CS233391B1

CS233391B1 - Apparatus for Preparing a Liquid Polymeric Reactive Composition and Continuously Applying it to a Continuously Pouring Paste

Info

Publication number: CS233391B1
Application number: CS837892A
Authority: CS
Inventors: Otakar Vilim; Rudolf Vesely; Josef Simonik
Original assignee: Otakar Vilim; Rudolf Vesely; Josef Simonik
Priority date: 1983-10-27
Filing date: 1983-10-27
Publication date: 1985-03-14
Also published as: CS789283A1

Abstract

Zařízeni pro přípravu kapalné polymerní reaktivní kompozice a její kontinuální nanášeni na plynule se péhybujicl polotovarApparatus for preparing a liquid polymer reactive composition and its continuous application to a continuously moving semi-finished product

Description

Vynález se týká zařízení pro přípravu kapalné polymerní reaktivní kompozice a její kontinuální nanášení na plynule se pohybující polotovar, především pak na kostru vyztužené hadice nebo jiného výrobku podobného charakteru.The invention relates to an apparatus for preparing a liquid polymeric reactive composition and to continuously apply it to a continuously moving blank, in particular to a carcass of a reinforced hose or other article of a similar nature.

V poslední době se v kontinuálních technologiích výroby vyztužených výrobků, obzvláště pak v technologiích výroby tlakových hadic vyztužených textilní nebo drátovou kostrou, začínají pro adhezivní mezivrstvy koster, popř. i pro další vrstvy, používat kapalné polymerní reaktivní kompozice. Jedná se většinou o směsi hydroxylem končených polyéterů, polyesterů, polybutadienů nebo jejich kopolymerů s diizokyanáty a dalšími prodlu žujícími, sírujícími a katalyzujícími složkami. Problém^technologií aplikujících tyto směsi je skutečnost, že kompozice prakticky ihned po zamíchání všech složek reaguje za vzniku tuhých polymérních materiálů s vysokou pevností, a to i za běžných pokojových teplot. Tato vysoká reaktivnost se potom projevuje obtížemi jak při vlastní přípravě, dávkování a nanášení kompozice, tak i při čištění a další údržbě příslušného zařízení.Recently, in continuous fabrication technologies of reinforced products, particularly in the fabrication of textile or wire frame reinforced pressure hose technologies, the interlocking skeletons of the skeletons and / or the skeletons have been started. For other layers, use liquid polymer reactive compositions. These are mostly mixtures of hydroxyl-terminated polyethers, polyesters, polybutadiene or their copolymers with diisocyanates and other extending, sulfurizing and catalysing components. A problem with the technologies applying these mixtures is that the composition reacts almost immediately after mixing all the ingredients to form rigid, high-strength polymeric materials, even at normal room temperatures. This high reactivity then presents difficulties both in the actual preparation, dosing and application of the composition and in the cleaning and further maintenance of the equipment.

Vezmeme-li v úvahu všechny skutečnosti diskutované ve výše uvedeném rozboru je možno říci, že doposud není známo zařízení, které by vyhovovalo z hlediska všech těchto aspektů a bylo při tom navíc vhodné pro technologii kontinuálního nanášení kapalné reaktivní kompozice na plynule se pohybující polotovar. Zpracování kapalných reaktivních kompozic bylo totiž v minulosti spolehlivě vyřešeno prakticky pouze v souvislosti s technologií vstřikování - tzv. procesy LIM (Liquid Injection Moulding) a RIM (Reaction Injection Moulding). Tyto procesy jsou však procesy diskontinuálními a při konstruování zařízení k jejich provádění není tedy nutné řešit rozpor mezi diskontinuálníTaking into account all the facts discussed in the above analysis, it is not yet known that a device that would satisfy all these aspects is known, and moreover it is suitable for the continuous deposition of a liquid reactive composition onto a continuously moving workpiece. The processing of liquid reactive compositions has been reliably solved in the past only in connection with injection technology - the so-called LIM (Liquid Injection Molding) and RIM (Reaction Injection Molding) processes. However, these processes are discontinuous processes and when designing equipment for their implementation it is not necessary to solve the discrepancy

- 2 233 391 přípravou reaktivní kompozice a jejím kontinuálním zpracováním. Proto jsou konstrukční principy zařízení pro LIM a RIM proces z hlediska problematiky konstrukce zařízení pro přípravu kapalné polymerní reaktivní kompozice a její kontinuální nanášení na plynule se pohybující polotovar nepoužitelné.- 2,233,391 by preparing a reactive composition and continuously processing it. Therefore, the design principles of the LIM and RIM process devices are unusable from the point of view of the design of the device for preparing the liquid polymer reactive composition and its continuous application to the continuously moving blank.

Tuto doposud v plném rozsahu nevyřešenou konstrukční problematiku řeší komplexně,ze všech výše uvedených hledisek a aspektů, zařízení podle vynálezu. Jeho podstata spočívá v tom, že je tvořeno reaktorem a zásobníkem, vzájemně oddělenými přepážkou s automaticky ovládanou záklopkou a opatřenými společným pásovým míchadlem, přičemž ve spodní části zásobníku je umístěno dávkovači čerpadlo prepolymeru s výtlačným potrubím ústícím do směšovací komory. Do této komory, na kterou pak již přímo navazuje nanášecí hubice, ústí současně také výtlačné potrubí dávkovacího čerpadla sílovacího činidla.This construction problem, which has not been solved so far, is solved comprehensively, in all the above aspects and aspects, by the device according to the invention. It consists of a reactor and a reservoir, separated by a baffle with an automatically operated flap and provided with a common belt stirrer, and at the bottom of the reservoir there is a prepolymer metering pump with a discharge line leading into the mixing chamber. At the same time, the discharge line of the dosing pump of the boosting agent also flows into this chamber, which is then directly connected to the application nozzle.

Hlavní výhoda zařízení podle vynálezu spočívá, jak již bylo dříve naznačeno,v tom, že svým vhodným konstrukčním uspořádáním umožňuje kontinuální nanášení reaktivní polymerní kompozice bezprostředně po její přípravě. Tím je vyloučeno nebezpečí předčasného zreagování směsi a s ním související možnost znehodnocení výrobků a poškození výrobního zařízení. Časově náročná příprava prepolymeru je při tom realizována nezávisle na procesu nanášení směsi a to diskontinuálně, ve většině dávkách. Kontinuitu celého procesu přípravy a aplikace kompozice pak zajišíuje vřazení zásobníku mezi reaktor a směšování komoru a zavedení automatického řízení chodu zařízení. Další podstatnou výhodou související s automatizovanou činností zařízení je potom omezení manipulace a styku obsluhy s kompozicí i jejími toxickými složkami (především diizokyanáty) na minimum.The main advantage of the device according to the invention is, as previously indicated, that in its suitable design it is possible to continuously apply the reactive polymer composition immediately after its preparation. This eliminates the risk of premature reaction of the mixture and the associated possibility of product degradation and damage to the production equipment. The time-consuming preparation of the prepolymer is carried out independently of the process of application of the mixture, batchwise, in most batches. Continuity of the whole process of preparation and application of the composition is then ensured by the insertion of the container between the reactor and the mixing of the chamber and the introduction of automatic control of the plant operation. Another significant advantage associated with the automated operation of the device is to minimize handling and contact of the operator with the composition and its toxic components (especially diisocyanates).

K bližšímu objasnění podstaty vynálezu slouží následující konkrétní příklad konstrukčního uspořádání zařízení pro přípravu kapalné polymerní reaktivní kompozice a její nanášení na plynule se pohybující polotovar. Tato příkladná konstrukční varianta zařízení je znázorněna na přiložených výkresech, kde představujeTo further elucidate the nature of the invention, the following specific example of the design of the apparatus for preparing a liquid polymer reactive composition and applying it to a continuously moving blank is provided. This exemplary design variant of the device is shown in the accompanying drawings, where it represents

- 3 233 391 obr. 1 - celkové schéma zařízení obr. 2 - detail nanášecí hubice.- 3 233 391 fig. 1 - general scheme of the device fig. 2 - detail of the application nozzle.

