DD273156A3

DD273156A3 - Mischvorrichtung zur herstellung von kompakten polyurethanen im handansatz

Info

Publication number: DD273156A3
Application number: DD26873584A
Authority: DD
Inventors: Udo Rotermund; Gerold Baudis; Gottfried Fiedler; Horst Vollrath; Wolfgang Schmidt
Original assignee: Schwarzheide Synthesewerk Veb
Priority date: 1984-10-26
Filing date: 1984-10-26
Publication date: 1989-11-08

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Mischvorrichtung zur Herstellung von kompakten Polyurethanen im Handansatz bei einer Ansatzgroesse bis 35 kg. Ziel und Aufgabe der Erfindung bestehen in der Entwicklung einer im Aufbau einfachen Mischvorrichtung zur schnellen Vermischung der reaktionsfaehigen Komponenten bei 70C bis 100C, die ein blasen- und schlierenfreies Vermischen bei minimaler Trombenbildung gewaehrleistet und die Erfassung der Gefaesswandzonen und der Oberflaechenzone im Mischprozess ermoeglicht. Die erfindungsgemaesse Vorrichtung besteht aus einem Ruehrgefaess und einem Ruehrer, der auf einer vertikalen Ruehrerwelle zwei Propellerelemente und ein zwischen den Propellerelementen befindliches Mischelement traegt, wobei bei einer Ansatzgroesse 10 kg reaktiver Mischung das Propellerelement am Ende der Ruehrerwelle nach unten foerdernd und das zweite Propellerelement nach oben foerdernd auf der Ruehrerwelle angeordnet ist. Bei Ansaetzen 10 kg sind die Propellerelemente mit umgekehrter Foerderrichtung auf der Ruehrerwelle angebracht. Die Vermischung der reaktiven PUR-Komponenten mit der erfindungsgemaessen Vorrichtung ergibt voellig blasen- und schlierenfreie Formstuecke.

Description

aus parallel zur Rührerwelle angeordneten längsgeteilten Rohrstücken, die mit der Rührerwelle auf unterschiedlichen Radien starr verbunden sind und mit ihrer offenen Seite in Drehrichtung zeigen. Der Abstand des äußersten Radius des Mischelemente» von der Wand des oben offenen zylindrischen Rührgefäßes beträgt maximal 7mm. Eifindungsgemäß ist das Propellerelement am unteren Ende der Rührerwelle bei Ansätzen unter 10kg reaktiver Polyurethanmischung nach unten fördernd und das sich über dem Mischelement befindliche Propellerelement nach oben fördernd auf der Rührerwelle angebracht. Bei Ansätzen über 10kg reaktiver Polyurethanmischung sind das Propellerelement am Ende der Rührerwelle nach oben fördernd und das zweite Propellerelement nach unten fördernd auf der Rührerwelle angebracht. Überraschenderweise zeigt diese erfindungsgemäße Umkehr der Propelleranordnung die besten Wirkungen für die verschiedenen Ansatzgrößen. Die beschriebene Mischverrichtung gewährleistet bei den zur blasenfreien Vermischung notwendigen niedrigen Drehzahlen die erforderlicho schnelle Homogenisierung der Reaktionsansätze ohne störende Trombenbildung. Die Vertikaldurchmischung, die Durchmischung der Randzonen und ein intensives Aufeinandertreffen der Mischströme werden in einwandfreier Weise erreicht. Mittelt der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden im Handansatz blasen- und schlierenfreie Formstücke ohne Ausschuß erzeugt.

Autführungsbeiiplele Beispiel 1

In Figur 1 wird die aus einem Rührer und einem zylindrischen, oben offenen Rührgefäß 6 mit einem Durchmesser von 113mm bestehende Mischvorrichtung dargestellt. Der Rührer trägt auf einer vertikalen Rührerwelle 1 am unteren Ende ein vierflügliges Propellerelement 2 mit einem Durchmesser von 100mm, einer Flügelbreite an der Welle von 10mm, einer äußeren Flügelbreite von 34mm und einer Flügelneigung zur Horizontalen von 26°, darüber folgen ein Mfochelement 3 und danach ein zweites vierflügliges Propellerelement 6. Beide Propellerelemente besitzen die gleichen Abmessungen. Das Mischelement 3 besteht aus 4 halbierten Rohrstücken mit einer Länge von 51mm und einem Durchmesser von 8 mm, die mit der offenen Seite in Drehrichtung auf Radien (Mitte Rührerwelle bis Mitte Rohrstücke) von 17,24,34,46mm mit der Rührerwelle 1 starr verbunden sind. Zur Herstellung eines plattenförmigen Polyurethangießkörpers der Härte von 60 Shore A aus einem Gießmlschungsansatz von etwa 1 kg sind das Propellerelement 2 nach unten fördernd und das Propellerelement 5 nach oben fördernd auf der Rührerwelle 1 angeordnet. Das Propellerelement 5 befindet sich beim Mischvorgang 20mm unter der Flüssigkeitsoberfläche. Nach einer Mischzeit von 15 Sekunden bei einer Rührdrehzahl von 100U/min wurden in 15 nacheinander durchgeführten Versuchen problemlos blasen· und schlierenfrole Platten hergestellt. Die Trombenbildung war stark unterdrückt. Auch in 15 weiteren Versuchen wurden mit der beschriebenen Vorrichtung blasen- und schlierenfroie Gießelastomerplatten hergestellt, jedoch mit einer Härte von 90 Shore A. Durch den erhöhten Anteil an niedermolekularem Vernetzor ist hier die Tendenz zur Entmischung und damit zur Schlierenbildung erheblich verstärkt. Mit herkömmlichen Rührern ließen sich bei der kurzen Mischzeit von 15 Sekunden lediglich Platten, die mit Schlieren bzw. bei höheren Drehzahlen mit Blasen völlig durchsetzt waren, herstellen.

Beispiel 2

Mit einer Mischvorrichtung gemäß Figur 1, aber folgenden Abmessungen:

Rührgefäßhöhe 375mm, Rührgefäßdurchmesser 340mm, vierflüglige Propellerelemente mit 336mm Durchmesser, einer Flügelneigung zur Horizontalen von 25°, einer Flügelbreite an der Welle von 18mm und einer Flügelbreite außen von 106mm, Rohrstück mit 26mm Durchmesser und 170mm Höhe auf Umlaufradien (Mitte Rührerwello bis Mitte Rohrstücke) von 27,69,111 und 153 mm, werden die Komponenten für eine Ansatzgröße von 32 kg Polyurethanmischung mit einer Rührerdrehzahl von 70 U/min vermischt. Erfindungsgemäß werden Propellerelement 2 nach unten fördernd und Propellerelement 5 nach oben fördernd auf der Rührerwelle 1 angeordnet.

Die Anordnung der Propellerelemente wie im Beispiel 1 zeigte bei dieser Ansatzgröße eine ungenügende Rührerwirkung. Dieser Mangel wurde durch die erfindungsgemäße Umkehr der Förderrichtung der Propellerelemente (2,5) völlig behoben. Das gilt auch für größere Formteile, die durch Veieinigen von zwei oder mehr parallel hergestellten Ansätzen gegossen wurden. Die für den Ansatz notwendige große Menge flüssiges Isocyanat konnte rasch (20-25 Sekunden) und problemlos eingemischt werden.

Mit Giner herkömmlichen Mischvorrichtung ist die Beherrschung derartiger Handansatzgrößen nicht möglich, sondern es entstehen völlig unbrauchbare Formteile.

Claims

Mischvorrichtung zur Herstellung von kompakten Polyurethanen im Handansatz, insbesondere Polyurethan-Gießelementen, bei 7O⁰C bis 100⁰C mit einer Ansatzgröße bis 35 kg, bestehend aus Rührer und Rührgefäß, gekennzeichnet dadurch, daß der Rührer aus einer vertikalen Rührwelle (1) auf der vom unteren Ende nach oben ein Propellerelement (2), ein Mischelement (3), dessen äußerster Radius maximal 7 mm von der Wand des zylindrischen, oben offenen Rührgefäßes (6) entfernt ist, bestehend aus parallel zur Rührwelle (1) angeordneten längsgeteilten Rohrstücken (4), die mit der offenen Seite in Drehrichtung auf unterschiedliche Radien mit der Rührwelle (1) starr verbunden sind, und ein Propellerelement (5) angeordnet sind, wobei das Propellerelement (2) bei Ansätzen <10kg reaktiver PUR-Mischung nach unten fördernd und Propellerelement (5) nach oben fördernd und bei Ansätzen >10kg reaktiver PUR-Mischung das Propellerelement (2) nach oben fördernd und Propellerelement (5) nach unten fördernd auf der Rührwelle (1) befestigt sind, besteht.

