Vorlagenbehälter.

  • Isocyanat Vorlagebehälter

    Der Vorlagenbehälter muss absolut sauber und Luftdicht sein. Isocyanate sind hoch reaktiv und können bei Kontakt mit Luft, Wasser oder anderen Stoffen in kürzester Zeit ihren Aggregatzustand ändern. Die Reaktion kann sich in Form von Belagbildung, Vergelung oder Verdickung oder Verklumpung äussern. Diese verursachen dann Probleme im weiteren Prozessverlauf.

  • Volumenstromzähler

    Die Pumpe ist an einen Volumenstromzähler gekoppelt, über den die Pumpe bzw. der Motor exakt eingeregelt wird. Im Mischprozess ist es äusserst wichtig, dass das exakte Mischungsverhältnis der beiden Komponenten eingehalten wird.

  • Mischkopf

    Im Mischkopf werden die beiden Komponenten zu zuvor definierten Teilen miteinander vermengt und dadurch die gewünschte Reaktion eingeleitet. In diesem Fall führt die Vermischung von Isocyanat und Polyol zur Bildung von PUR, einem Schaumkunststoff.

  • Leitstand

    Über den Leitstand wird der komplette Prozess überwacht, insbesondere aber die Performance der Pumpen und die Füllstände der Vorlagenbehälter. Hier kann frühzeitig reagiert und gegengesteuert werden, sollte es Abweichungen zum Regelbetrieb geben.

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