DE1215352B

DE1215352B - Spritzgeraet zur kontinuierlichen Herstellung von Schaumstoffen

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Publication number: DE1215352B
Application number: DEG33593A
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1961-11-15
Filing date: 1961-11-15
Publication date: 1966-04-28
Also published as: SE306614B; NL285531A; GB1021648A; FR1339261A; NL133667C; AT290108B; US3199790A; CH398962A

Description

Spritzgerät zur kontinuierlichen Herstellung von Schaumstoffen Die Erfindung bezieht sich auf ein Spritzgerät zur kontinuierlichen Herstellung von Schaumstoffen oder Schaumisolierstoffen aus Kunststoff, insbesondere aus Kunstharz, mit mindestens zwei rohrförmigen, zur Beförderung der Schauinstoffkomponenten dienenden, in eine Mischkammer mündenden Zufüh rungsteilen.
Es ist z. B. in der Bautechnik bekannt, aus Schaumstoff bestehende Platten zur Wärme- und Schallisolation zu verwenden. Hierbei wird die eine Komponente, das eigentliche Schaummittel, schaut mig geschlagen und dann eine wäßrige Lösung eines Harnstoffharzes als zweite Komponente zugesetzt. Es bildet sich ein Kunstharzschaumstoff, der venformbar ist und in kurzer Zeit eine ausreichende Steifigkeit annimmt. Hierbei arbeitet die Hamstoffharzlösung als Härtemittel. Ebenfalls ist es bekannt, Schaumisolierstoffe unmittelbar in Formen zu ver-Spritzen. Es sind Vorrichtungen bekannt, in denen das Härtemittel wie auch das eigentliche Schaummittel getrennt verschäumt werden. Weiterhin sind Vorrichtungen bekannt, in welchen lediglich das Schaummittel verschäumt wird und das Härtemittel über eine Mischdüse unverschäumt in eine Mischkammer eingespritzt wird, wobei für diese Lösung eine spitzwinklig angesetzte Zuführung wie auch eine Spiralmischdüse verwendet wird. Hierdurch soll eine intensivere Durchmischung der Komponenten erreicht werden.
Diese letztere Vorrichtung mag eine gewisse Ver besserung in bezug auf die anderen bekannten Vorrichtungen mit sich bringen. Trotzdem ist der Mischungseffekt noch nicht ausreichend, so daß die Bildung der bleibenden versteiften Zellen relativ klein ist. Dies ist vor allem darauf zurückzuführen, daß der spitzwinkelig zugeführte, wenn auch anfänglich mit einer Wirbelbildung in die Mischkammer eintretende Härtemittelstrahl diese Strahlform doch relativ lange beibehält und nicht in kleine Partikelchen zerteilt oder zerstäubt wird, was erst eine wirksanie Durchsetzung des Schaummitteis mit den Partikelchen des Härtemittels ermöglichen würde. Die bekannte Vorrichtung weist außerdem keine Mittel auf, um in der Mischdüse die Betriebsbedingungen verändern zu können, was für einen kontinuierlichen Arbeitsablauf wie auch zur Ermittlung optimaler Varmischungsdaten erwünscht ist. Das eigentliche Schaummittel wird über eine Öffnung in die Mischkammer einfach eingedrückt und trägt von sich aus praktisch überhaupt nicht zur Vermischung bei.
Bekannt ist ferner eine Vorrichtung zur Herstellung von rasch härtenden Kunstharzmassen, aber nicht Kunstharzschäumen, bei welcher die beiden Zuführungsrohre für die Materialkomponenten konzentrisch ineinander angeordnet sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Spritzgerät zur kontinuierlichen Herstellung von Kunststoffschäumen zu schaffen, das einen hohen Mischungseffekt der Matenalkomponenten sicher gewährleistet.
