DE1504710B2

DE1504710B2 - Mischvorrichtung insbesondere zur verwendung bei der her stellung von polyurethan schaumstoffen

Info

Publication number: DE1504710B2
Application number: DE19641504710
Authority: DE
Inventors: Roger Emmett Claymont Del Knox (V St A)
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1963-05-20
Filing date: 1964-05-16
Publication date: 1971-09-02
Also published as: GB1030061A; US3223388A; DE1504710A1

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Mischvorrich- wand des Außenmantels berühren, und damit auch tung, insbesondere zur Verwendung bei der Her- der schraubenförmige Kanal, der von der Innenstellung von Polyurethan-Schaumstoffen, bestehend wand des Außenmantels, der Außenfläche sowohl aus einem mit mindestens je einem Ein- und einem des kegelstumpfförmigen Einsatzes als auch der Auslaß für die zu mischenden Komponenten ver- 5 der Schnecke begrenzt ist, sich vom Einlaß zum sehenen kegelstumpfförmigen Außenmantel, einem Auslaß hin im Querschnitt verbreitern,
darin auf der gleichen Achse angeordneten kegel- Die besonderen Vorteile dieser Mischvorrichtung stumpfförmigen Einsatz sowie einem durch eine bestehen in erster Linie darin, daß nicht nur das Schnecke innerhalb des Außenmantels gebildeten Volumen des Mischraumes vom Eintritt zum Ausschraubenförmigen Kanal. Die erfindungsgemäße io laß zunimmt und somit ein Verstopfen praktisch Vorrichtung ist transportabel, hat keine bewegten ausgeschlossen ist, sondern daß die Vorprodukte für Teile und ermöglicht gute Vermischung durch tür- den Schaumstoff in die im Außenmantel ruhende bulente Strömung durch einen schraubenförmigen Schnecke eingeführt und unter Turbulenz gründlich Gang. zu einer homogenen Masse durchmischt werden,

Seit der Einführung von Polyurethan-Schaumstof- 15 während sie sich mit wachsender Geschwindigkeit

fen sind die verschiedensten Mischvorrichtungen bei durch den schraubenförmigen Kanal mit sich erwei-

der Herstellung dieser Produkte verwendet worden. terndem Volumen hindurchbewegen.

Die bekannten Mischer reichen vom sehr einfachen Ein Ausführungsbeispiel der Mischvorrichtung

Typ, beispielsweise dem Drahtbügelmischer, in dem gemäß der Erfindung wird nachstehend an Hand

die Reaktionsteilnehmer in einer verhältnismäßig 20 der Zeichnung erläutert. In der Zeichnung ist der

engen Kammer mit einem schnell rotierenden, im kegelstumpfförmige Außenmantel mit 1 bezeichnet;

wesentlichen aus starren Drahtschleifen bestehenden die obere Platte 2 kann in beliebiger passender Weise

Rührer gemischt werden, bis zu komplizierteren fest, beispielsweise durch Verschweißen, oder heraus-

Mischern, deren spezielle Einrichtungen die Korn- nehmbar am Außenmantel angeordnet sein, beispiels-

ponenten unter hohem Druck in die Reaktionsmasse 25 weise über Schraubgewinde. Die Einlasse 3 am

einspritzen und dadurch gutes Vermischen sicher- oberen Ende bestehen einfach aus bündig montierten

stellen, sowie speziell konstruierten Rührwerks- Rohrnippeln, die mit üblichen Einrichtungen zur

behältern mit schnell öffnenden und schließenden Zuführung der Komponenten verbunden sind. Die

Ventilen. Bei einem weiteren Mischertyp erfolgt Zahl der Einlasse ist freigestellt. Die Bodenplatte 4

das Vermischen der Komponenten in Form von 30 des Außenmantels ist herausnehmbar und wird

feinteiligen Tröpfchen, die aus einer Spritzpistole zweckmäßig mit Schraubgewinde eingesetzt. Sie ist

herausgeschleudert werden. Mischer der genannten mit wenigstens einem Auslaß 5 versehen.

Art sind in den USA.-Patentschriften 2 035 775, Der kegelstumpfförmige Einsatz 6, der im Ver-

2 730 433, 2 779 689, 2 868 518, 2 948 928, 2 957 203, hältnis zum kegelstumpfförmigen Außenmantel 1

2 990 380, 2 990 252 und 3 031271 beschrieben. 35 umgekehrt angeordnet ist, kann massiv oder hohl