Část zařízení, sloužící k přípravě reaktivní kompozice, je tvořena reaktorem J_, zásobníkem 2 a směšovací komorou 22. Reaktor 2 a zásobník 2 jsou navzájem odděleny.přepážkou s automaticky ovládanou záklopkou 13 a opatřeny společným pásovým míchadlem 9« Ve spodní části zásobníku 2 je umístěno dávkovači čerpadlo prepolymeru 18, jehož výtlačné potrubí ústí do směšovací komory 22. Do této směšovací komory, opatřené míchadlem 21 , pak ústí také výtlačné potrubí dávkovacího čerpadla sítovacího činidla 17. Na výstupní potrubí směšovací komory 22 potom již přímo navazuje nanášecí hubice 23.Part of the apparatus used to prepare the reactive composition consists of the reactor 1, the cartridge 2 and the mixing chamber 22. The reactor 2 and the cartridge 2 are separated from each other by a baffle with an automatically operated flap 13 and a common belt mixer 9. The dispensing pump of the prepolymer 18, whose discharge pipe opens into the mixing chamber 22. The mixing chamber dispensing pump discharge pipe 17 also opens into the mixing chamber 22, which is equipped with a stirrer 21. The nozzle 23 is then directly connected to the outlet pipe of the mixing chamber 22.

Rotační pohyb osy 20 pásového míchadla 2 je odvozen od hnací jednotky míchadla 5,. θύ osy 20 je pak přes třecí převod odvětven také pohon míchadla 21 směšovací komory. Dávkovači čerpadlo prepolymeru 18 a dávkovači čerpadlo sítovacího činidla 17 jsou poháněny společnou hnací jednotkou 1 6.The rotational movement of the belt mixer axis 20 is derived from the mixer drive unit 5. θύ of the axis 20, the mixing chamber drive 21 is then also discharged via the friction transmission. The prepolymer metering pump 18 and the crosslinking agent metering pump 17 are driven by a common drive unit 16.

Mezi zásobníkem sítóvacího činidla 14 a sacím potrubím dávkovacího Čerpadla sítovacího činidla 17 je vřazen třícestný ventil _lj>, dále připojený na potrubí pro přívod nereaktivní směsi.A three-way valve 11 is interposed between the reservoir of the screening agent 14 and the suction line of the screening agent of the screening agent 17, further connected to the line for supplying the non-reactive mixture.

Reaktor _£ i zásobník 2 jsou zvenčí opatřeny elektrickými topnými tělesy 10, ovládanými regulačními obvody s teplotními čidly 11, a dále vybaveny elektronickými indikátory výšky hladiny 12, zapojenými do regulačního obvodu pro automatické řízení plnění a vyprazdňování reaktoru i zásobníku.The reactor 4 and the tank 2 are externally provided with electric heaters 10, controlled by the control circuits with temperature sensors 11, and further equipped with electronic level indicators 12, connected to the control circuit for automatic control of the reactor and the tank.

Nanášecí hubice 23 je tvořena tělesem 25 tvaru prstence, do jehož vnitřního závitu zabírá závit dutého vnitřního tělesa 26 Tyto dvě součásti vymezují svými povrchy dutinu 24, do níž ústí přívod reaktivní kompozice ze směšovací komory 22 a na niž pak navazuje výstupní prstencová štěrbina 28. Velikost této prstencové štěrbiny je možno nastavit axiálním posunutím vnitřního tělesa 26 vůči vnějšímu tělesu 25 a v nastavené poloze fixovat pojistnou maticí 27.The applicator nozzle 23 is formed by a ring-shaped body 25, the internal thread of which engages the thread of the hollow inner body 26. These two parts define a cavity 24 in their surfaces into which the inlet of the reactive composition flows from the mixing chamber 22. This annular gap can be adjusted by axially displacing the inner body 26 relative to the outer body 25 and fixed in position by a lock nut 27.

- 4 233 391- 4,233,391

V úvodní fázi pracovního cyklu dopraví obsluha výtahem nádobu s diizokyanátovou složkou (většinou difenylmetandiizokyanátem) nav násypku 3 a při otevřené dávkovači záklopce 4. vsype celý obsah do reaktoru 2· (Vzhledem k tomu, že celá operace dávkování diizokyanátové složky trvá 3-5 minut a při optimální velikosti reaktoru ji bude třeba provádět cca 2-3x za směnu, byla by její automatizace z ekonomického hlediska neúměrně náročná). Po naplnění diizokyanátů a uzavření dávkovači záklopky 4 následuje napouštění polyolové složky. Napouštění polyolu, přiváděného potrubím 6 přes ovládací ventil 8 jfeuští obsluha ručně, ukončení této operace je však již automatizováno - po dosažení potřebné úrovně výšky hladiny v reaktoru J. jeovládací ventil 8 na impuls elektronického kapacitního indikátoru výšky hladiny 12, umístěného v horní části reaktoru v požadované úrovni výšky hladiny, automaticky uzavřen.In the initial phase of the working cycle, the elevator lifts the container with the diisocyanate component (mostly diphenylmethane diisocyanate) to the hopper 3 and, with the metering valve 4 open, pours the entire contents into the reactor 2 · ( if the reactor size is optimal, it will have to be carried out approximately 2-3 times per shift, its automation would be disproportionately expensive). After filling the diisocyanates and closing the metering valve 4, the polyol component is impregnated. Filling of the polyol supplied via line 6 through control valve 8 is manually operated by the operator, but the termination of this operation is already automated - after reaching the desired level level in reactor J. control valve 8 for pulse of the electronic capacity level indicator 12 located at the top of the reactor. required level level, automatically closed.

Prepolymer, připravený reakcí diizokyanátové a polyolové složky v reaktoru J., se potom přepouští do zásobníku 2 otevřením automaticky ovládané záklopky 1 3. Tato záklopka se otevírá na impuls elektronického indikátoru výšky hladiny 12 ve spodní části zásobníku 2. Další elektronický indikátor výšky hladiny, umístěný ve spodní části reaktoru _£ pak, dojde-li k úplnému vyprázdnění reaktoru, zapíná světelný signál jako pokyn pro zahájená dalšího cyklu dávkování diizokyanátové a polyolové složky. K vizuelní kontrole stavu výšky hladiny v reaktoru J, slouží navíc stavoznak 7.The prepolymer, prepared by reaction of the diisocyanate and polyol components in reactor J, is then transferred to the reservoir 2 by opening the automatically operated flap 13. This flap opens to the pulse of the electronic level indicator 12 at the bottom of the container. in the lower part of the reactor 6, when the reactor is completely emptied, the light signal switches on to initiate the next cycle of the diisocyanate and polyol components. In addition, a level gauge 7 is used to visually check the level of the reactor.

Ze zásobníku 2 je potom prepolymer dávkován do směšovací komory 22 šnekovým nebo zubovým dávkovacím čerpadlem prepolymeru J_8., které je při čerpání přeplňováno činností pásového míchdla 9, ve spodní části opatřeného lopatkou JJ. Do směšovací komory 22 se současně přivádí přes dávkovači čerpadlo síí.ovacího činidla 17 sílovací složka reaktivní kompozice. Poměr dávkování prepolymeru a síťovacího činidla oběma čerpadly je konstantní (např. 20:1) a neměnný při změně počtu otáček společné hnací jednotky 1 6. Souladu mezi tímto předem nastaveným dávkovacím poměrem a požadovaným složením reaktivní kompoziceFrom the container 2, the prepolymer is then metered into the mixing chamber 22 by a screw or gear metering pump of the prepolymer 18, which is overfilled with the action of a belt stirrer 9 at the bottom provided with a vane 11. At the same time, the reinforcing component of the reactive composition is fed to the mixing chamber 22 via a crosslinking agent metering pump 17. The dosing ratio of the prepolymer and crosslinking agent by both pumps is constant (eg, 20: 1) and unchanged as the number of revolutions of the common drive unit 16 changes.

- 5 233 391 je dosahováno úpravou složení jednotlivých dávkovaných proudů - na_wpř. proud sítovacího činidla může být tvořen směsí etylénglykolu a hexandiolu v předběžně vypočteném poměru.- 5,233,391 is achieved by adjusting the composition of the individual feed streams - for instance _w. Current crosslinking agent may be a mixture of ethylene glycol and hexane diol in a pre-calculated ratio.

Reaktivní kompozice, připravená ve směšovací komoře 22, je ihned přiváděna do dutiny 24 nanášecí hubice 23, odkud potom vytéká nastavitelnou prstencovou štěrbinou 28 v proudu 29 na povrch plynule se pohybujícího polotovaru 30. Pokud dojde z nějakých příčin k zastavení pos⁺upu polotovaru 30 (při výrobě hadic např, v důsledku přerušení ovinování výztužnými elementy) přestaví se po uběhnutí nastavené doby (např. 5-15 min.) automaticky třícestný ventil 15 a směšovací komora 22 i nanášecí hubice 23 se vyplní nereaktivní směsí. Po uběhnutí dalšího nastaveného časového intervalu se zastaví dávkování proudu sílovacího činidla i prepolyraeru. Při opětném zahájení činnosti se nejprve spustí dávkování obou proudů reagujících složek a teprve po nastavené době se uvede do chodu pohyb polotovaru 30 a v návaznosti na n&j další předchozí operace - např. ovinování.The reactive composition, prepared in the mixing chamber 22 is immediately fed into the applicator cavity 24 of the nozzle 23, from which then flows through the annular gap adjuster 28 in a stream 29 to the surface of a continuously moving workpiece 30. If there is some reason to stop ^pos-up of the blank 30 ( In the manufacture of hoses, eg due to the interruption of the wrapping of the reinforcing elements), the three-way valve 15 is automatically adjusted after the set time has elapsed (e.g. 5-15 min.) After the next set time interval, the dosing of both the enhancer agent and the prepolyraer stops. When the activity is restarted, dosing of the two reactant streams is first initiated and only after the set time the movement of the workpiece 30 is started and in connection with the other previous operations - e.g. wrapping.

Claims

SUBJECT MATTER

between the reservoirs of the cutting rod

3,

233 391

Apparatus for the preparation of a liquid polymeric reactive composition and its continuous application to a continuously moving semifinished product, in particular to a frame of a reinforced hose, characterized in that it consists of a reactor (1) and a reservoir (2) separated by a partition and provided with a common belt stirrer (9), wherein at the bottom of the reservoir (2) there are dispensed pumps / pre-polymer with a discharge line leading into the mixing chamber (22), into which the discharge line of the metering agent metering pumps followed directly by the application nozzle (23) ·

Apparatus according to claim 1, characterized in that the mixing chamber (22) is provided with a stirrer (21), the rotational movement of which is preferably derived from the axis (20) of the belt mixer (9).

Device according to claim 1, characterized in that the crosslinking agent and the metering pump?

A three-way valve (15) is connected to the reagent and connected to the non-reactive mixture feed line.

Device according to claim 1, characterized by:. characterized in that the metering pump (e) of the prepolymer and the metering pump agent have a common drive unit (16).

Apparatus according to claim 1, characterized in that the reactor (1) and the tank (2) are both equipped with external electric heating and provided with an electronic level indicator connected to a control circuit for automatic control of the filling and emptying of the reactor and the tank.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the applicator nozzle (23) is formed by an outer ring-shaped body (25) in which the thread of the hollow inner body (26) engages, the two parts defining a cavity (24) with their surfaces.

- 7 233 391 into which the inlet of the reactive composition flows from the mixing chamber (22) and is followed by an outlet annular gap (28), the size of which is adjustable by axially displacing the inner body (26) relative to the outer body (25) and 27).