Bei einem Spritzgerät zur kontinuierlichen Herstellung von Schaumstoffen oder Schaumisolierstoffen aus Kunststoff, insbesondere aus Kunstharz, mit mindestens zwei rohrförmigen, zur Beförderung der Schaumstofikomponenten dienenden, in eine Mischkammer mündenden Zuführungsteilen, wobei in mindestens einem Zuführungsteil eine Materialkomponente aufgeschäumt ist und die andere Materialkomponente als Strahl austritt, wird ein guter Mischungseffekt ernndungsgemäß dadurch erreicht, daß gegenüber den Austrittsöffnungen der, wie an sich bekannt, konzentrisch ineinander angeordneten Zuführungsrohre ein sich beiderseits der gemeinsamen Achse der Zuführungsrohre erstreckender, als Zerstäubungsvorrichtung dienender und die aus dem inneren Rohr austretende Materialkomponente radial nach außen ablenkender Prallkörper vorgesehen ist. Die Stirnfläche des Prallkörpers, welche zu den Austrittsöffnungen weist, kann, wie an sich bekannt, kegelig ausgebildet oder aus mehreren ebenen Flächen gebildet sein.
Der rückwärtige Teil des Prallkörpers kann die Form eines Rotationskörpers haben oder tropfenförmig sein. Durch die konzentrische Anordnung der Rohre ineinander erzielt man große Vermischungsflächen, die weiter dadurch vergrößert werden, daß der Härtemittelstrahl auf die Prallfläche auftrifft, in unzählige Partikelchen zerstäubt wird und sich in dieser Form außerordentlich innig und wirksam mit dem Schaummittel vermischt, so daß praktisch alle im Schautnmiittel vorhandenen Zellen vom Härtemittel erfaßt und versteift werden. Der das Spritzgerät verlassende Schaum kann z. B. zu Platten verarbeitet werden, deren thermische und akustische Isolationsurerte wesentlich großer als diejenigen der bekannten Schaumstoffkörper sind.
Das Spritzgerät nach der Erfindung wird an Hand der Zeichnungen erläutert, die schematische Ausführungsbeispiele darstellen. Es zeigt F i g. 1 das Spritzgerät in Seitenansicht, im wesentlichen im Schnitt, F i g. 2 einen Schnitt nach Linie II-II der Fig. 1, F i g. 3 einen Schnitt nach Linie III-III der F i g. 1, Fig. 4 einen Schnitt nach Linie IV-IV der Fig. 1 in vergrößertem Maßstab, jedoch anderer Anordnung der Kegelräder, F i g. 5 ein Ausführungsbeispiel eines Spritzkopfes im Schnitt.
Aus nicht dargestellten Vorratsbehältern wird über die Leitungen 10 und 11 ein Schaummittel und ein geeignetes Härtemittel, z. B. Kunstharz oder Hamstoffharz, entnommen. Beide Komponenten werden in Form von flüssigen Lösungen zugeführt. Als Treibmittel kann Druckluft benutzt werden, die außerdem über die Leitung 12 dem oberen Teil des Spritzgerätes zugeführt wird. Der Antrieb kann auch mit Hilfe von Pumpen, z. B. Zahnradpumpen, für die flüssigen Komponenten erfolgen. Wird Druckluft verwendet, so verwendet man zweckmäßig Druckventile, z. B. Niederdruckkugelventile 10 a, um den Druck im Zuführungsrohr 13 für das eigentliche Schaummittel und im Zuführungsrohr 14 für das Härtemittel einzustellen. Das Schaummittel wird hierbei zweckmäßig durch Siebe 16 geführt, das Aufschäumen erfolgt vorteilhaft durch Verwendung von Kugeln 15 aus Glas, welche durch das strömende Schaummittel in ständiger Bewegung gehalten werden, so daß im Schaummittel ein besonders effektiver Rühreffekt erzielt wird. Das Spritzgerät wird vereinfacht und weist kleinere Dimensionen auf, wenn beide Rohre 14, 13 konzentrisch ineinander angeordnet sind. Die Siebe 16 können an verschiedenen, mit Abstand zueinander angeordneten Stellen des Rohres 13 angeordnet werden.
Dieses Rohr 13 weist am Ende ein Gewinde 19 auf in welches ein Rohrstutzen 17 verschraubt ist. Dieser ringzylindrische, zum anderen Zuführungsrohr 14 konzentrisch angeordnete Rohrstutzen ist mit turbinenartigen Schaufeln 17a bestückt. Die Anordnung kann so getroffen sein, daß die Schaufeln dem Schaummittel jeweils einen Links- oder Rechtsdrall erteilen, so daß das Schaummittel unter Wirbelbildung in die Mischkammer eintritt, welche vom Rohrstutzen 17 als auch der Kammerwand 22 begrenzt ist.
