DE1704608C3 - Vorrichtung zur Verarbeitung schäumbarer Kunststoffe - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verarbeitung schäumbarer, insbesondere bei Raumtemperatur schäumbarer. Kunststoffe entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei bekannten Verarbeitungseinrichtungen für schäumbare Kunststoffe wird aus einem Mischkopf das Reaktionsgemisch aus zwei oder mehr Rohstoffkomponenten in Formen für die herzustellenden Teile gespritzt. Für die Förderung der Einzelkomponenten zum Mischkopf sind an deren Vorratsbehälter Dosiereinrichtungen für die betreffende Komponente angeschlossen, die die Komponente in einem Kreislauf umwälzen, aus dem der Mischkopf eine bestimmte Menge bei jedem Spritzarbeitsgang entnimmt. Die Umwälzbewegung ist erforderlich, da die Einzelkomponenten — im angenommenen Beispiel handelt es sich um zwei Komponenten »Λ« und »ß« — ihrerseits Gemische sind, die zur Sedimentation und Entmischung neigen und außerdem nur während einer begrenzten Zeit verarbeitungsfähig sind. Gegenwärtig verwendete Kunststoffe weisen eine äußerst kurze Reaktionszeit in der Größenordnung von Sekunden bis höchstens Minuten auf, so daß das im Mischkopf innig durchmengte Reaktionsgemisch sofort in die Form gespritzt werden muß, da sich sonst der Mischkopf zusetzt.

Beispielsweise ist aus der DT-AS 1153153 eine Dosier- und Mischvorrichtung zur Herstellung von Kunststoffen, insbesondere von Polyurethangruppen enthaltenden Schaumstoffen bekannt, die zur Mischung der beiden Hauptkomponenten einen Mischkopf aufweist und bei der an einem gemeinsamen Antrieb mindestens ein Zusatzaggregat zur Vermischung einer Hauptkomponente aus zwei Teilkomponenten sowie die Förderpumpen für die beiden Hauptkomponenten angeschlossen sind.

Aus der französischen Patentschrift 14 05 984 ist es ferner bekannt, die Kunststoffkomponenten über mehrere Mischköpfe in eine Form einzubringen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine derartige Verarbeitungseinrichtung vielseitiger und leistungsfähiger zu gestalten, indem einerseits aus den Vorratsbchä! tern der Komponenten gleichzeitig mehrere Mischköpfe mit den Komponenten versorgt werden, während andererseits wahlweise gleiche oder unterschiedliche Komponentengemische in eine oder mehrere, gegebenenfalls untereinander verschiedene rormen einge bracht werden können.

Die dabei zu überwindende Schwierigkeit ist die Dosierung der den Mischköpfen zuzufördernden Komponenten. Schließt man nämlich mehrere Mischköpfe an die jeder Komponente zugeordnete Dosiereinrichtung an, so verteilt sich die für alle Mischköpfe bemessene Komponentenquantität nicht gleichmäßig auf die zu den einzelnen Mischköpfen führenden Zweigleitungen, so daß die eingespritzte Materialmenge schwankt. Da aber nicht nur die Menge des Reaktionsgemisches schwankt, sondern auch dessen Zusammensetzung — jede Komponente muß ja für sich kurz vor der Verarbeitung dosiert werden! —, lassen sich keine reproduzierbaren Eigenschaften des Endproduktes mehr gewährleisten.

Diese Schwierigkeit vermeidet die Vorrichtung gemäß der Erfindung dadurch, daß mehrere Mischköpfe zu einem Aggregat vereinigt sind und die den Mischköpfen zugeordneten Dosiereinrichtungen von einem gemeinsamen Antrieb angetrieben werden.

Damit ergeben sich eine Reihe von Vorteilen über die Lösung der oben angegebenen Aufgabe hinaus.

