CN112292649A - 热固性聚合物的制造方法以及实施所述制造方法的低压计量和混合机 - Google Patents

Abstract

热固性聚合物的制造方法以及实施所述制造方法的分配机。该制造方法包括计量步骤，并且具体地每个组分的质量流动的校准，该步骤是完全自动实施的，以便确保可靠的校准，没有操作或输入错误，并且以节省操作者时间。

Description

热固性聚合物的制造方法以及实施所述制造方法的低压计量 和混合机

技术领域

本发明涉及通过低压计量和混合机实施的热固性聚合物的制造方法，并且优选地，涉及包括自动校准步骤的制造方法。

背景技术

通常，用于处理聚氨酯或基于具有多个反应组分的配方的其他热固性聚合物的低压分配机常规地也被称为分配机、计量混合或浇注机，并且是众所周知的。

所述分配机包括组分回路，每个回路对应于聚合物配方的一个组分。通常加热每个组分回路以使组分液化并维持组分呈液体或处于期望的粘度，并且每个组分回路包括容纳呈液体形式的组分的储存罐。每个组分回路能够包括混合头、泵、通向布置在混合头处的三通阀的第一管或管道，以及返回储存罐的第二管或管道。有利的是使每个组分流永久地再循环，通向混合头并返回储存罐以得到均匀的温度和恒定的流动速率。

通常，当加工化学（processing chemistry）包括少量反应化学物质（如紧凑型聚氨酯配方（CPU））时，并且当机器能够在不同的输出和背压下加工范围广泛的配方时，非常重要的是精确地调整每个组分的流动速率以获得恰好的重量比并因此获得目标化学计量。

当三通阀打开时，组分流入混合室中，并经由动态混合涡轮混合，该动态混合涡轮以高速旋转并且能够混合组分而不引入空气。然后将液体反应混合物自由地分配到模具开放腔中，或者能够通过连接到封闭模具的底部的管注入，从而产生通常低于10 bar的背压。

此外，泵具有内部泄漏，根据泵的品质、所泵送的产品的粘度以及泵的工作压力和转速，内部泄漏可能或多或少地严重。对于给定的粘度，流动速率不是线性的并且取决于压力和速度。为了获得每个组分的准确且一致的流动，广泛使用了经典技术，并且该经典技术是基于在确定的（一个或多个）时间手动对每个组分进行称重以确定质量流动速率并调整泵速。该技术被称为“校准方法”或“外部校准”，因为从机器抽出每个组分的量。局限性在于，当机器本应在根据所使用的几何构造和模制方法形成各种背压水平的情况下，以在模具中或在容器中获得的混合物的各种输出分配多组比率时，为每组参数执行校准点（calibration point）将过于长。

校准方法通常是手动的。设定用于每个组分的理论工作压力，并且操作者通常以平均速度或配方中的一个组分的速度在两个不同的时刻针对每个组分对分配的产品进行称重，并且然后将所得的重量经由人机界面键入机器中。当机器以不同的工作压力分配多个比率、输出时，近似地认为泵的偏差是恒定的。机器的恰当设定完全取决于操作者、操作者对称重操作的关注和秤（scale）精度。虽然已经提出了改进的设备，该改进的设备使用关联到机器的秤，但是称重操作仍由操作者一个组分接一个组分地完成。

能够使用替代技术，具体地当没有可用的有效压力控制时，所述技术包括为每个组分回路配备流量计，是体积流量计或质量流量计中的任一者，以便避免频繁的校准并在浇注期间自动地调整机器输出。质量流量计经常是优选的，因为其更加稳健，但这种技术是昂贵的。

发明内容

基于以上内容，本发明的目标在于提供以准确的精度自动实施的制造方法，具体地原因在于计量步骤中没有人工操作，不昂贵。

出于该目的，本发明的目的在于包含至少两个组分的热固性聚合物的制造方法，所述制造方法至少包括以下步骤：

-分配机的控制单元控制每个组分的计量，

-控制单元命令至少一个运送构件在分配机的混合室中运送每个组分，

-控制单元命令混合室的混合元件混合计量的组分，

-控制单元命令分配装置在模具中或在容器中分配获得的混合物，

其中该制造方法包括每个组分的至少一个校准步骤，包括：

a）控制单元命令混合头将由初始参数确定的组分的测试量倒入布置在分配机的称重装置上的容器中，以便获得组分的实际体积，

b）分配机的称重装置对在步骤a）中获得的实际体积进行称重，

c）控制单元将在步骤b）中称重的实际体积的实际质量与理论质量相比较，该理论质量通过使用在确定的倒入时间期间默认确定的泵尺寸、泵速和重力值之间的初始关系数据由在步骤a）中使用的初始参数确定，

d）控制单元由在步骤c）中的比较确定校正因子，并且

e）控制单元使用在步骤d）中获得的校正因子以将初始关系数据修改为输出流动速率与泵速之间的最终关系数据，

为由一组不同参数限定的至少一个测量点实施所述校准步骤，

其中，计量步骤通过控制泵速实施以获得组分的期望的质量流动，控制单元通过使用在步骤e）中获得的最终关系数据控制泵速。

由于本发明的该制造方法和分配机，计量步骤并且具体地质量流动的校准是完全自动实施的。此外，本发明的所述分配机保证了可靠的校准，没有操作或输入错误，并且节省了操作者的时间。

根据本发明的特征，初始参数能够是泵速和/或泵工作压力。

根据本发明的特征，能够针对若干测量点实施校准步骤，优选地针对三个至八个测量点实施校准步骤，该测量点相对于泵速范围和/或泵工作压力规律地或不规律地分布。有利地，对于每个测量点，通过步骤d）确定与所选择的泵速相关联的校正因子，并通过记录器件（诸如整合在控制单元中的存储器）将该校正因子记录在控制单元中。

根据本发明的特征，每个测量点配置为以优化的方式覆盖全部泵速范围和压力范围。

根据本发明的特征，步骤a）至e）是连续实施的。

根据本发明的特征，由于在每个入口上使用动态压力调节器，压力不再是初始参数，测量点仅在于不同的泵速。因此，测量点仅针对各种泵速实施，因为优选地经由动态压力调节器控制泵工作压力，该动态压力调节器能够独立于由过程在混合头的下游产生的压力而维持恒定的压力水平。

根据本发明的特征，控制单元包括配置为记录校准步骤的历史的存储器。该特征允许品质保证，生产故障排除和维护分析。有利地，制造方法包括步骤g），其中控制单元的存储器针对每个组分的每个测量点记录最终关系数据的历史。

根据本发明的特征，制造方法包括步骤h），其中控制单元使用最终关系数据的历史的记录；以及步骤i），其中控制单元根据在步骤h）中使用的记录建议用于校准调整和/或压力调整的指示。该特征允许帮助操作者遵循严格的过程并提供准确且可靠的过程。

根据本发明的特征，校准调整能够是对校准步骤的实施频率的评估。例如，对于确定的时间段，如果未实施校准步骤，则控制单元建议实施所述校准步骤，以便以准确的参数工作。有利地，操作者能够设定校准步骤的实施的频率。

根据本发明的特征，分配机和控制单元注定在由模具产生的不同背压的情况下分配多个配方、多个输出。

本发明的另一个目的在于提供分配机，例如低压计量和混合机，该分配机配置为制造基于至少两个不同的组分的热固性聚合物，该分配机至少包括：

-控制单元，

-连接到控制单元的人机界面，

-混合头，该混合头配备有用于至少两个组分的至少两个入口，以及用于至少两个组分中的每一个的出口和回路，

-配置为控制组分的流动的泵，

-配备有混合元件的混合室，该混合室配置为将组分混合在一起，

-分配装置，该分配装置配置为分配在混合室中获得的混合物，

其特征在于，该分配机包括整合的称重装置，该称重装置配置为能够从至少不活动位置移动到至少一个活动位置，在所述不活动位置中，所述称重装置布置在分配装置中，在所述活动位置中，称重装置通过平移和/或旋转从分配装置突出，在所述活动位置中，所述称重装置定位在混合头下方并连接到控制单元，其中，控制单元配置为控制称重装置。

由于该带有整合的称重装置的分配机，可收集准确且可靠的称重值，原因在于称重装置直接连接到控制单元，该控制单元收集关于组分的所称重的体积的质量的称重值，而无需操作者。

根据本发明的特征，本发明的分配机允许实施本发明的制造方法。

根据本发明的特征，分配机包括动态压力调节器。与动态压力控制结合的校准加工允许消除由模制产生的压力对泵的影响，因此可根据速度校准泵，以便以出色的精确度分配多配方、各种输出以及浇注方法。由于动态压力调节器，在参数组中仅保留泵速。

根据本发明的特征，分配机的动态压力调节器能够独立于由过程在混合头的下游产生的压力来维持恒定的压力水平。

根据本发明的特征，动态压力调节器配置为用具有可调整的力的移动活塞或偏置构件来限制材料流动，使得任何下游压力的增加均将增加限制区域，使得上游总压力将保持近似恒定。动态压力调节器允许操作者增加大于操作者在各种浇注操作期间可能需要的工作压力的额外的工作压力，并且使得任何额外的下游背压将使调节器自调整，从而为泵保持恒定的上游工作压力。然后，因此可为每个组分将压力设定于限定的充分水平，并且然后进行仔细的外部校准和对应的输出调整。然后，无论浇注方法和背压如何，在工作时间段期间，机器都将准确地输送每个组分的恒定输出，保持比率不变。

根据本发明的特征，称重装置包括臂，该臂在一个末端处支撑称重传感器。

根据本发明的特征，当容器定位在称重传感器上时，检测所述容器的存在，并且控制单元接收这样的信息以开始校准步骤。

附图说明

由于下文中的详细说明，本发明将得到更好地理解，该详细说明作为示例并基于以下附图描述了本发明的实施例。

图1是输出流动速率和泵速之间的初始关系数据、最终关系数据和没有校正因子的关系数据的图形表示，

图2是根据本发明的分配机的侧视图，

图3是根据本发明的分配机的透视图。

具体实施方式

在图2和3中图示的本发明的分配机100是低压计量和混合机。分配机100配置为通过实施下文中详述的制造方法基于至少两个不同组分制造热固性聚合物。

根据本发明并且如在图2和图3中图示的，分配机100包括控制单元101、连接到控制单元101的人机界面102。分配机100包括混合头103，该混合头103配备有用于至少两个组分的至少两个入口103a和用于至少两个组分中的每一个的回路103b。组分储存在容器107中。分配机100还包括：泵104，该泵104配置为控制到达混合头103中的组分的流动；配备有混合元件（未示出）的混合室105，该混合室105配置为将组分混合在一起；以及分配装置（未示出），该分配装置配置为将在混合室105中获得的混合物分配到模具或容器（未示出）中。

根据本发明，分配机100包括可滑动地整合的称重装置106。称重装置106包括臂106a，在该臂106a的一个末端处布置有称重传感器106b。称重装置106配置为可从至少一个不活动位置（在图2中以虚线图示）移动到至少一个活动位置，在不活动位置中，所述称重装置106布置在分配装置100中，在活动位置中，称重装置106通过平移和/或旋转从分配装置100突出。如在图2和3中所示的，称重装置106在活动位置中定位在混合头103下方。

控制单元101配置为控制分配机100的所有元件，诸如混合头103以及优选地配备有动态压力调节器103a的混合头103的入口、泵104、称重装置106、混合室105、人机界面102。

为了制造热固性聚合物，分配机100实施将在上文描述的制造方法。首先，操作者需要选择或输入待校准的组分。该选择或该输入能够经由人机界面102在控制单元100中实施。然后，如果入口103a优选地配备有动态压力调节器，则操作者能够将工作压力调整为在浇注过程所需的背压之上。

然后，控制单元101进行为每个组分校准的校准步骤。为此，控制单元命令称重装置106移动到活动位置中，或者操作者将称重装置106移动到活动位置中。一旦称重装置106处于活动位置中，控制单元101命令混合头103将由初始参数确定的组分的测试量倒入布置在分配机100的称重装置106上的容器1中，以便获得组分的实际体积，如在图2和3中看到的。仅当在称重装置106上检测到容器1时执行此命令。当容器1定位在称重传感器106b上时，检测到所述容器1的存在，并且控制单元101接收这样的信息以开始校准步骤。

倒入组分的测试量，并且称重装置106对组分的所述测试量的实际体积进行称重。称重装置106将重量信息发送到控制单元101。

控制单元101将实际体积的实际质量与理论质量相比较，该理论质量通过使用输出流动速率和泵速之间的初始关系数据由初始参数确定。初始关系数据经由以方点表示的插值曲线图示在图1中，同时实际质量以三角表示。为了简化的目的，以便更好地显示非线性偏差，该偏差以倍增因子（multiplication factor）示出并且确定的重力值为1。偏差用叉号表示，并图示了实际输出与理论输出之间的差。

然后，控制单元101在确定的泵速下为校准确定校正因子，在曲线图中，这是在全泵速的30%处，对应于在曲线图上的2%的偏差。

由于偏差不是恒定的并且可随泵速改变，为了更好的结果，为由一组不同泵速限定的若干测量点实施校准步骤。在优选实施例中，如果每个组分的压力由于动态压力调节器而是稳定的，则不必在不同压力下执行校准点。仅泵速参数就足以获得所有必要的校正因子。对于泵速范围的每个区，控制单元将能够在考虑适当的校正因子的情况下计量组分，以根据组分的配方输送产品的量和质量流动速率。

当组分的所有测量点均被校准时，根据操作者的选择，控制单元可为（一个或多个）其他组分进行相同的校准程序。

然后，控制单元命令至少一个运送构件在分配机100的混合室105中运送每个组分，并且命令混合室105的混合元件混合所计量的组分。最后，在模具中或在容器中分配或注入获得的混合物。

本发明可应用于任何低压计量和混合机，在三或四组分机器的示例中，如果该机器配备有动态压力调节器，则该机器能够在不同的输出下并且以由模具产生的不同背压加工范围广泛的配方，本发明提供了新颖、简单（仅3至8个测量点）并且是自动方式的校准，其相对于传统方法具有优越的准确性。

显然，本发明不限于所描述的和由附图代表的实施例。在不离开本发明的全部范围的情况下，修改仍是可能的，具体地从每个元件的构成的角度或是通过技术等同物的替换。

Claims (12)

1.包括至少两个组分的热固性聚合物的制造方法，所述制造方法至少包括以下步骤：

-分配机的控制单元控制每个组分的计量，

-所述控制单元命令至少一个运送构件在所述分配机的混合室中运送每个组分，

-所述控制单元命令所述混合室的混合元件混合所计量的组分，

-所述控制单元命令分配装置在模具中或在容器中分配获得的混合物，

其中，所述制造方法包括每个组分的至少一个校准步骤，包括：

a）所述控制单元命令混合头将由初始参数确定的组分的测试量倒入布置在所述分配机的称重装置上的容器中，以便获得组分的实际体积，

b）所述分配机的称重装置对在步骤a）中获得的实际体积进行称重，

c）所述控制单元将在步骤b）中称重的实际体积的实际质量与理论质量相比较，其中所述理论质量通过使用在确定的倒入时间期间默认确定的泵尺寸、泵速和重力值之间的初始关系数据由在步骤a）中使用的所述初始参数确定，

d）所述控制单元由在步骤c）中的比较确定校正因子，并且

e）所述控制单元使用在步骤d）中获得的所述校正因子将所述初始关系数据修改为输出流动速率与泵速之间的最终关系数据，

为由一组不同参数限定的至少一个测量点实施所述校准步骤，

其中所述计量步骤通过控制泵速实施以获得组分的期望的质量流动，所述控制单元通过使用在步骤e）中获得的所述最终关系数据控制所述泵速。

2.根据权利要求1所述的制造方法，其中，所述初始参数能够是泵速和/或倒入时间和/或泵压力。

3.根据权利要求1或2所述的制造方法，其中，能够为若干测量点实施所述校准步骤。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的制造方法，其中，所述步骤a）至所述步骤e）是连续实施的。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的制造方法，其中，由于在每个入口上使用动态压力调节器，所述压力不再是初始参数，所述测量点仅在于不同的泵速。

6.根据权利要求1至5中的任一项所述的制造方法，包括步骤g），其中，所述控制单元包括存储器，所述存储器针对每个组分记录最终关系数据的历史。

7.根据权利要求6所述的制造方法，包括步骤h），其中，所述控制单元使用最终关系数据的历史的记录以识别已经校准的组分；以及步骤i），其中，所述控制单元根据在步骤h）中使用的记录建议用于校准调整和/或压力调整的指示。

8.根据权利要求1至7中的任一项所述的制造方法，其中，所述分配机和所述控制单元注定在由所述模具产生的不同背压下分配多个配方、多个输出。

9.分配机，例如低压计量和混合机，所述分配机配置为制造基于至少两个不同的组分的热固性聚合物，所述分配机至少包括：

-控制单元，

-连接到所述控制单元的人机界面，

-混合头，所述混合头配备有用于所述至少两个组分的至少两个入口、以及用于所述至少两个组分中的每一个的出口和回路，

-配置为控制所述组分的流动的泵，

-配备有混合元件的混合室，所述混合室配置为将所述组分混合在一起，

-分配装置，所述分配装置配置为分配在所述混合室中获得的混合物，

其特征在于，所述分配机包括整合的称重装置，所述称重装置配置为能够从至少一个不活动位置移动到至少一个活动位置，在所述不活动位置中所述称重装置布置在所述分配装置中，在所述活动位置中，所述称重装置通过平移和/或旋转从所述分配装置突出，在所述活动位置中所述称重装置定位在所述混合头下方并连接到所述控制单元，其中所述控制单元配置为控制所述称重装置。

10.根据权利要求9所述的分配机，配置为实施根据权利要求1至8所述的制造方法。

11.根据权利要求9至10中的任一项所述的分配机，包括动态压力调节器。

12.根据权利要求11所述的分配机，其中，在使用中所述动态压力调节器能够独立于由所述过程在所述混合头下游产生的压力维持恒定的压力水平。

Images