Die Schaufeln können auch gegenläufig angeordnet sein, z. B. derart, daß die obere Hälfte einen Rechts-, die untere Hälfte einen Linksdrall zeigt oder umgekehrt. Es kann auch eine Mehrfachaufteilung von Links- und Rechtsdrall vorliegen.
Das andere Zuführungsrohr 14 für das Härtemittel ist am Ende mit Halterungsmitteln, z. B. mit einem Gewinde 20 versehen, an welchem ein Spritzkopf 18 lösbar befestigt wird. Nach einer Ausführungsform kann ein ringzylindrischer Spritzkopf mit einer oder mehreren verteilt angeordneten Öffnungen 21 verwendet werden. Der Spritzkopf kann auch in Form einer Scheibe, einer Kugelkalotte oder eines anderen sphärischen Körpers ausgeführt sein. Das Härtemittel tritt unter Druck als relativ feiner Strahl bzw. als ein Strahlenbündel in die Mischkammer ein. Eine beachtliche Verbesserung der Vermischung des Härtemittels mit dem Schaummittel wird durch Verwendung des Prallkörpers 23 erzielt. Dieser ist gegenüber der Öffnung des Rohres 14 angeordnet, so daß das Härtemittel auf seine Stirnfläche aufprallt und in kleine Teilchen zerstäubt wird.
Die Stirnfiäche kann als ebene Fläche ausgebildet sein. Die obere und untere Hälfte kann zueinander winklig zulaufen, so daß die jeweiligen Teilprallflächen in Förderrichtung des Schaummittels weisen.
Die Stirnfläche des Prallkörpers kann aber auch kegelförmig ausgebildet werden. Zur Verminderung des Strömungswiderstandes ist der rückwärtige Teil des Prallkörpers in Form eines Rotationskörpers oder tropfenförmig ausgebildet.
Der Prallkörper kann einstellbar ausgebildet sein.
Zu diesem Zweck kann ein Muttergewinde verwendet werden, in welches das eine Ende eines mit Gewinde versehenen Schaftes 24 eingeschraubt ist. Das andere Schaftende weist ebenfalls ein Gewinde auf, das im Muttergewinde eines ortsfest abgestützten Halteteiles 25 verschraubt ist. Das Halteteil25 kann als ein relativ dünnes Blech ausgebildet sein. Es kann auch ein ein Gehäuse bildendes Doppelblech verwendet werden, in welchem zwei Kegelzahnräder enthalten sind. Mit Hilfe eines außen angeordneten Handrades 26 werden die Kegelzahnräder verdreht und somit der Schaft 24 mit dem an ihm festen Prallkörper 23 in axialer Richtung nach vorn oder rückwärts verstellt. Der Feststellmechanismus, der recht klein gehalten werden kann, wird vom Halteteil 25 umkapselt oder zumindest zur einen Seite hin abgedeckt, so daß die Verstellteile im wesentlichen oder vollständig der Verschmutzung durch die Mischkomponenten entzogen sind.
Die Mischkammer kann mit einem abnehmbaren Gehäuseteil, z. B. einer aufschwenkbaren Klappe, versehen sein, so daß die Bedienungsperson nach Freilegung der Mischkammer den Prallkörper 23 in dem Halteteil 25 vorwärts oder rückwärts verschieben und mit Hilfe einer Schraube arretieren kann.
Man kann auch nach wie vor den Gewindeschaft 24 benutzen, so daß durch Drehen des Prallkörpers der Abstand zum Halteteil 25 beliebig veränderbar ist.
Zweckmäßig ist die Anordnung so getroffen, daß nach Freilegung eines Zuganges zur Mischkammer der Spritzkopf 18 leicht zugänglich ist. Nach einiger Betriebsdauer kann der Spritzkopf dann vom Rohr 14 abgenommen und durch einen sauberen gleichen oder auch einen anderen Spritzkopf ersetzt werden.
Der schmutzige Spritzkopf wird in ein Lösungsmittel gelegt oder auf andere Art gereinigt. Durch die Auswechselbarkeit wird sichergestellt, daß im Spritzgerät immer ein einwandfreier Spritzkopf eingebaut ist.
Gleichfalls wird dadurch die Möglichkeit geschaffen, von einer Betriebsart auf eine andere überzugehen, wenn z. B. erwünscht ist, die Porosität des Schaumstoffes zu vergrößern oder zu verkleinern; es wird dann ein Spritzkopf eingebaut, der jeweils eine bessere oder weniger gute Vermischung erlaubt. Ebenfalls kann vorgesehen werden, daß der Rohrstutzen 17 mit den turbinenartigen Schaufeln 17 a abnehmbar ist, so daß dieser Teil durch einen entsprechend anderen Teil ersetzt werden kann, um einen anderen Verwirbelungseffekt, z. B. einen anders gerichteten oder verteilten Drall zu erzielen.
Wenn gemäß F i g. 5 eine konisch verlaufende Düse 18 a als Spritzkopf verwendet wird, so tritt das Härtemittel mit größerer Geschwindigkeit aus der Öffnung 21 aus, und der Strahl wird feiner; die Folge ist eine feinere Partikelbildung. Der Spritzkopf kann auch aus einer Mehrzahl von solchen konischen Düsen 18 a bestehen. Die Spritzköpfe und der Prallkörper bestehen vorzugsweise aus Metall.
Um eine weitere Beeinflussung des Schaumstoffes in der Mischkammer erzielen zu können, wird erfindungsgemäß eine besondere Rohrleitung28 für ein zusätzliches Druckgas, z. B. CO2-Gas, vor gesehen, wobei diese Rohrleitung an einem Ende mit einem nicht dargestellten Druckgasbehälter verbunden ist.
Das andere Ende mündet in die Mischkammer. In axialer Richtung gesehen, befindet sich die Mündung dieser Druckgasrohrleitung hinter den Schaufeln 17 a, jedoch vor der Austrittsöffnung 21 des Härtemittels.
Durch einen gesteuerten Gaszufluß kann man die Aufschäumung vergrößern oder verkleinern. Der Innendurchmesser der Rohrleitung 28 kann beispielsweise 2 mm betragen. Wie aus Fig.1 ersichtlich, kann eine Platzersparnis dadurch erzielt werden, daß die Rohrleitung28 unmittelbar entlang des Rohres 14 verläuft.
Das Spritzgerät nach der Erfindung kann derart abgewandelt werden, daß der Prallkörper 23 drehbar angeordnet wird. Zu diesem Zweck sitzt er auf einer Welle, die in z. B. zwei Drehlagern aufgenommen ist. Um den Prallkörper 23 in Rotation zu versetzen, wird die Drehachse von einem geeigneten kleinen Motor, z. B. einem Elektromotor, angetrieben. Zweckmäßig ist die Anordnung so getroffen, daß die Drehzahl des Prallkörpers einstellbar ist, indem z. B. mit Hilfe eines Dreh- oder Schiebewiderstandes die Erregercharakteristik des Statorteiles des Elektromotors verändert wird. Die Partikelchen des Härtemittels werden somit über den ganzen Querschnitt der Mischkammer nach außen geschleudert und verteilen sich noch gleichmäßiger. Die Vermischung mit der anderen Schaumstofikomponente wird hierbei verbessert. Die Anordnung kann auch so ausgestaltet werden, daß die Stirnflächen des Prallkörpers 23 mit Schaufeln oder Lamellen bestückt sind, die schräg oder schraubenförmig angeordnet werden können, so daß den vom Prallkörper abgeschleuderten Teilchen ein Links- oder Rechtsdrall erteilt wird.
Das Spritzgerät kann weiterhin noch so ausgebildet werden, daß das aus dem Zuführungsrohr 14 austretende Härtemittel durch einen drehbaren, auf die Mündung des Rohres 14 aufgesetzten Spritzkopf geschickt wird. Der Spritzkopf kann eine exzentrisch angeordnete Düse oder eine Vielzahl solcher Düsen oder andere geeignete Öffnungen aufweisen, so daß das Härtemittel infolge der Drehbewegung als ein schraubenförmiger oder kreisringförmiger Strahl austritt. Mehrere solcher Strahlen können sich zu einem Kreisring vereinigen. Hierbei wird der Vorteil erreicht, daß das Härtemittel über den ganzen Querschnitt gleichmäßiger und somit besser verteilt wird.