Die als Dosiereinrichtungen verwendeten Förderund Dosierpumpen sind für eine bestimmte Nenndrehzahl ausgelegt, so daß die Fördermenge durch die Pumpengröße und die Zeit festgelegt ist, während der aus dem druckseitigen Kreislauf der Pumpe Material entnommen wird. Bei Abweichung von der Nenndrehzahl ändert sich die Förderleistung, so daß eine Feineinstellung ermöglicht wird. Der Antrieb aller Pumpen erfolgt durch einen einzigen Motor über Untersetzungsgetriebe, wobei die Feineinstellung der einzelnen Pumpenförderleistungen durch auswechselbare Zahnräder ermöglicht wird.

Die Auswechslung der Zahnräder erfordert naturgemäß ziemlich viel Zeit, während der die Anlage stillgesetzt werden müßte. Andererseits ist es in bestimmten Fällen erwünscht, mit einem oder auch mit mehreren der dem Aggregat zugehörigen Mischköpfe unmittelbar nacheinander unterschiedliche Gemische zu verspritzen. Deshalb ist es wirtschaftlicher, zwischen jeden Komponentenvorratsbehälter und jeden Mischkopf mehr als eine Dosier- und Förderpumpe zu schalten, die sich natürlich in gewünschter Weise voneinander unterscheiden. Die Verwendung von beispielsweise je zwei Pumpen für jede von zwei Komponenten A und B, die beide an einen der Mischköpfe anschließbar sind, ermöglicht die Verarbeitung von vier unterschiedlichen Gemischen. Es muß festgehalten werden, daß zwar die Fördermenge bei jedem Spritzvorgang durch die Zeitdauer der Materialentnahme variiert werden kann, daß aber nicht die Förderung der Komponente A länger dauern darf als die Förderung der Komponente B oder umgekehrt, da dann während des Misch- und Spritzvorgangs das Mischungsverhältnis sich ändern würde.

Das Mischungsverhältnis selbst läßt sich mithin nur über die Pumpengröße bzw. deren Drehzahl beeinflussen, wobei die beiden im Einzelfall zusammenwirkenden Pumpen für die Komponenten A und B gleichzeitig und während derselben Zeitdauer zum Mischkopf fördern müssen.

Um nun schnell zwischen verschiedenen Mischungsverhältnissen umschalten zu können, indem eine oder beide Komponenten von einer anderen Pumpe zum

Mischkopf gefördert wird bzw. werden - ist es zweckmäßig, alle vorhandenen Pumpen mit ein und demselben Motor anzutreiben und nur auf der jeweiligen Druckseite der Pumpin die Umschaltung vorzunehmen. Wenn also zwischen dem Vorratsbehälter einer Komponente und einem der Mischköpfe mehr als eine Pumpe vorgesehen ist, so laufen alle Pumpen und fördern in ihrem zugehörigen Umwälzkreislauf, wobei wahlweise die eine oder andere an den Mischkopf angeschaltet wird. Der Atitrieb von einem gemeinsamen Motor her besitzt einen besonderen Vorteil:

Schwankungen der Nenndrehzahl beeinflussen alle Pumpen proportional, so daß das Mischungsverhältnis nicht abweicht. Damit auch die jeweilige eingespritzte Gesamtmenge nicht abweicht, wird nicht die Förderzeit als Bestimmungsgröße für die Dosierung herangezogen, sondern die Anzahl der Umdrehungen der Pumpenwelle. Damit beeinflußt die Motordrehzahl in erster Näherung die Arbeitsweise der Einrichtung nicht mehr.

Durch die Möglichkeit der sofortigen Umschaltung zwischen verschiedenen Mischungsverhältnissen ergeben sich Vorteile bei der Verarbeitung von Kunststoffen, deren Reaktionstemperatur etwa bei Raumtemperatur liegt. Man kann nämlich dann mittels der Einrichtung nach der Erfindung in unmittelbar aufeinanderfolgenden Arbeitsgängen unter Verwendung desselben Mischkopfes Schichten unterschiedlicher Zusammensetzung in ein und dieselbe Form spritzen, wobei jeweils nur das Formoberteil ausgewechselt werden muß, um den Raum für die jeweilige Schicht festzulegen.

An Hand der Zeichnungen wird der Gegenstand der Erfindung näher erläutert.

F i g. 1 zeigt schematisch eine Einrichtung gemäß der Erfindung mit zwei Mischköpfen, von denen einer über je zwei Förder- und Dosierpumpen mit den Vorratsbehaltern verbunden ist;

F i g. 2 zeigt, ebenfalls schematisch, die Einrichtung für die Förderung und Dosierung einer einzelnen Komponente.

In Fig. 1 sind die beiden Mischköpfe 10, 12 an die Vorratsbehälter der Komponente A (Bezugszeichen 11) und ß(Bezugszeichen 13) angeschlossen. Die Mischköpfe sind in üblicher Weise mit einem Rührwerk mit eigenem Motor ausgestattet. Auch die Vorratsbehälter sind mit (nicht dargestellten) Rührwerken versehen. Vom Vorratsbehälter 11 führt eine (möglichst kurze) Leitung 21 zu den Förder-und Dosierpumpen 14,17 und 18, während in entsprechender Weise eine Leitung 23 den Behälter 13 mit den Pumpen 16,19 und 20 verbindet. In den Leitungen 21,23 können Filter eingeschaltet sein, so daß die Pumpen nicht durch Fremdkörper verstopft werden können. Die Leitungen 21, 23 teilen sich in Zweigleitungen zu den jeweils vorgesehenen Pumpen; selbstverständlich könnten auch mehr als zwei Mischköpfe mit der entsprechend erweiterten Pumpenanlage vorgesehen sein. Dem Mischkopf 10 sind die Pumpen 14 für die Komponente A und 16 für die Komponente B zugeordnet. Die beiden Pumpen fördern in einem zugeordneten Kreislauf 24 bzw. 26, aus denen kurze Leitungen 34 bzw. 36 über Umsteuerventile 44, 26 zum Mischkopf führen.

Bei der Beschreibung der F i g. 2 wird die Arbeitsweise der Umsteuerung näher erläutert werden.

Der Mischkopf 12 ist über entsprechende Verbindungsleitungen 37 und 38 mit den Umsteuerventilen 47 und 48 der Umwäizkreisläufe 27, 28 für die Pumpen 17, 18 angeschlossen; selbstverständlich wird während des Betriebes immer nur jeweils eines der Umsteuerventile 47 oder 48 betätigt. Für die Komponente B ist eine ganz ähnliche Einrichtung getroffen mit den Leitungen 39,40, den Umsteuerventilen 49 und 50 und den Umwälzkreisläufen 29,30.

Alle Pumpen 14,16,17,18, 19 und 20 werden von ein und demselben Motor angetrieben; die Einstellung der gewünschten Drehzahl erfolgt über Wechselgetriebe. Die Pumpen sind nur schematisch dargestellt; es versteht sich, daß sie der jeweiligen Förderleistung angepaßte Abmessungen besitzen.

Insbesondere sind selbstverständlich die Pumpen 17 und 18 einerseits und die Pumpen 19 und 20 andererseits voneinander verschieden. Es versteht sich weiterhin, daß auch der Mischkopf 10 über mehr als eine Pumpe mit den Komponenten A und B beschickt werden könnte, daß für eine eventuelle dritte Komponente die gleiche Anordnung getroffen sein könnte und daß schließlich weitere Mischköpfe mit entsprechenden Fördereinrichtungen an die Behälter 11,13 angeschlossen werden können.

