DE1255297B

DE1255297B - Vorrichtung zum Mischen und Verteilen der schaumstoffbildenden Komponenten eines Schaumkunststoffes auf Polyurethanbasis

Info

Publication number: DE1255297B
Application number: DEG38592A
Authority: DE
Inventors: John James Preotle
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1962-08-31
Filing date: 1963-08-31
Publication date: 1967-11-30
Also published as: US3172925A; FR1367889A; GB978548A

Description

DEUTSCHES PATENTAMT AUSLEGESCHRIFT

Deutsche KL: 39 a3 - 27/00

Nummer: 1 255 297

Aktenzeichen: G 38592 X/39 a3

Ji 255 297 Anmeldetag: 31.August 1963

Auslegetag: 30. November 1967

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Mischen und Verteilen der schaumstoffbildenden Komponenten eines Schaumkunststoffes auf Polyurethanbasis mit einer in einer Mischkammer rotierenden Mischerwelle, die an ihrem freien Ende eine mit ihr drehbare, koaxial aus einer Auslaßöffnung der Mischkammer verschiebbare Einrichtung trägt.

Zum Ausfüllen eines Isolierraumes, beispielsweise eines hohlen Kühlschrankgehäuses, mit einem Schaumkunststoff war es bisher üblich, die gemischten schaumstoffbildenden Komponenten in Form eines Flüssigkeitsstromes von dem Auslaß der Mischkammer durch ein Loch in der Wand des Isolierraumes in diesen einfließen zu lassen, woraufhin sich der Schaumstoff in dem Isolierraum bilden soll. Es hat sich herausgestellt, daß bei dieser Verfahrensweise häufig Hohlräume gebildet werden, da eine Schaumbildung bereits an Stellen eintrat, hinter denen, gesehen von der Zuführungsöffnung des Raumes, noch nicht genügend Mischnussigkeit eingeflossen war, um den Raum vollständig mit schaumstoffbildender Flüssigkeit zu füllen, da die Mischung bereits zu viskos war, um eine zufriedenstellende Füllung des Isolierraumes zu erreichen.

Eine bekannte Vorrichtung weist eine an ihrem unteren Ende mit einer Auslaßöffnung versehene Mischkammer auf, in der eine Mischerwelle drehbar und koaxial zur Mischerkammer verschiebbar angeordnet ist. An dem freien Ende ist die MischerweIle mit einem Bohrer versehen. Zum Mischen der Komponenten in der Mischkammer wird die Mischerwelle so weit in die Auslaßöffnung hineingeschoben, bis diese verschlossen ist. Nach Beendigung des Mischvorganges wird die Mischerwelle aus der Auslaßöffnung herausgezogen, so daß die fertige Mischung abfließen kann. Nach Entleerung der Mischkammer wird die Mischerwelle mit ihrem Bohrer in die Ausflußöffnung bewegt, um diese von etwaigen Rückständen zu säubern.

Bei dieser bekannten Vorrichtung erfolgt also nach jedem beendeten Mischvorgang, bei dem die Ausflußöffnung geschlossen ist, ein Ablassen der fertigen Mischung durch Hochziehen der Mischerwelle, die damit den Auslaß freigibt. Die Mischung fließt entweder unter Schwerkraft oder durch Zufuhr von Druckluft durch eine Leitung nach unten ab. Eine derartige Vorrichtung ist nicht geeignet, die Bildung von Hohlräumen beim Füllen eines Isolierraumes mit einem Schaumkunststoff zu vermeiden.

Bei einer weiteren bekannten Vorrichtung ist in der Mischkammer eine spiralförmige Mischerschraube vorgesehen, die in einem Gewindestück endet, wel-

Vorrichtung zum Mischen und Verteilen
der schaumstoffbildenden Komponenten
eines Schaumkunststoffes auf Polyurethanbasis

Anmelder:

General Motors Corporation,
Detroit, Mich. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr. W. Müller-Bore, Dipl.-Ing. H. Gralfs
und Dr. G. Manitz, Patentanwälte,
Braunschweig, Am Bürgerpark 8

Als Erfinder benannt:

John James Preotle, Dayton, Ohio (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 31. August 1962
(220 725)

ches eine keilförmige Endfläche aufweist, die nahe der Auslaßöffnung der Mischkammer angeordnet ist und in der Art eines Schabers wirkt. Auch bei dieser bekannten Vorrichtung fallen die gemischten Bega standteile nach unten aus der Auslaßöffnung heraus, so daß auch diese Vorrichtung nicht zur einwandfreien Ausfüllung eines Isolierraumes mit Schaumkunsstoff geeignet ist.

Bei einer anderen bekannten Anordnung zur Herstellung von Behältern wird in einen beispielsweise aus Papier bestehenden Behälter eine Zuführleitung eingeführt, die an ihrem unteren Ende eine Düse aufweist, aus deren öffnungen eine Latex-Gas-Mischung auf die inneren Flächen des Behälters gespritzt wird. Eine derartige Anordnung ist ebenfalls nicht zum Füllen eines Isolierraumes mit einem Schaumkunststoff geeignet, da die Düse verstopfen würde.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattung zu schaffen, mit der eine gleichmäßige und vollständige Füllung eines Isolierraumes, beispielsweise eines hohlen Kühlschrankgehäuses, mit einem Schaumkunststoff ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die drehbare Einrichtung eine Verteilerscheibe zur Abschleuderung des gemischten schaumbildenden Materials in radialer Richtung aufweist.

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Durch die Ausbildung gemäß der Erfindung wird eine gute und gleichmäßige Verteilung der gemischten schaumstoffbildenden Komponenten erreicht und ein Verstopfen durch frühzeitige Schaumbildung verhindert.

Bei einer Ausführungsform ist die Verteilerscheibe an ihrer oberen, der Mischkammer zugekehrten Fläche mit radialen Rippen versehen. Weiterhin kann die Verteilerscheibe von einem in bezug auf sie koaxial verschiebbaren Schutzring umgeben sein, der an der Mischkammerauslaßöffnung verschiebbar und in die die Verteilerscheibe umgebende Stellung vorspannbar angebracht ist. Der Schutzring kann mit einem radialen Außenflansch versehen sein.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise an Hand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt

F i g. 1 schematisch eine Misch- und Verteilvorrichtung der schaumbildenden Komponenten sowie eine schematische Schnittansicht eines hohlen Kühlschrankgehäuses, das mit der Rückseite nach oben liegt und eine Öffnung hat, durch die die Verteilerscheibe der Vorrichtung hindurchragt,

Fig. 2 eine Teilschnittansicht der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung in vergrößertem Maßstab in einer Stellung vor dem Einfüllen des Materials in das hohle Kühlschrankgehäuse,

F i g. 3 eine Schnittansicht ähnlich F i g. 2, in der die Verteilerscheibe in der Stellung gezeigt ist, in der sie das Material in das hohle Kühlschrankgehäuse schleudert.

Nach Fig. 1 weist das Kühlschrankgehäuse 20 eine äußere Blechwandung 22 und eine innere Blechverkleidung 24 auf, die durch einen Abdeckstreifen 26 aus Kunststoff verbunden sind, der um die offene Seite 28 des Vorratsfaches 30 herumläuft und sie begrenzt. Die äußere Wandung 22 und die innere Verkleidung 24 bilden zwischen sich einen Isolationsraum 32, der sich ohne Unterbrechung über die Rückseite, die Seiten, die Oberseite und den Boden des Gehäuses 20 erstreckt.

Die Rückwand 34 der äußeren Wandung 22 hat eine im wesentlichen in der Mitte liegende Einfüllöffnung 36, die groß genug ist, um die Verteilerscheibe 38 der Vorrichtung durchzulassen.

Das schaumbildende Material kommt aus einer Vorrats-, Nachfüli- und Mischeinrichtung und fließt auf die Verteilerscheibe 38, die mit einer Drehzahl von beispielsweise 18000 U/min angetrieben wird, so daß das schaumbildende Material radial nach außen in der Weise, wie es durch die gestrichelten Linien 40 angedeutet ist, in den Isolationsraum 32 geschleudert wird, der die Seiten, die Decke und den Boden des Gehäuses 20 bildet. Das Material wird hierbei gegen die Wand 22 des Isolationsraumes geschleudert und fällt nach unten, so daß alle Teile des Isolationsraumes 32 mit dem schaumbildenden Material ausgefüllt werden.

Beispielsweise können zwei getrennte Polyurethankomponenten in den Vorratsbehältern 42 und 44 enthalten sein. Im Behälter 42 befindet sich eine Stammansatzkomponente, die einen mehrwertigen Alkohol als oberflächenaktiven Stoff und einen Katalysator enthält, während der Behälter 44 mit einer Isocyanatkomponente gefüllt ist.

Der Behälter 42 wird z. B. mit einer Mischung aus 30 Teilen PolyätherC auf 29,5 Teile eines Aktivierungsgemisches / beschickt und wird vorzugsweise durch eine thermostatische Steuereinrichtung 46, die

einen thermostatischen Temperaturfühler 48 hat, άήτ sich innerhalb einer den Behälter 42 umgebende^ isolierten Verkleidung 50 befindet, auf einer Tempel· ratur von 38° C gehalten. Die thermostatische Steuer_r einrichtung 46 wirkt auf ein temperaturveränderndefc Mittel 52, das entweder ein Heiz- oder ein Kühlmittel oder beides sein kann. Der Behälter 44 wirft mit einer Mischung aus 100 Teilen Vorpolymerisat F auf 20 Teile Trifluormonochlormethan beschickt und ίο wird durch eine thermostatische Steuereinrichtung 5# mit einem Temperaturfühler 56 innerhalb einer isolierten Verkleidung 58, der ein temperaturveränderndes Mittel 60 steuern soll, das ein Kühlmittel oder ein Heizmittel oder beides sein kann, auf einer Tempois ratur von etwa 10° C gehalten.

Das Vorpolymerisat F ist aus 75 Teilen eines Polyisocyanatbestandteilsyl und 25Teilen PolyätherC zusammengesetzt. Der Isocyanatbestandteil A besteht aus 80 Teilen Tolylen-2,4-diisocyanat und 20 Teilen Tolylen-2,6-diisocyanat. Der Polyäther C ist abgeleitet von 1 Mol Sorbit und 10 Mol Propylenoxyd; er hat eine Hydroxylzahl von 495, eine Säurezahl von 0,3 und eine Viskosität von 7500 cP bei 28° C Der Gewichtsanteil Wasser beträgt 0,1 Mol.
Das Aktivierungsgemisch / besteht (in Gewichtsteilen) aus 26 Teilen N,N,N',N'-Tetrakis-(2-hydroxypropyl)-äthylendiamin, 3 Teilen Triethylendiamin und 0,5 Teilen eines Emulgators aus 99 % Propylenglykol und 10% Polyäthylenglykol. Alle hier angegebenen Teile und Prozentsätze beziehen sich auf das Gewicht, wenn nichts anderes gesagt wird.

Die polyurethanbildenden Komponenten werden durch die Pumpen 66 und 68, die einzeln von den Motoren 70 und 72 angetrieben werden, aus den Vorratsbehältem 42 und 44 über die Leitungen 62 und 64 entnommen, und zwar in einem Gewichtsverhältnis von 59,5 Teilen aus dem Tank 42 und 120 Teilen aus dem Tank 44. Die Pumpen 66 und 68 pumpen die zwei polyurethanschaumbildenden Komponenten durch die Leitungen 74 und 76 zu einem Ventilblock 78. Der Ventilblock 78 ist mit zwei Drehschieberventilen 80 und 82 versehen, die parallele Achsen haben und von einem Griff 84 und einer Hebelverbindung 86 betätigt werden, um entweder eine gleichzeitige Förderung durch die Durchlässe 88, 90, 92 und 94 in eine Mischkammer 96 oder einen gleichzeitigen Umlauf durch die Durchlässe 98 und 121 zn den Rücklaufrohren 123 und 125 herzustellen, die die zwei Komponenten in ihre jeweiligen Vorratsbehälter 42 und 44 zurückleiten.

Die Mischkammer 96 ist von einem mit Flanschen versehenen manschettenähnlichen Gehäuse 127 umschlossen, das in den Ventilblock 78 eingeschraubt ist. Der Ventilblock 78 hat ein oberes Kugellager 129 und ein unteres Kugellager 131, die beide eine Mischerwelle 133 tragen, die von einem Elektromotor 135 mit sehr hoher Geschwindigkeit, beispielsweise mit 18 000 U/min, angetrieben wird. Die Mischerwelle 133 ist mit zwei Sätzen vorstehender Rundstäbe 137 und 139 innerhalb der Mischkammer 96 zum Mischen der zwei Komponenten versehen.

Die Verteilerscheibe 38 ist mit dem unteren Ende der motorgetriebenen Mischerwelle 133 verschraubt. DieVerteilerscheibe 38 ist an ihrer oberen Fläche mit herausgeformten senkrechten Rippen 151 versehen, die von einer Nabe am unteren Ende der Mischerwelle 133 radial nach außen lauf en. Auf dem Mischergehäuse 127 ist ein Schutzring 141 verschiebbar an-

Claims

gebracht, der einen oberen, nach innen gewendeten Flansch hat, welcher die Gleitverbindung mit dem Gehäuse 127 herstellt. Das untere Ende des Gehäuses 127 ist mit einem nach außen gewendeten Flansch versehen, der so ausgebildet ist, daß er den Schutzring 141 führt und außerdem den nach innen gewendeten Flansch, wie in F i g. 2 gezeigt, festhält, um die Bewegung des Schutzringes 141 nach unten zu begrenzen. Der Schutzring 141 wird durch die Schraubenfeder 143 normalerweise leicht nach unten vorgespannt. Der Schutzring 141 hat einen zylindrischen Teil 145, der die Verteilerscheibe 38, 149 umgibt, wenn sich der Schutzring in seiner untersten, in Fig. 2 gezeigten Stellung befindet, um ein unkontrolliertes Abschleudern des Materials von der Scheibe 149 zu verhindern, falls die Förderung von polyurethanbildenden Komponenten in die Mischkammer 96 nicht schnell genug abgestellt werden sollte, wenn die Verteilerscheibe 38 aus dem Isolationsraum 32 entfernt oder nicht weit genug in ihn eingeführt wird. Der ao Schutzring 141 ist mit einem kreisförmigen, radialen äußeren Flansch 147 versehen, der so ausgebildet ist, daß er die öffnung 36, durch die die Verteilerscheibe 38 und der zylindrische Teil 145 hindurchreichen, vollständig abschließt. Wenn die Verteilerscheibe 38 weit genug in die Öffnung hineingeschoben ist, wird der Schutzring 141, wie in F i g. 3 gezeigt, in Richtung des Ventilblocks 78 bewegt, um den Umfang der Scheibe 149 freizugeben, damit die Verteilerscheibe 38 die gemischen polyurethanbildenden Komponenten radial innerhalb des Isolationsraumes 32 abschleudern kann. Das Mischergehäuse 127 ist mit einem Haltering 153 versehen, um die Bewegung des Schutzringes 141 nach oben gegenüber dem Mischergehäuse 127 zu begrenzen. Wenn die Verteilerscheibe 38 durch die Öffnung 36 in den Isolationsraum 32 hineinragt, werden nach Rücken des Hebels 84 in eine Förderstellung die polyurethanbildenden Komponenten in die Kammer 96 gefördert und dort gemischt. Die gemischten Komponenten treffen auf die Verteilerscheibe 38 und werden durch diese radial nach außen abgeschleudert, so daß sie zuerst auf die Teile des Isolationsraumes 32 treffen, die am weitesten von der Öffnung 36 entfernt liegen. Das schaumbildende Material 40 staut sich daher zuerst in den entferntesten Teilen des Isolationsraumes auf, nämlich an den Seiten-, den Decken- und den Bodenteilen, woraufhin der Raum in der Rückwand allmählich fortschreitend in Richtung auf die öffnung 36 gefüllt wird. Es wird folglich eine besonders gleichmäßige Isolation geringer Dichte mit hohen Isolationseigenschaften gewährleistet, ohne daß Zellen, die das Isolationsgas enthalten, zerrissen oder zerdrückt werden. Wenn eine genügende Menge der Komponenten von der Verteilerscheibe 38 in den Isolationsraum 32 geschleudert worden ist, werden die Verteilerscheibe 38 und die Mischkammer 127 aus der öffnung 36 herausgezogen, und man läßt das Schäumen der Komponenten so lange fortschreiten, bis der Isolationsraum 32 völlig gefüllt ist. Wenn das Schäumen und das nachfolgende Aushärten vollendet sind, kann die öffnung 36, wenn erwünscht, abgedeckt werden. Patentansprüche:

1. Vorrichtvmg zum Mischen und Verteilen der schaumstoffbildenden Komponenten einesSchaumkunststoff es auf Polyurethanbasis mit einer in einer Mischkammer rotierenden Mischerwelle, die an ihrem freien Ende eine mit ihr drehbare, koaxial aus einer Auslaßöffnung der Mischkammer verschiebbare Einrichtung trägt, dadurch gekennzeichnet, daß die drehbare Einrichtung eine Verteilerscheibe (38, 149) zur Abschleuderung des gemischten schaumbildenden Materials in radialer Richtung aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilerscheibe (38, 149) an ihrer oberen, der Mischkammer zugekehrten Fläche mit radialen Rippen (151) versehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilerscneibe (38, 149) von einem in bezug auf sie koaxial verschiebbaren Schutzring (141, 145) umgeben ist, der an der Mischkammerauslaßöffnung (127) verschiebbar und in die die Verteilerscheibe umgebende Stellung vorspannbar angebracht ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schutzring (141, 145) mit einem radialen Außenflansch (147) versehen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Schweizerische Patentschrift Nr. 358 927;
USA.-Patentschriften Nr. 2 592 081, 2 954 214.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen