浆料混合的控制系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及一种用于连续混合浆料并同时除去夹带气泡的控制系统和方法。该控制系统包括一种通过粉末给料器（１２０）和液体泵（１７０）与混合器（２００）连接的粉末和流体速度控制器。流体液面控制器（２５８）与混合器和缓冲罐（４００）连接，并且流体速度控制器与缓冲罐连接。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于连续制备粉末固体在液体中的混合物、从这些混合物中除去夹带的气泡并且用于控制这些过程的控制系统和方法。本专利技术尤其用于制备精细研磨的聚氨酯泡沫塑料颗粒在多元醇中的无气泡浆料，以及用于制备包含有该精细研磨的聚氨酯泡沫塑料颗粒的新的聚氨酯制品。
技术介绍
“聚氨酯”(PUR)指的是通过将多异氰酸酯分子和一种或多种活性氢化合物进行加聚反应制备而成的一类聚合物。“活性氢化合物”包括水和多官能团含羟基(或“多羟基”)化合物例如二醇、聚酯多元醇和聚醚多元醇。活性氢化合物还包括多官能团含氨基化合物例如多元胺和二胺。活性氢化合物的一般示例为聚醚多元醇例如甘油引发的环氧乙烷或环氧丙烷的聚合物。用于块料柔性聚氨酯泡沫塑料的聚醚多元醇其分子量为2000至6000g/mol，其官能度为2至7(优选大约为3)，并且在25℃下的粘度通常为100至1000mPa-s。“PUR泡沫塑料”是通过一种或者多种活性氢化合物与多官能团异氰酸酯化合物之间进行反应生成氨酯键而形成的。PUR泡沫塑料广泛用于各种产品和应用。这些泡沫塑料可以以各种密度形成，并可以是柔性的、半柔性的、半刚性的或者刚性的泡沫结构。通常，“柔性泡沫塑料”是那些在变形之后能恢复其形状的材料。除了能可逆变形之外，柔性泡沫塑料对所施加的负载具有有限的耐受力，并且泡孔主要为开孔结构。“刚性泡沫塑料”是那些在变形之后通常保持变形的形状而不会明显恢复的材料。刚性泡沫塑料的泡孔主要为闭孔结构。“半刚性”或者“半柔性”泡沫塑料是可以变形但是能缓慢的可能是不完全的恢复其原始形状的材料。通过使用所谓的“发泡剂”来形成泡沫结构。发泡剂在通过低沸点液体的挥发或者通过由于化学反应导致形成气体而形成泡沫的过程中加入。例如，水和异氰酸酯之间的反应在PUR泡沫塑料中形成二氧化碳(CO2)气泡。这种反应也产生热量，并且导致聚合物中形成脲键。另外，可以使用表面活性剂来在聚合过程中稳定聚合物泡沫结构。使用催化剂来引发形成氨酯键的聚合反应，并且用于控制形成气体的发泡反应。通过催化剂的类型和用量来控制的这两种反应之间的平衡也是反应温度的函数。典型的泡沫塑料配方包括至少一种多元醇、至少一种异氰酸酯，并且通常包括水、表面活性剂以及催化剂，还任选地包括附加的发泡剂、填料以及用于颜色、防火性能、抗菌活性等的添加剂。聚氨酯泡沫塑料可以采用例如深冷处理或者辊磨机(例如参见于2000年12月21日提交的美国专利申请#09/748307，该文献在此引入作为参考)研磨成精细颗粒。然后，这些精细颗粒可以用于替换用于新泡沫塑料的配方中的化学品。使用回收的聚氨酯泡沫塑料有益于环境保护，并通常可以节省成本。为了向配方中加入聚氨酯粉末，该粉末必须与液体反应物混合。另外，浆料必须没有夹带的气泡，因为它们会在泡沫塑料中产生不理想有的不规则泡孔结构，包括孔洞和裂缝。通过向已知量的多元醇中加入已知量的粉末、进行充分混合并使夹带的气泡能够有足够长的时间(通常大约为8-48小时)离开浆料而在分批生产过程中使粉末可以与液体反应物混合。因为浆料具有通常大约为500至20000mPa-s的高粘度，所以这种自然的脱气过程需要长时间。用于除去夹带空气的连续处理在分批生产过程中是优选的，因为连续处理将不需要等待夹带空气自然地离开浆料，并且连续处理不需要用来保存全天泡沫塑料生产所需浆料的大存储体积。理想有用于生产聚氨酯的精细颗粒在多元醇中的无气泡浆料以及用这些浆料生产泡沫塑料的方法。具体地说，存在着对下述装置和处理方法的需求，即，用来获取精细研磨的聚氨酯泡沫塑料颗粒、将它们作为浆料分散在多元醇中、从浆料中基本上去除所有夹带气泡并且在生产新的聚氨酯制品中使用该浆料直接代替至少一些多元醇。还要求这种过程能够连续地运行，从而使粉末和多元醇混合、脱气并且被用于毫无延迟地生产新的聚氨酯制品。所理想的连续处理必须能够以可精确控制的流速输送具有可精确控制的固体浓度的无气泡浆料。
技术实现思路
本专利技术包括一种用于连续生产固体粉末在液体中的基本上无气泡的浆料并且以可精确控制的浓度和流速输送这些浆料的控制系统和方法。本专利技术还包括一种在提供精确而稳定的浆料浓度和流速的同时控制处理操作的方法。粉末和流体(例如，精细研磨的聚氨酯粉末和多元醇液体)被连续输送给混合器，在那里它们均匀接触并且生产出浆料。在本说明书中，浆料被定义为液体和固体的混合物，其中至少一些固体没有溶解，并且意味着包括自然分离的混合物以及稳定的悬浮体。可能包含夹带的气泡的浆料从混合器被输送给脱气步骤，在那里连续地除去夹带的气泡。从所述脱气步骤将基本上无气泡的浆料连续地输送给下游使用。一种回馈式控制系统用于为处理的连续操作提供在浆料浓度和流速上的良好控制。控制过程的说明从该过程的最后开始。例如通过质量流量计、优选地通过在线科里奥利效应质量流量计来测量最终浆料的流速。用该流速测量值控制用来从缓冲罐的底部抽出浆料的泵的速度。例如通过液面传感器、优选地通过连续超声波液面传感器测量在缓冲罐中的浆料量。用该液面测量值控制用来从混合罐的底部抽出浆料并且将该浆料输送给离心机的传送泵的速度。例如通过液面传感器、优选地通过连续电容式液面传感器来测量在混合罐中的浆料量。用该液面测量值来控制粉末加入到混合器中的参考速度。例如通过标度、优选地通过失重式给料器来测量粉末加入到混合器中的实际速度。粉末加入到混合器中的实际速度用于以代数方法确定加入到混合罐的多元醇的所需速度，以便提供所要求的浆料浓度。通过加入到混合器的粉末的实际速度和所理想的浆料浓度以这种方式控制多元醇供应泵的速度。因为粉末和多元醇总是以所要求的比例一起加入到混合罐中，所以该控制方法可以很好地控制浆料浓度。即使加入到混合罐的粉末的速度正在改变，该控制方法也可对浆料输出流速提供很好的控制。通过参照本专利技术的以下详细说明和给出了其中利用了本专利技术的原理的例举实施例的附图将更好地理解本专利技术的特征和优点。附图说明图1为表示用于连续生产基本上无气泡的浆料的工艺的工艺流程图。图2为所披露的混合器的示意图。图3为与混合罐结合的图2所示混合器的示意图。图4为在真空腔室内用于从浆料中除去夹带气泡的离心机的示意图。图5为所披露的缓冲罐的示意图。图6为表示用所披露的处理控制方法连续生产基本上无气泡的浆料的工艺的示意图。图7为用来控制浆料流速的流速控制系统的一个实施例的示意性方框图。图8为用来控制缓冲罐中的液面的液面控制系统的一个实施例的示意性方框图。图9a为控制在混合罐中的固体浓度和液面的粉末和流体速度控制系统的一个实施例的示意性方框图。图9b为控制在混合罐中的固体浓度和液面的粉末和流体速度控制系统的另一个实施例的示意性方框图。图9c为控制在混合罐中的固体浓度和液面的粉末和流体速度控制系统的再一个实施例的示意性方框图。图10为用于连续生产基本上无气泡的浆料的披露工艺的流程图。具体实施例方式在图1中显示出本专利技术公开的处理工艺100的示意图。固体粉末105(例如以散装袋形式或从料仓中提供)通过适当的装置110(例如螺旋输送装置)输送给粉末给料器120的料斗。例如，该粉末给料器可以为与用于测量粉末流速的装置例如冲击式流量计连接的失重式输送带或失重式螺旋输送装置或定容式粉末给料器。粉末给料器120本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于连续混合浆料并且去除夹带的气泡的控制系统，该系统包括：粉末和流体速度控制器，其中所述粉末和流体速度控制器通过一粉末给料器和一液体泵与混合器连接；液面控制器，其与所述混合器和缓冲罐连接；以及与所述缓冲罐连接的流 速控制器。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特唐纳德维尔沃克，约瑟夫理查德科克化，布赖恩路易斯马特尔，
申请(专利权)人：摩必斯技术公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]