Die Mischköpfe 10 und 12 können gemeinsam und gleichzeitig in dieselbe Form durch zwei Einspritzöffnungen spritzen, sie können aber auch — da ihre Steuerung unabhängig voneinander erfolgt — gleichzei tig oder auch nacheinander in verschiedene Formen spritzen. Es ergibt sich also, daß die Einrichtung besonders für den kontinuierlichen Betrieb mit vielen, nacheinander beschickten Formen unterschiedlicher Größe geeignet ist, wobei man um so flexibler ist, je mehr Mischköpfe für den gleichzeitigen Betrieb zur Verfugung stehen. Es ergibt sich weiterhin, daß die Einrichtung bestens für den vollautomatischen Betrieb geeignet ist, da der jeweilige Ablauf durch den Kontakt zwischen Mischkopf und Form ausgelöst wird. Es lassen sich auch unterschiedliche Komponenten durch verschiedene Einspritzöffnungen gleichzeitig in ein und dieselbe Form einbringen.

Es ist darauf hinzuweisen, daß insbesondere bei der Verarbeitung kaltschäumender Kunststoffe die Formkosten wesentlich niedriger liegen, so daß es vorteilhafter ist, längere Standzeiten für die einzelne Form als für die Misch- und Spritzeinrichtung in Kauf zu nehmen. In der Regel wird man die Formen mittels einer Transporteinrichtung umlaufen lassen, so daß alsbald nach dem Ausformen die Form wieder unter den Mischkopf gelangt.

In F i g. 2 ist schematisch die Steuerung beispielsweise zwischen dem Vorratsbehälter 11 und dem Mischkopf 10 dargestellt. Die Förder- und Dosierpumpe 14 ist saugseitig an die Zweigleitung 2Γ der Leitung 21 angeschlossen. Druckseitig fördert sie in einen Umwälzkreislauf 24, wobei die Förderrichtung durch die Pfeile angedeutet ist. Das Umsteuerventil 44 ist im Schnitt gezeigt, und zwar in der Arbeitsstellung des Mischkopfes, der über die Leitung 34 an das Ventil angeschlossen ist. Durch das Aufsetzen des Mischkopfes auf die Form wurde der Endschalter 110 geschlossen und damit über das Magnetventil 111 oder einen entsprechenden Stellmotor das Ventil 44 so umgesteuert, daß der Kreislauf 24 unterbrochen ist und die ständig umlaufende Pumpe 14 in die Leitung 34 zum Mischkopf fördert. Der Ventilschieber betätigt gleichzeitig einen Kontakt 112, durch den der Eingang eines Impulszählers 113 freigegeben wird. Der Impulszähler wird mit Impulsen gespeist, die mittels eines Unterbrecherkontaktes 114 erzeugt werden. Der Unterbrecherkontakt wird einmal während jedes Umlaufs der Pumpenantriebswelle 115 betätigt. Der Impulszähler besitzt eine Einstelleinrich-

tung 116 für die Vorwahl der Zählsummc, so daß bei Erreichen der voreingestellten Summe ein Ausgangsimpuls erzeugt wird, der einen Unterbrecherschalter 117 für den Erregerschaltkreis des Umsteuerventils betätigt. Damit wird der Ventilschieber wieder

in seine

Ruhestellung gebracht und der Spritzvorgang ist beendet. Selbstverständlich sind die einzelnen Schaltkreise gegeneinander verriegelt, und es können selbstverständlich auch andere Bauelemente Verwendung finden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Verarbeitung schäumbarer Kunststoffe aus mindestens zwei Komponenten, die aus Vorratsbehältern Ober je eine Dosiereinrichtung mit einem gemeinsamen Antrieb einem Mischkopf zugeführt werden, aus dem das schäumbare Gemisch in Formen eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Mischköpfe (10, 1i2) in einem Aggregat vereinigt sind und die den Mischköpfen zugeordneten Dosiereinrichtungen von einem gemeinsamen Antrieb angetrieben werden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehr als eine Dosiereinrichtung (17 und 58 bzw. 19 und 20) für jede Komponente (A, B) mindestens einem der Mischköpfe (12) zugeordnet ist und die Fördermengen der einzelnen Dosiereinrichtungen wahlweise und vorwählbar dem Mischkopf zuschaltbar sind.