Aus der USA.-Patentschrift 3 068 074 ist weiter- sein. Er wird in seiner Lage zwischen der oberen hin eine Mischvorrichtung mit einem Rotations- Platte 2 und der Bodenplatte 4 gehalten, indem die mischer mit schwach konischem Außenmantel be- Bodenplatte 4 unter Druck eingesetzt wird. An kannt, auf dessen Hauptachse ein hohler Rotor mit diesem kegelstumpfförmigen Einsatz 6 ist eine schraubenförmigem Gang angeordnet ist. Dieser 40 Schnecke 7 angeordnet, deren Windungen die schraubenförmige Gang erstreckt sich über die ge- Innenwand des Außenmantels berühren. Die Zahl samte axiale Länge des hohlen Rotors in dem der Windungen wird entsprechend der gewünsch-Raum zwischen dem Rotor und der Innenseite des ten Länge des schraubenförmigen Durchganges ge-Außenmantels und verbindet Eintritts- und Austritts- wählt. Die Schnecke bildet einen schraubenförmigen Öffnung des Mischers. Zur Betätigung dieses Rota- 45 Kanal 8 von der oberen Platte zur Bodenplatte, tionsmischers ist in jedem Falle neben dem Rotor, Dieser Weg wird von der Innenwand des Außender sehr genau in den schwach konischen Behälter mantels und der Außenfläche sowohl des kegeleingepaßt sein muß, um gute Mischergebnisse zu stumpfförmigen Einsatzes 6 als auch der Schnecke 7 erzielen, der zugehörige Motor mit Welle und Be- begrenzt. Durch den größer werdenden Abstand zwifestigungsvorrichtungen für den Rotor erforderlich, 50 sehen dem kegelstumpfförmigen Einsatz und dem und gerade diese ständig rotierenden Teile bedürfen kegelstumpfförmigen Außenmantel nimmt die Querder ständigen Wartung und Pflege. Hinzu kommt schnittsfläche des Kanals stetig zu. Dies ist durch noch, daß der in Richtung der Mischeraustrittsöff- die Buchstaben Λ und B angedeutet. Der Abstand nung konisch zulaufende und sich damit verengende zwischen den aufeinanderfolgenden Gängen bleibt Mischraum leicht verstopft. 55 konstant. In der Abbildung sind zusätzliche Einlaß-

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Öffnungen 9 dargestellt, durch die weitere Kompo-

Mischvorrichtung zu entwickeln, die insbesondere nenten eingeführt werden können. Die Wahl der

bei der Herstellung von Polyurethan-Schaumstoffen Einführung durch Einlasse in der oberen Platte oder

verwendet werden kann und keine rotierenden Teile durch Eintrittsöffnungen seitlich im Außenmantel

aufweist, die durch einen Motor bewegt werden 60 hängt von den Wünschen des Herstellers ab. In

müssen, um sowohl einfacher in ihrem Aufbau als einigen Fällen ist es zweckmäßig, einen Teil der

auch betriebssicherer zu sein. Komponenten vorzumischen, bevor eine weitere

Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungs- Komponente eingeführt wird.

gemäß darin, daß die Teile der Mischvorrichtung Die Mischvorrichtung kann aus den verschiedenunbewegbar fest miteinander verbunden sind, daß 65 sten Werkstoffen hergestellt werden. Als Metalle der kegelstumpfförmige Einsatz im Außenmantel kommen Stahl, Messing, Aluminium, Nickel, Kupfer im Verhältnis zu diesem umgekehrt angeordnet ist und viele handelsübliche Legierungen, beispielsweise und daß die Schnecke, deren Windungen die Innen- die verschiedenen korrosionsbeständigen Stähle und

Monelmetall in Frage. Auch Kunststoffe, die durch die Reaktionsteilnehmer oder Lösungsmittel nicht angegriffen werden, können als Konstruktionsmaterialien verwendet werden. Typische Beispiele solcher Kunststoffe sind glasfaserverstärkte Epoxyharze und Polytetrafluorethylen.

Die Geschwindigkeit, mit der das Material durch den schraubenförmigen Kanal fließt, wird so eingestellt, daß sich Turbulenz einstellt. Wenn während des Durchlaufs ein Gas gebildet oder eingeführt wird, trägt die Anwesenheit von Blasen in der flüssigen Masse dazu bei, die Turbulenz aufrechtzuerhalten. Diese turbulente Strömung ist meist durch eine Reynolds-Zahl von wenigstens etwa 3000 gekennzeichnet. Gegebenenfalls können Leitbleche oder Zwischenwände in den schraubenförmigen Durchgang eingebaut werden. Durch Bildung einer Vielzahl begrenzender Öffnungen wird auf diese Weise die turbulente Strömung verstärkt. Diese Leitbleche bestehen einfach aus kleinen Stegen, die zwischen den Windungen der Schnecke verlaufen und entweder am kegelstumpfförmigen Einsatz oder an der Außenwand befestigt sind. Natürlich dürfen diese Leitbleche nicht so groß sein, daß sie die Strömung durch den Durchgang verlangsamen. Vorzugsweise werden sie in regellosen Abständen im Durchgang angeordnet.

Die Abmessungen der Mischvorrichtung hängen von dem jeweiligen Verwendungszweck ab. Wenn größere Durchsatzmengen erforderlich sind, wird natürlich ein größerer Mischer gebraucht. Diese Mischvorrichtung läßt sich leicht an die Herstellung von Schaumstoffen anpassen. In diesem Fall kann sie entweder zum Ausschäumen am Ort verwendet oder transportfähig ausgebildet werden. Sie kann einerseits an fest eingebauten Apparaturen angebracht werden, um die Schaumstoffvorstufe in Formen auf einem Förderband zu geben; andererseits ist es möglich, sie am Ende eines Schlauchs zu befestigen und auf der Baustelle zum Eintragen von Schaum als Isolierung zwischen Trennwände oder zum Besprühen von senkrechten oder waagerechten Flächen zu verwenden. Die Mischvorrichtung ist besonders vorteilhaft für die Herstellung von Polyurethan-Schaumstoffen mit geschlossenen Zellen. Eine Anordnung für die Zufuhr von Komponenten eines Schaumstoffs zur Mischvorrichtung ist in Chemical Engineering Progress, 57, Oktober 1961, S. 40 bis 47, beschrieben.

Die Mischvorrichtung kann mit den verschiedensten Aufgabevorrichtungen verwendet werden. Die Komponenten können über einen Mengenmesser oder eine Dosierpumpe zugeführt werden. Sie können entweder unmittelbar von einem Behälter oder von einer Kreislaufleitung abgenommen werden, so daß der Einsatz bei konstanter Temperatur gehalten werden kann. Beide Methoden sind bei der Herstellung von Polyurethan-Schaumstoffen bekannt. Der aus der Mischvorrichtung austretende Schaum kann unmittelbar in eine Form oder in einen Hohlraum eingetragen oder auf eine Fläche aufgebracht werden, wobei es zweckmäßig sein kann, einen ringförmigen Luftstrom anzuwenden, der zur feinen Verteilung des Schaums beiträgt. Die Luft kann rings um die Außenseite der Austrittsöffnung des Mischers eingeführt werden.

Bei der Herstellung von Polyurethan-Schaumstoffen ist es bekanntlich allgemein üblich, die Apparaturen nach dem Gebrauch mit einem Lösungsmittel zu spülen. Bei der Mischvorrichtung gemäß der Erfindung wird das Lösungsmittel zweckmäßig durch eine der oberen Öffnungen eingeführt.

In den folgenden Beispielen beziehen sich die Mengenangaben auf das Gewicht, falls nicht anders angegeben.

Die in den folgenden Versuchen verwendete Mischvorrichtung wurde bereits in Verbindung mit der Abbildung beschrieben. Der Außenmantel 1 besteht aus korrosionsbeständigem Stahl und hat eine Höhe von 152 mm; sein Durchmesser am oberen Ende beträgt 57 mm und am Boden 76 mm. Die beiden Einlasse 3 haben einen Durchmesser von 9,5 mm und der Auslaß 5 einen Durchmesser von 13 mm. Eine seitliche Einlaßöffnung 9 in der Nähe des oberen Endes des Außenmantels hat einen Durchmesser von 6,4 mm. Die Schnecke 7 im Mantel besteht aus nichtrostendem Stahl von 1,3 mm Dicke bei einem senkrechten Abstand von 5 mm zwischen den Gängen. Die Tiefe der Gänge nimmt von 12,7 mm am oberen Ende der Schnecke auf 27 mm am Boden der Schnecke zu. Die Schnecke hat insgesamt 20 Windungen. Das freie innere Volumen des Mischers beträgt insgesamt 311 cm³. Die Querschnittsfläche des schraubenförmigen Kanals beträgt am Beginn 0,65 cm² und am Ende 1,4 cm². Die mittlere Länge des Weges beträgt 356 cm.

Claims

Patentanspruch:

Mischvorrichtung, insbesondere zur Verwendung bei der Herstellung von Polyurethan-Schaumstoffen, bestehend aus einem mit mindestens je einem Ein- und einem Auslaß für die zu mischenden Komponenten versehenen kegelstumpfförmigen Außenmantel, einem darin auf der gleichen Achse angeordneten kegelstumpfförmigen Einsatz sowie einem durch eine Schnecke innerhalb des Außenmantels gebildeten schraubenförmigen Kanal, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile der Mischvorrichtung unbewegbar fest miteinander verbunden sind, daß der kegelstumpfförmige Einsatz (6) im Außenmantel (1) im Verhältnis zu diesem umgekehrt angeordnet ist und daß die Schnecke (7), deren Windungen die Innenwand des Außenmantels (1) berühren, und damit auch der schraubenförmige Kanal (8), der von der Innenwand des Außenmantels, der Außenfläche sowohl des kegelstumpfförmigen Einsatzes (6) als auch der der Schnecke (7) begrenzt ist, sich vom Einlaß (3) zum Auslaß (5) hin im Querschnitt verbreitern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen