DE1212287B - Vorrichtung zur Beschickung von Schleuder-gussformen mit reaktionsfaehigen Kunststoffen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

B 29c

Deutsche Kl.: 39 a2 - 5/04

Nummer: 1212287

Aktenzeichen: B 75283 X/39 a2

Anmeldetag: 4. Februar 1964

Auslegetag: 10. März 1966

Es sind Schleudergußvorrichtungen bekannt, auf denen bei entweder waagerechter oder senkrechter Anordnung der Achse des Aufbereitungs- und Einspeisungssystems Gußstücke, ζ. Β. solche aus Metall, Beton oder Kunststoff, durch Einbringen der flüssigen Schleudermasse in rotierende Formen hergestellt werden. Die den zentrifugalen Kräften ausgesetzte Schleudermasse erreicht in der rotierenden Form ihre größtmögliche Dichte, erstarrt und wird sodann als festes Werkstück ausgeformt. Nach diesem allgemeinenVerfahren hergestellte rohr- oder walzenförmige Formstücke zeichnen sich durch vorteilhafte Spannungszustände aus, ferner ein dichtes Gefüge, gleichmäßige Wandstärke und eine glatte innere Oberfläche bei Hohlkörpern.

Bei der Herstellung von Formkörpern aus Kunststoffen nach dem Schleudergußverfahren wird die plastifizierte Masse entweder als homogene Schmelze in die rotierende Form eingebracht oder kurz vor dem Füllen der Form aus zwei oder mehreren Komponenten gemischt, die erst in der Form miteinander reagieren und dann den festen Zustand beschleunigt erreichen. Im letztgenannten Fall ist die vom Beginn des Mischens bis zur einsetzenden Verfestigung der aus reaktionsfähigen Komponenten gemischten Masse jeweils benötigte Zeit für den technischen Ablauf des Gießvorganges und für die Wirtschaftlichkeit dieses Herstellungsverfahrens von großer Bedeutung.

In anderem Zusammenhang ist ferner die Verarbeitung von alkalisch polymerisierten Polyamiden zu Formkörpern bekannt. Bei der Anwendung von alkalisch polymerisierten Polyamiden zur Herstellung von Schleudergußteilen ist die vorgewärmte Schleudermasse z. B. aus einem Teil Caprolactam mit Aktivator und zum anderen Teil aus Caprolactam und Katalysator zu mischen und dann möglichst rasch in die Schleudergußform einzubringen. Für eine solche Mischung ergeben sich wegen der kurzen Reaktionszeit der Komponenten von 1—2 Minuten Schwierigkeiten sowohl beim Vormischen als auch beim Einbringen der vorgemischten Masse in ' die erhitzte Schleudergußform. Eine ungenügende Vormischung und Homogenisierung in der gefüllten Form kann sich insbesondere in unerwünschten Spannungszuständen vor allem bei größeren Formstücken äußern, die später beim Abkühlen nicht mehr zu beseitigen sind. — Bei den ersten Versuchen zur Herstellung von Formstücken aus alkalisch polymerisierten Polyamiden nach der Schleudergußmethode hat man zunächst beide Komponenten der zu verarbeitenden Masse in einem Gefäß ohne besondere Einbauten oder Rührwerkseinrichtungen rasch vorgemischt und Vorrichtung zur Beschickung von Schleudergußformen mit reaktionsfähigen Kunststoffen

Anmelder:

Badische Anilin- & Soda-Fabrik

Aktiengesellschaft, Ludwigshafen/Rhein

Als Erfinder benannt:

Günther John, Ludwigshafen/Rhein-Oggersheim; Dipl.-Ing. Hans von Ammon,

Ludwigshafen/Rhein;

Dipl.-Ing. Ludwig Raichle, Limburgerhof

anschließend von Hand durch ein Zulaufrohr in die rotierende Form eingefüllt. Die sich dabei ergebende unregelmäßige Einspeisung führte in vielen Versuchsfällen zu einem Zusammenbrechen des Flüssigkeitsringes in der Form, mindestens jedoch zu örtlich unterschiedlichen Verteilungen der bereits reagierenden Masse, die einer Unbrauchbarkeit des Formstückes gleichkam. Diese einfache Vormisch- und Beschickungsmethode hat sich insbesondere zur Herstellung von rohrförmigen Hohlkörpern von gleichmäßiger Wandstärke als unbrauchbar erwiesen. — Genauere Untersuchungen haben dann ergeben, daß für den Aufbau eines gleichmäßigen Flüssigkeitsringes in der Schleudergußform bei fest vorgegebener Zentrifugalbeschleunigung eine gewisse von den Stoffeigenschaften abhängige Zulaufgeschwindigkeit nicht, und zwar auch nicht kurzzeitig, überschritten werden darf.

