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Vorrichtung zur kontindierlichen nersßellung stranggeformter fester
schäume Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung
stranggeformter, faster Schäume, bestehend aus flüssigen bis festen hydrophoben
Stoffen als disperse Phase und einen verfesbigten, filmbildenden Stoff ais kontinuierliche
Phase.
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Zur Herstellung von einem festen Schaum aus bei Raumtemperatur flüssigen
bis festen hydrophoben stoffen, z*B. Kohlen 4.
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wasserstoffen und einer verfestigten, filmbildenden Substanz, Z.B.
einem Kondensationskunstharz, Polymerisationsprodukt, Zellulosenderivat, Naturstoff
oder gemischen davon, sird zunächst eine emulsion aus den hydrophoben Stoff als
disperse Phase und der flüssigen oder gelösten, filmbildenden Substanz als kontinuierliehe
Phase unter Verwendung einer Rührmaschine gebildet und in Formen abgefüllt, Die
kontinuierliche Phase ist dabei durch eine geeignete Zusammensetzung ao eingestellt,
daß sie aus einem anfänglichen geschlossenzelligen Flüssiglamellensystem sich in
ein weitestgehend geschlossenzellig bleibendes festes Folienlamellensystem umwandelt
und so den verteilten hydrophoben Stoff als disperas Phase umschließt.
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Dieser Umwandlungsprozeß vollzieht sich im Verlaufe von einiger Zeit
des Stehens der Emulsion in der Form. Erst dann sind die Formlinge aus den Formen
entnehmbar, Nach der Entnahme aus den Formen werden die Formlinge in verpeckungsfähige
Stiicke geschnitten und verpackt. Die sich dadurch ergebende Arbeitaweise ist umstandlich
und gestattet vor allem keinen kontinuierlichen Arbeitsfluß von Emulsionsbildung
bis zum Endprodukt, da eine Zwischenlagerung in Formen, ein Entformungsprozeß und
ein spanbildendes Zerschneiden der Formlinge in verpackungsfähige stücke notwendig
ist.
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Zweck der Erfindung ist es, diese Nachteile zu beheben.
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Aufgabe der erfindung ist es, eine Vorrichtung zur kontinuierlichen
Herstellung fester Schäume aus bei Zimmertemperatur flüssigen biu festen hydrophoben
Stoffen als disperse Phase
und einem verfestigten, filmbildenden
Stoff als kontinuterliche Phase unter Verwendung an sich bekannten Durchlaufrührmaschinen
zu entwickeln.
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Erfindungsgemäß besteht die Vorrichtung aus an sich bekannten Vorratsbehältern
für die flüssigen oder verflüssigten Komponenten, Dosiervorrichtungen, einer Durchlaufrührmeschine
mit angeschlossener Extrusionsdüse, einem Strangband mit Teilvorrichtung, das gegebenenfalls
mit einer Prägevorrichtung ausgerüstet ist und einem Wärmekanal.
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In einem der mit Rührwerken versehenen Vorratsbehälter, die zweckmäi3ig
mit einer Temperiervorrichtung ausgestattet sind, befinden sich die flüssigen oder
verflüssigten Komponenten, Z.B. ein Kohlenwasserstofföl mit g@@ngen Zusätzen eines
Emulgators und eines verfestigungshilfsmittels und die Lösung eines Kondensationskunstharzes
in einem anderen behalter.
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Die nach Bedarf temperierten flüssigen Komponenten werden über Dosierpumpen
mit Meßvorrichtungen im vorbestimmten verhältnis zur Durchlaufrührmaschine gefördert,
an die eine Extrusionsdüse sngeschlossen ist, aus welcher die kontinuierliche Extrusion
der Emulsion erfolgt. Der gebildete Strang wird von einem Strangband abgeführ, auf
diesem gegebenenfalls kontinuierlich mit einer Prägung versehen und gleichzeitig
0 geschnitten oder nur geschnitten, erforderlichenfalls unter einem warmluftdurchströmten
Erwärmungskanal durchgeführt und schließlich durch ein gegenüber dem Strangband
schneller laufendes Abzugsband in Platten getrennt, die entweder direkt verpackt
oder einer Weiterverarbeitung zugeführt werden können.
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Als Öle kommen z.3. Benzin, Petroleum, Dieselöl, Spindel, Paraffingatsc
oder Gemische davon in betracht. Die Wahl der Milfsstoffe, Emulgator und verfestigungshilfsmittel
ist von der verwendeten filmbildenden Substanz abhängig. Wird z,B.