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Vermischung reaktionsfähiger Komponenten für die diskontinuierliche Herstellung von kompakten Polyurethanen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Für die Herstellung kleiner Serien von Formteilen und Halbzeugen aus kompakten, insbesondere Polyurethan-Gießelementen, ist es aus Kostengründen üblich, die reaktionsfähigen Komponenten im Handansatz mittels Rührwerkes in einem oben offenen Gefäß rasch zu homogenisieren und die noch flüssige Mischung drucklos in entsprechende Werkzeuge zu gießen. Dieses Verfahren gestattet eine große Flexibilität bei der Herstellung verschiedenartiger Formkörper mit unterschiedlicher Ansatzgröße, Rezeptur und Komponentenzahl. Die kurzbemessenen Gieß- und Topfzeiten (z.B. nur etwa 30 Sekunden beim .one shot"· Verfahren bei Mischtemperaturen von 70 bis 100^cC für die Herstellung von PUR-Gießelastome. en) behindern ein blasenfreies Vermischen. Das Vermischen wird dabei mit einachsigen, rotierenden Vorrichtungen, wie z. B. Propeller-, Gitter-, Blatt-, Fingerrührer usw. in ainem ruhenden, oben offenen Gefäß vorgenommen. Mit diesen herkömmlichen Vorrichtungen werden bei zu intensiver Vermischung bzw. bei zu hoher Drehzahl unerwünscht Luftblasen eingetragen. Bei niedriger Drehzahl ist vor allem an der Gefäßwand und in Totzonen die Durchmischung unzureichend.

Die für eine gute Homogenisierung an sich wünschenswerte hohe Drehzahl bedingt die Entstehung von Tromben und führt dabei durch das Einrühren von Luft, die aus dem schnell aushärtenden Gemisch nicht entweicht, zur Bildung von Blasen. Eine mangelnde Homogenisierung wiederum führt zur Bildung von kristallithaltigen Schlieren im Polyurethan. Diese Schlierenbildung wird durch ungenügende Vermischung der Komponenten, die durch das Temperaturgefälle an der Gefäßvyand und der Flüssigkeitsoberfläche hervorgerufen wird, verursacht. Die niedrigen Temperaturen in den Randzonen bewirken die thermodynamisch bedingte Entmischung von nieder- und höhermolekularen Komponenten. Bei den für die Blasenfreiheit erforderlichen niedrigen Drehzahlen kann mit den herkömmlichen Rührern in keiner Zone der viskosen Mischung eine turbulente Strömung erzeugt werden.

Bekennte Mischvorrichtungen, die diese Nachteile teilweise zu beheben versuchen, erfordern einen hohen technischen Aufwand und stehen der für den Handansatz chatakteristische-i einfachen Mischtechnologie entgegen. Dies gilt z. B. für das in den DE-OS 2732324 und 2831192 beschriebene Doppelrührersystem für Behälter, die Vorrichtung zum Mischen von Flüssigkeiten mit Paddelschlägen nach DE-OS 3104285, ein Rühr- und Mischsystem mit 2 gegenläufigen konzentrisch mit Hilfe einer Hohlwelle angeordneten Rührern nach DE-OS 2735102 und 2343011 und auch für zusätzliche Bewegungsarten neben der Rotation, z. B. DE-OS 2233089.

ZIoI der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht in der Entwicklung einer im Aufbau einfachen Mischvorrichtung, die bei kurzen Mischzeiten die Herstellung von kompakten Polyurethanen ohne Anfall von Ausschußteilen gestattet.

Darlegung des Wesen· der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Mischvorrichtung zur schnellen Vermischung der reaktionsfähigen Komponenten bei 70"C bis 100⁰C im Handansatz mit einer Ansatzgröße bis 35kg zu entwickeln, die ein blasen- und schlierenfreies Vermischen bei minimaler Trombenbildung gewährleistet und die Erfassung der Gefäßwandzonen und der Oberfiächenzone im Mischprozeß ermöglicht.

Dje Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der zur Mischvorrichtung, die aus Rührer und Rührgefäß besteht, gehörende Rührer vom unteren Ende auf einer vertikalen Rührerwalle nach oben ein Propellerelement, ein Mischelement und ein zweites Propellerelement trägt. Die Propellerelemente sind vorzugsweise vierflüglig ausgebildet. Das Mischelement besteht