Eine bessere Beschickung der Formhöhlung konnte durch eine Versuchsanordnung erzielt werden, bei der beide Komponenten getrennt in zwei Rührgefäßen aufgeschmolzen und aus diesen über ein kleineres Mischgefäß gleichmäßig in die rotierende Form eingegossen wurden. Als nachteilig erwies sich jedoch hierbei, daß das Mischgefäß und die Zulaufleitungen nach jedem Guß von anpolymerisierten Kunststoffresten gereinigt werden mußten. Beim Gießen größerer Teile bestand ferner wegen der dann erforderlichen längeren Beschickungszeit stets die Gefahr einer Pfropfbildung und der Blockierung der Zulaufrohre mit der reagierenden Mischung.

Bekannt sind ferner Vorrichtungen zum Füllen von Formen, Hohlräumen oder dergleichen mit reaktions-

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fähigen, porenbildenden, organischen Kunststoffen, bei denen die Düsen für die einzelnen Komponenten konzentrisch ineinanderliegend angeordnet sind, wobei die Komponenten jeweils ohne Drall zunächst parallel ausströmen, sich aber anschließend sofort vermischen. Weiter ist in gleichem Zusammenhang eine Vorrichtung bekannt, bei der beide Komponenten ohne Drall aus nebeneinanderliegenden Düsen ausströmen und beide Düsenstrahle sich dann außerhalb der Düsenmündungen schneiden. — Derartige, ohne Drall durchflossen Düsen können der Forderung nach einer intensiven Durchmischung zweier spontan reaktionsfähiger Komponenten nicht genügen.

Es wurde nun gefunden, daß die oben aufgezeigten Mangel und Schwierigkeiten bei der Beschickung von Schleudergußformen mit reaktionsfähigen Kunststoffen, insbesondere mit den für alkalische Polymerisationen zu mischenden Kunststoffkomponenten, vermieden werden, wenn die Füllung der rotierenden Form mit einer zwei Düsen enthaltenden Vorrichtung vorgenommen wird, die als Freistrahldüse besonderer Bauart anzusprechen ist. Diese· Freistrahldüse bewirkt in gleicher Weise einen gleichmäßigen Zulauf der zunächst getrennten Komponenten, als auch deren rasche Durchmischung am Düsenausgang unmittelbar vor dem Eintreten in den rotierenden Formhohlraum.

" Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung zwei kreiskegelförmige koaxial ineinandergesteckte Düsen mit abgeschnittener Kegelspitze-und mit voneinander getrennten Zuführungskanälen auf, letztere jeweils am Kegelende größeren Durchmessers angeordnet, wobei die innere Düse eine tangentiale Einlaufspirale des Zuführungskanals für die eine Kunststoffkomponente besitzt und die gegenüber dem Mantel der inneren Düse einen kreiskegelförmigen Ringraum bildende äußere Düse einen radial gerichteten unterteilten Zuführungskanal aufweist, durch dessen Abteilungen die andere Komponente jeweils über etwa 180° Winkelweg des Ringraumes im wesentlichen ohne Drall zur Düsenmündung strömt.

An Hand der Zeichnung ist die Erfindung nachfolgend näher beschrieben.

Die Fig. 1 gibt einen senkrechten Schnitt durch die Vorrichtung wieder. Die zentral angeordnete kreiskegelförmige Düse 1 besitzt an ihrem oberen Ende größeren Durchmessers einen etwa senkrecht zur Kegelachse angeordneten Zuführungskanal 2, der weiter zur Kegelachse Mn mit tangentialem Anschnitt in die Einlaufspirale 3 übergeht. In F i g. 2, die einen Schnitt längs der Linie C-D der Fig. 1 zeigt, ist die Lage und Ausdehnung dieser Einlaufspirale deutlicher dargestellt. Die durch den Zuführungskanal 2 eingespeiste Komponente der reaktionsfähig zu machenden KunststofEmischung erhält in der Einlauf spirale 3 einen Drall, der sich im kegelförmigen Hohlraum der Düse 1 bis zu ihrer Mündung 1 α und darüber hinaus fortsetzt. Die Düse 1 ist in koaxialer Lage umgeben von einer weiteren ebenfalls kreiskegelförmigen Düse 4, so daß zwischen beiden Düsen ein kegliger Ringraum 5 entsteht. Die Düse 4 besitzt einen Zuführungskanal 6, dessen Achse auf derjenigen der Düsen 1 und 4 ebenfalls etwa senkrecht stent, dabei schneidet jedoch der Zuführungskanal 6 das obere Ende der Düse 4 nicht tangential, sondern streng radial an. Fig. 3 zeigt in einem Schnitt längs der Linie A-B den Zuführungskanal 6, der durch eine mittig und radial angeordnete Trennwand 7 unterteilt ist, deren inneres Ende bis an die Düse 1 heranreicht. Die durch den Zuführungskanal 6 eingespeiste zweite Komponente muß sich also vor der Trennwand 7 in zwei Ströme teilen, wobei jeder Teilstrom jeweils etwa 180° Winkelweg des Ringraumes 5 bei gegenläufiger Bewegung um die Kegelachse auszufüllen hat. Daraus folgt, daß der Ringraum 5 vom Zuführungsende her bis zur Düsenmündung 4 α ohne Drall von der zweiten Komponente durchströmt wird.

Beim Zulauf der einen Komponente der reaktionsfähigen Kunststoffmischung durch den tangential angeschnittenen Zuführungskanal 2 und die anschließende kurze Einlauf spirale 3 bildet sich auf Grund der Überlagerung der axial und der tangential gerichteten Strömungskomponenten vor der Mündung la im allgemeinen ohne weitere apparative Maßnahmen ein Sprühkegel aus. Andernfalls ist es .möglich, den Vor der Mündung la gewünschten Sprühkegel durch zusätzliche drallerzeugende Einbauten im Hohlraum der Düse 1 herbeizuführen. Die durch den unterteilten Zuführungskanal 6 in die Düse 4 ohne Drall eingeführte andere Komponente der reaktionsfähigen Mischung tritt aus. dem kreiskegelförmigen Ringraum 5 an der Mündung 4 a schlauchförmig aus. Die Mündung la der mit Drall durchströmten Düse, hinter der sich der Sprühkegel bildet, ist gegenüber der Mündung 4a vorgezogen. Um ein Anhaften der aus der Mündung 4α schlauchförmig, ohne Drall austretenden Komponente an der vorgezogenen Mantelfläche der Düse 1 zu vermeiden, ist ihr vorgezogenes Teilstück außerdem zur Kegel- bzw. Düsenachse hin stufenförmig abgesetzt. — Bei dieser Anordnung und Ausbildung der Düsen 1 und 4 treffen beide Komponenten erst vor den Mündungen la und 4a aufeinander und werden hier im freien Raum und während des freien Falles auf Grund ihrer unterschiedlichen Bewegungskomponenten innig gemischt. Eine Pfropfbildung an den Düsenmündungen la und 4a auf Grund der in der Mischung sofort einsetzenden Polymerisation ist daher auch bei längerem Betrieb der Vorrichtung nicht möglich.

Bei der Herstellung von Formstücken in einer um eine senkrechte Achse rotierenden kleineren Schleudergußform wird man die Vorrichtung mit den erfindungsgemäßen Merkmalen im allgemeinen am Einfüllende der Form fest einbauen. Bei größeren Schleudergußformen, die um eine senkrechte oder waagerechte Achse rotieren können, ist es zweckmäßig, die Vorrichtung an einer Lanze zu befestigen und während der Beschickung der Form mit der reaktionsfähigen Mischung längs der Drehachse zu bewegen. Die auch bei größeren Durchsatzmengen verhältnismäßig kleinen Abmessungen der Vorrichtung kommen ihrer Anordnung an einer bewegbaren Lanze vorteilhaft entgegen. Die als Freistrahldüse ausgebildete Vorrichtung nach der Erfindung kann ferner aucfrittnabhängig von Schleudergußverfahren sowohl für die kontinuierliche als auch für eine diskontinuierliche Mischung aller schnell miteinander reagierenden flüssigen oder gasförmigen Stoffen eingesetzt werden.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Beschickung von Schleudergußformen mit reaktionsfähigen Kunststoffen aufgebaut unter Verwendung von düsenförmigen Hohlräumen mit tangentialer und axialer Einfiih-

rung der zu mischenden Kunststoffkomponenten, dadurch gekennzeichnet, daß zwei kreiskegelförmige Düsen mit abgeschnittener Kegelspitze und mit voneinander getrennten Zuführungskanälen, letztere jeweils am Kegelende von größerem Durchmesser angeordnet, koaxial ineinandergesteckt sind, wobei die innere Düse (1) eine tangentiale Einlaufspirale (3) hinter dem Zuführungskanal (2) für die eine Kunststoffkomponente besitzt, und die gegenüber dem Mantel der inneren Düse (1) einen kreiskegelförmigen Ringraum (5) bildende äußere Düse (4) einen radial gerichteten unterteilten Zuführungskanal (6) aufweist, durch dessen Abteilungen die andere Komponente jeweils über etwa 180° Winkelweg des Ringraumes im wesentlichen ohne Drall zur Düsenmündung (4 d) strömt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündung (la) der inneren über die tangentiale Einlaufspirale (3) mit Drall durchströmte Düse (1) gegenüber der Mündung (4 a) der äußeren Düse (4) vorgezogen ist.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das gegenüber der Mündung (4 a) vorgezogene Teilstück der Düse (1) zur Kegel- bzw. Düsenachse hin stufenförmig abgesetzt ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 832 493.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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