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ein Kondensationskunstharz auf Aminoplastbasis verwendet, so sind
anionaktive Emulgatoren als Emulgator und sauer reagierende Stoffe, wie Säuren,
als Verfestigungshilfcsitte1 geeignet Es ist auch möglich, Zuschlagstoffe zu verwenden,
die als
Füllmaterialien dienen oder besondere effekte hervorrufen
sollen, so Z.B. Tonmehl, Kaclin oder Reizmehl als Füllstoffe und Sllösliche und/oder
wasserlösliche Farbstoffe zum Einfärben der Emulsion.
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Der Verfestigungsvorgang der Emulsion, die mit der erridungsgemäßen
Vorrichtung kontinuierlich erzeugt werden kann, durchläuft 4 Zustandsformen: 1.
Emulsionsbildung, beide Phasen sind flüssig.
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2. Die Emulsion befindet sich in einem thirotropieäiiiiljohen Zustand,
d.h. sie ist verformbar, behält aber die ihr gegebene Form ohne auseinanderzufließen
bei.
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3. Die kontinuierliche Phase ist gelatiniert.
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4. Die kontinuierliche Phase ist folienartig fest.
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Die Übergangszeiten zwischen den Zustandsformen und die Bestandszeiten
dieser sind dabei unterschiedlich. So ist die 1. Form nur innerhalb der Durchlaufzeit
durch die Rührmaschine, also in Sruchteilen von Sekunden gegeben, dann zieht die
Emulsion sofort in die 2. b'orm über. Während dieser kann sie beliebig verformt
werden, behält aber danach das ihr aufgegebene Profil ohne auseinanderzufließen
bei. Die Extrusionsgeschwindigkeit ist mindestens gleich oder höher als die Balin6reschwindi6keit.
Die Gelantinierung der kontinuierlichen Phase überträgt das i!;rscheinun£sbild des
(i'elzustandes auf die gesamte Emulsion. Der storhergehende thixotrope Zustand wird
vorteilhaft kurz behalten, etwa 0,1 bis ' Minuten und kann durch den Kondensationsgrad
des Kunstharzes, der Zusammensetzun6 des Kunstharzes, die Temperatur und die Menge
des Verfestiguiishilfsmittels beliebig gesteuert werden. Bei unsachgemäßer Arbeitsweise
oder ungeeigneten Komponenten wird eine thixotrope Formstabilisierung der Emulsion
nicht erreicht.
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Der Übergang vom Gelzustand zum folienartig festen Zustand der kontinuierlichen
Phase, in welchem die Emulsion als sprödharter Körper erscheint, dauert am längsten
an und wird in Abhängigkeit von den Faktoren, die auch den thixotropen und den gelatinösen
zustand beeinflussen, bestimmt. Er kann durch eine nachträgliche Temperaturerhöhung
des Stranges beschleunigt
werden, was bei kurzen Strangbandlängen
vorteilhaft ist.
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Dazu dient der über dew Strangband liegende Wärmekanal, der mit Lüfter,
Lufterhitzer, i<in6- und Abluftleitung mit Stellklappen sowie mit Temperaturmessung
versehen ist.
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Durch Stellklappen in der Uinluft- und Abluftleitun kann Z.B. aus
dem Ümluftstron immer ein Teilstrom nach außen abgezweigt werden, der durch am Ende
des Kanals aus dem Raum gesaugte @ Luft ersetzt wird. werden wäßrige Kondensationsktwstharze
als filmbildende Stoffe verwendet, so können die Abführung der Feuchtigkeit und
der Härtungsprozeß beachtlich vorangetrieban werden, so daß eine direkte Verpackung
der Strang stücke ohne weiteres möglich ist.
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als Dosierpumpen sind Sternrad- wie verdrängerpumpen einsetzbar, die
einen entsprechenden, der Vorrichtung angepaßten Druck zu erzeugen in der lage sind.
Kontinuierlich fördernde Verdrängerpumpen sind z. ss. Zahnrad- und Schraubenpumpen.
vorteilhaft sind auch Kolben- und Membranpumpen. Sie erzeugen zwar einen pulsierewnden
3trom, der durch Windkessel so abgeschwächt wer-.-den kann, daß er beim Strang nicht
mehr bemerkbar ist. waderseits kann eine gesteuerte Pulsation bei der Strangformung
so ausgenutzt werden, daß ein gewellter Strang entsteht.
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Allgemein gilt, daß die Durchsatzgeschwindigkeit der Emulsion durch
die Durchlaufrührmaschine und die Extrusionsdüse so auf die Cielatinier;szeit abgestimmt
ist, däß die letztere höher als die Verweilzeit in der Durchlaufrührmaschine liegt.
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Die Erfindung soll an nand der ein Ausführungsbeispiel darstellenden
Zeichnung Fig. 1 näher erläutert werden.