Zum Antrieb des Spritzkopfes kann eine Hohlwelle verwendet werden, welche das Zuführungsrohr für das Härtemittel umfaßt oder in ihrem Mantel geführt ist. Die Hohlwelle wird aus dem Spritzgerät herausgeführt und mit Hilfe eines kleinen Elektromotors oder eines anderen geeigneten Motors angetrieben, wobei die Motordrehzahl einstellbar sein soll.

Claims

Patentansprüche: 1. Spritzgerät zur kontinuierlichen Herstellung von Schaumstoffen oder Schaumisolierstoffen aus Kunststoff, insbesondere aus Kunstharz, mit mindestens zwei rohrförmigen, zur Beförderung der Schaumstoffkomponenten dienenden, in eine Mischkammer mündenden Zuführungsteilen, wobei in mindestens einem Zuführungsteil eine Materialkomponente aufgeschäumt ist und die andere Materialkomponente als Strahl austritt, dadurch gekennzeichnet, daß gegenüber den Austrittsöffnungen der, wie an sich bekannt, konzentrisch ineinander angeordneten Zuführungsrohre(13, 14) ein sich beiderseits der gemeinsamen Achse der Zuführungsrohre erstrekkender, als Zerstäubungsvorrichtung dienender und die aus dem inneren Rohr austretende Materialkomponente radial nach außen ablenkender Prallkörper (23) vorgesehen ist.
2. Spritzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche des Prallkörpers (23), wie an sich bekannt, kegelig ist oder mehrere ebene Stirnflächen aufweist.
3. Spritzgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der rückwärtige Teil des Prallkörpers (23) als sphärischer Körper oder tropfenförmig ausgebildet ist.
4. Spritzgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Prallkörper (23) unmittelbar vor der Ausflußöffnung der Mischkammer (22) angeordnet ist.
5. Spritzgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Prallkörper (23) in axialer Richtung verstellbar ausgebildet ist.
6. Spritzgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Prallkörper (23) mit dem einen Gewindeende eines Schaftes (24) fest verbunden ist, wobei das andere Gewindeende des Schaftes (24) in einem Muttergewinde eines ortsfesten Halteteils (25) verschraubt ist, so daß der Prallkörper (23) in axialer Richtung entweder durch ein äußeres Handrad (26) und Kegelräder oder unmittelbar von Hand aus einstellbar ist.
7. Spritzgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischkammer (22) mit einem abnehmbaren Gehäuseteil versehen ist.
8. Spritzgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Spritzkopf (18, 18 a) an dem Zuführungsrohr (14) für das Härtemittel und/oder ein mit turbinenartigen Schaufeln (17a) versehener Rohrstutzen(17) an dem Zuführungsrohr (13) für das Schaummittel lösbar befestigt sind.
9. Spritzgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Spritzkopf (18, 18 a) zylindrisch oder in Form eines sphärischen Körpers oder einer Kugelkalotte, eines Rotationskörpers oder einer Scheibe ausgebildet ist und eine oder mehrere verteilt angeordnete Austrittsöffnungen (21) aufweist.
10. Spritzgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die turbinenartigen Schaufeln (17a) so im Rohrstutzen(17) angeordnet sind, daß sie dem zuströmenden Schaummittel einen Links- und/oder Rechtsdrall erteilen.
11. Spritzgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch im Zuführungsrohr (13) für das Schaummittel ortsfest angeordnete Siebe (16) und beweglich angeordnete Kugeln (15).
12. Spritzgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine besondere, in die Mischkammer auslaufende, ein Gas führende Rohrteltung (28).
13. Spritzgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Prallkörper (23) rotierbar ist.
14. Spritzgerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirflfiächedes Prallkörpers (23) mit Ablenkblechen versehen ist.
15. Spritzgerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Zuführungsrohr (14) für das Härtemittel mit einem rotierbaren Spritzkopf (18,18a) versehen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 902789; österreichische Patentschriften Nr. 189 384, 198948.