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Aus dem Lagerbehälter für Öl 1 gelangt einerseits mit hilfe der Pumpe
2 Öl über Filter 3 zu dem Ölmischbehälter 4. Dieser ist mit Rührwerk, Temperiervorrichtung
und Temperaturmessung versehen. Zu einer vorbestimmten Ölmenge werden nach Bedarf
über den meßbehälter 5 brmulgator 6 und Verfestigungshilfsmittel 7 zugemischt. Anderseits
wird aus dem Lagerbehälter 10, der den filmbildenden Stoff, z. b. ein flüssiges
Kunstharz enthält, dieser mittels Pu@pe 11 über Filter 12 zum behälter 13 gefördert.
Letzterer ist mit Rührwerk, Temperiervorrichtung und Temperaturmessung ausgestattet.
Das fertiggestellte und temperierte Ölgemisch wird nun über Filter 8 der Dosierpumpe
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zugeführt und von dieser über sine Zulaufleitung mit Druckanzeige
16 und gegebenenfalls Rengenanzeige 17 zur Durchlaufrührmaschine 18 in konstantem
Mengenstror gepumpt.
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Das Kunstharz gelangt aus dem Behälter 13 über Filter 14 zur Dosierpumpe
15 die es durch Leitungen mit Druckanzeige 19 und gegebenenfalls Mengenanzeige 20
zur Durchlaufrührmaschine 18 ebenfalls in konstantem Menegenstrom pumpt. In der
Durchlaufrührmaschine 18 erfolgt die innige Vermischung der beiden Komponenten miteinander
zu einer Emulsion, die zufolge des mit den Dosierpumpen 9 und 15 erzeugten Druckes
aus der Sttrusionsdüse 21 gedrückt wird und durch sofortige Stabilisierung den Strang
23 bildet, der sich auf Strangband 22 legt. EiDe Prägung des Stranges im noch nicht
gelatinierten Zustand kann mittels Prägevorrichtung 24 geschehen. sin Zerschneiden
des Stranges in Stücke oder Tafeln erfolgt dagegen zweckmäßigerweise am Ende des
Stranges 23 durch Strangteilvorrichtung 25.
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Die Stücke 27 werden durch das schnell lauf ende Abzugsband 28 auf
einen Zwischenraum getrennt und können so zu einer synchron laufenden verpackungsmaschine
29 gelangen. Sie können aber auch auf andere Weise konfektioniert und verpackt werden.
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Der gesamte Verlauf der Verfestigung ist durch die Messung des Druckfestigkeitszuwachses
kontrollierbar. So wurden s. n. bei einem festen Schaum aus Dieselöl und einem modifizierten
Harnstoff-Formaldehydkunstharz nach 10 Minuten 3 kp/cm², nach 60 Minuten 7 kp/cm2,
nach einem Tage 12 kp/cm2 und nach 2 Wochen 2 18 eines Druckfestigkeit gemessen,
und zwar ohne die Verwendung eines Wärmekanals. Mit Verwendung eines Wärmekanals
betrugen die Druckfestigkeitswerte nach 20 Minuten 10 kp/cm², nach 1 Tage 18 kp/cm²
und nach 3 Tagen 21 kp/cm². Zur Herstellung der Emulsion waren je Minute 10 750
Gew.Teile eines Gemisches aus ng ein Gew.-Teilen Dieselöl, als lgator und der 40%igen
Lösung eines Alkylsulfonates als Emulgator und 20 Gew.-Teile einer 50%igen snorganischen
Säure einerseits und 1 700 Gew.-Teile eines 36%igen e Stra@ @ ile 27 waren bereits
n anderseits emulßiert worden. Die Stra@@@ ile 27 waren bereits nach 12 Minuten
konfektionierbar und nach 20 minuten verpackungsfähig.
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Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen 1 Öl-Lagerbehälter 2 Öl-Pumpe
3 Öl-Filter 4 Ölmischbehälter mit Rührwerk, Temperiervorrichtung und Temperaturmessung
5 Meßbebälter 6 Emulgatorzugabe 7 Verfestigungshilfmittelzugabe 8 Filter für Ölgemisch
9 Dosierpumpe für Ölgemisch 10 Kunstharz-Lagerbehälter 11 Kunstharzpumpe 12 Kunstharz-Filter
13 Kunstharbehälter mit Rührwerk, Temperiervorrichtung und Temperaturmessung 14
Kunstharzfilter 15 Dosierpumpe für Kunstharz 16 Druckanzeige für Ölgemisch 17 Mengenanzeige
für Ölgemisch 18 Durchlaufrührmaschine 19 Druckanzeige für Kunstharz 20 Mengenanzeige
für Kunstharz 21 Extrusiondüse 22 Strangband 23 Strang 24 Prägevorrichtung 25 Strangteilvorrichtung
26 Wärmekanal mit Lüfter, Lufterhitzer, Ring- und Abluftleitung mit Stellklappen
sowie Temperaturmessung 27 Strangteile (Platten, Tafeln) 28 Abzugsband 29 Verpackungsmaschine