DE19647922C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Erwärmung von viskosen Massen, insbesondere Gießharz oder anderen Materialien mit vergleichbaren dipolaren Eigenschaften, durch Mikrowellenergie - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erwärmung von viskosen Massen, insbesondere Gießharzen oder anderen Materialien mit vergleichbaren dipolaren Eigenschaften, wobei das Material im wesentlichen kontinuierlich durch eine langgestreckte, mit einem Mikrowellenfeld beaufschlagbare Behandlungskammer geführt wird. Die Erfindung betrifft auch eine Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens.

In einer Prospektdarstellung der Fa. Linn High Term, Heinrich-Hertz-Platz 1, D-92275 Eschenfelden und die Ciba-Geigy Ltd., Ciba Electro Materials, PO 8.1, CH-4002 Basel, wird ein Mikrowellen-Durchlauferhitzer zur Verkürzung der Produktionszeit von Gießharzteilen für die Elektroindustrie beschrieben. Die Funktionsweise des Durchlauferhitzers wird mittel einer programmierbaren Steuereinheit beeinflußt und der Mikrowellen- Durchlauferhitzer wird auch für die Nahrungsmittelindustrie, die Keramikindustrie und für die chemische- und Pharmaindustrie angeboten, und zwar für die Trocknung von Pulvern, Tabletten und Fasern, des weiteren für die Trocknung von schaumartigen feinpulverigen, mechanisch sehr empfindlichen und hautbildenden Produkten, wie auch zum Kazinieren und Schmelzen. Des weiteren ist das Gerät vorgesehen für die Reaktionsbeschleunigungen in der Galvanotechnik, der Entsorgungs- und Umwelttechnik und in der Kunststoff- und Gummiindustrie.

Erwähnt wird eine universell abstimmbare Mikrowellen- Erwärmungskammer, optional mit Messung der vom Erwärmungsgut absorbierten Mikrowellenleistung und mit einstellbarer Leistungserhöhung.

Die Firmen Linn und Ciba Geigy beschreiben in einer weiteren Prospektdarstellung einen Mikrowellen- Durchlauferhitzer, der in Verbindung mit dem automatischen Druckgelierverfahren eingesetzt wird. Mit Hilfe des hier beschriebenen Durchlauferhitzers können hochviskose Harzsysteme mit einer Fließgeschwindigkeit von 5,0 kg/min mit einer Temperaturdifferenz von 60°C zwischen dem Ein- und dem Ausgang des Durchlauferhitzers erhitzt werden. Zur Erhöhung der Temperatur können gemäß dieser Druckschrift mehrere Durchlauferhitzer kaskadenartig verknüpft oder mit leistungsstärkeren Magnetrons versehen werden. Als Heizkammer dient eine Kassette aus Teflon oder Quarz-Glas, die in den Ofen eingeführt wird. Bei Betriebsstörung wird die demontierbare Kassette mit dem Gießharzmaterial im Ofen bei 100°C getempert. Aufgrund einer konischen Form der Kassette kann die ausgehärtete Masse dann aus der Kassette entfernt werden.

Auf einem anderen Prospektblatt beschreiben die Firmen Linn und Ciba-Geigy einen Mikrowellen-Durchlauferhitzer als Teil eines schnellen automatischen Druckgelierverfahrens, bei dem zunächst das Gießharzsystem unter Vakuum aufbereitet, anschließend eine bestimmte Gießharzmenge dosiert und in einem Mikrowellen-Durchlauferhitzer erhitzt und schließlich einer Schließeinheit mit Gießform zugeführt wird. Es wird ausgeführt, dass in kontinuierlich arbeitenden Aufbereitungsanlagen der Durchlauferhitzer in vor- oder nachgeschalteter Kombination mit einem statischen oder dynamischen Mischer eingesetzt werden kann.

Dem für die vorliegende Anmeldung interessierenden Problem eines möglichst gleichmäßigen Erwärmungsverfahrens für Gießharze oder andere viskose Materialien mit vergleichbaren dielektrischen bzw. dipolaren Eigenschaften liegt der dem Anmelder bekannte Prospekt von Linn und Ciba-Geigy am nächsten, bei dem eine aus Teflon oder Quarz-Glas bestehende Kassette in einen Mikrowellenofen eingeführt wird. Soweit dem Anmelder bekannt ist, wird bei diesem Prospekt das zu erwärmende Material in die Kassette an einem Ende eingeführt, durchläuft eine bis zum freien Ende der langgestreckten Kassette führenden Kanal, wird dort umgelenkt und strömt in einen weiteren zum ersten Kanal parallelen Kanal zurück zum Ausgang. Während des Durchströmens durch diese Kassette aus Glas- oder Teflon, die sich innerhalb des Mikrowellenofens befindet, wird das Material durch Mikrowellenenergie erhitzt.

Dieses Verfahren hat noch Nachteile. Der eine Nachteil ergibt sich daraus, dass die Kassette verhältnismäßig lang ist und deren Kanal einen relativ großen Querschnitt aufweisen muß, um ausreichende Mengen von viskosem Material pro Zeiteinheit hindurchführen zu können. Dieser relativ große Querschnitt bedeutet, dass die Erhitzung des Materials in dem Kanal vorwiegend im Außenbereich des Kanalquerschnitts erfolgt, während die Erwärmung des inneren Bereiches auf Schwierigkeiten stößt. Daraus ergibt sich eine ungleichmäßige Erwärmung des Materials innerhalb der Anordnung.

Dadurch, dass die Kassette einfach in einem Mikrowellenofen eingeschoben ist, ergibt sich der weitere Nachteil, dass das Material bei Betriebsstörungen nicht wieder schnell abgekühlt werden kann, um die Aushärtung zu verhindern, sondern dass die Notwendigkeit besteht, das Material stattdessen voll zum Aushärten zu bringen, um es dann anschließend aus der Kassette zu entfernen.

Die Behandlung von Epoxyharz mittels Mikrowellenerwärmung ist auch deswegen schwierig, weil das Epoxymaterial ein dipolares Verhalten aufweist, das umgekehrt zu dem von Wasser ist. Das bedeutet, dass bei kaltem Material das dipolare Verhalten verhältnismäßig schlecht ist, und erst wenn das Material warm geworden ist, sich eine gute dipolarartige Verhaltensweise (Erwärmungsfähigkeit) ergibt.

Aus diesen Eigenschaften heraus ist es schwierig, mit der bekannten Einrichtung eine gleichförmige Erhitzung bis zur Mitte des Querschnittes zu erreichen.

Ein weiterer Nachteil kommt dadurch hinzu, dass sich durch die in der oben beschriebenen Einrichtung vorhandene laminare Strömung eine Sedimentation und Zementierung an der Außenhaut des Materialquerschnitts ergibt.

Man könnte zwar einen Teil dieser Nachteile dadurch verringern, dass man den Querschnitt des Kanals verringert, so dass der Weg bis zur Mitte des Querschnittes kleiner wird, jedoch führt dies zu einer Erhöhung des Strömungswiderstandes für die viskosen Materialien und damit zu einer möglicherweise nicht mehr zulässigen Druckerhöhung für eine bestimmte Durchlaufrate.

In der FR 2 250 254 wird eine Vorrichtung zur Erwärmung von Materialien mittels Mikrowellenstrahlung, insbesondere zum Schmelzen gelierter Emulsionen, beschrieben. Sie basiert auf einer als Mikrowellenresonator ausgelegten Bearbeitungskammer, in der die zu erwärmende bzw. zu schmelzende Substanz mit Mikrowellenenergie beaufschlagt wird. In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß die gelierte Emulsion in der Bearbeitungskammer auf einem Gitterrost aufliegt, durch dessen Öffnungen die geschmolzenen Anteile aus der Bearbeitungskammer abfließen und somit nicht weiter erwärmt werden. Die DE OS 34 33 580 beschreibt eine ähnliche Vorrichtung, die zum Aufschmelzen erstarrter Gelmassen dient. Auch hier erfolgt die Bearbeitung in einem Behälter, in dem das Material auf einer Lochplatte aufliegt, wobei die geschmolzenen Anteile durch die Öffnungen der Lochplatte aus der Bearbeitungszone abfließen und einer weiteren Erwärmung entzogen werden.

Vorrichtungen dieser Art haben den Nachteil, daß beim Einsatz zur Erwärmung viskoser Substanzen durch die einfache zylindrische oder kastenförmige Auslegung der Bearbeitungskammer keine Erwärmung erreichbar ist. Die durch den Gitterrost bzw. die Lochplatte realisierte Abtrennung der ausreichend erwärmten Anteile von dem Rest der Substanz bedingt ein in fester Form vorliegendes Ausgangsmaterial.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens und einer Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens, mit denen eine gleichmäßige Erwärmung und bei Betriebsstörung eine schnelle Abkühlung des Materials erreicht werden und eine Sedimentation und Zementierung an der Außenhaut verhindert werden soll.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, dass das Material während des Durchlaufs durch die langgestreckte Behandlungskammer, mittels in der Behandlungskammer angeordneten Strömungshindernissen und/oder Strömungsumleitungen gemischt wird und, dass die Strömungshindernisse und/oder Strömungsumleitungen in der Behandlungskammer derart angeordnet sind, dass der Materialstrom geteilt wird und die Materialteilströme vom Zentrum der Kammer zum Rand der Kammer oder umgekehrt geführt und die Materialteilströme dann wieder zu einem Materialstrom vereinigt werden, und dass dieser Vorgang mehrfach wiederholt wird.

Durch diese Maßnahme wird zum einen verhindert, dass bestimmte Bereiche des die Kammer durchströmenden Materials nur unzureichend erwärmt werden, zum anderen wird verhindert, dass sich in bestimmten Bereichen Zementierungserscheinungen bemerkbar machen.

Der weitere Vorteil liegt darin, dass u. U. auch bisher notwendige weitere Mischschritte, z. B. mittels statischer oder dynamischer Mischer, entbehrlich werden.

Durch das ständige Wechseln des Materials vom Zentrum zur Außenseite und wieder zurück wird das bei kaltem Epoxydharz (oder anderen Massen mit vergleichbaren dipolaren Verhalten) schlechte dipolare Verhalten aufgebrochen und dadurch eine schnellere gleichzeitig eine gleichförmigere Erwärmung erreicht.

Gemäß einer noch anderen Weiterbildung des Verfahrens wird der Mischvorgang während des Erwärmungsvorganges durch Mikrowellenenergie mit Hilfe einer zylindrischen statischen Mischeinrichtung durchgeführt.

Gemäß einer noch anderen Weiterbildung des Verfahrens der Erfindung wird das Mikrowellenfeld in einem Zylinder erzeugt, in dem die zylindrischen statischen Mischelemente koaxial angeordnet sind.

Gemäß noch einer Weiterbildung des Verfahrens der Erfindung wird ein den zylindrischen statischen Mischer umschließender Raum vorgesehen, der mit einem Kühlmittel beaufschlagt werden kann, um in Störungsfällen oder bei Produktionsunterbrechung das viskose, reagierende Material schnell abkühlen zu können:
Die Erfindung betrifft auch eine Einrichtung zur Erwärmung von viskosen Materialien mit vergleichbaren dipolaren Eigenschaften, wobei die Einrichtung aus einer langgestreckten Behandlungskammer, in der eine Durchleitungsanordnung für das Material angeordnet ist, und einer an die Behandlungskammer angeschlossenen Zufuhreinrichtung für Mikrowellenenergie besteht, mit dem eine Teilung des Materialstroms mit anschließender Wiedervereinigung der geteilten Materialströme mehrfach hintereinander erfolgt.

Erfindungsgemäß ist nun diese Durchleitungsanordnung aus einem langgestreckten statischen Mischer aufgebaut, der aus einer die Mikrowellenenergie hindurchlassende Material besteht.

Zwischen der Umfangsfläche des statischen Mischers und der Innenwand des zylindrischen Behandlungsraums kann ein Ring­ raum verbleiben, in den Mikrowellenenergie oder bei Bedarf Kühlflüssigkeit eingeleitet werden kann.

Der statische Mischer kann aus mehreren, axial aneinander­ setzbaren Einzelelementen bestehen, mit jeweils mehreren Durchbrüchen, die zueinander und zu der Mischerachse in schrägem Winkel verlaufen. Zwischen den Stirnflächen an­ einanderliegende Einzelelemente kann zweckmäßigerweise jeweils ein Hohlraum verbleiben, in den diese Durchbrüche gemeinsam münden.

Es ist günstig, wenn die Einzelelemente von Ringelementen umschlossen sind, deren Stirnfläche zueinander abdichtend aneinanderliegen. Auf diese Weise ist eine günstige mecha­ nische Verbindung der einzelnen Elemente des Mischers ermöglicht, und desweiteren eine Abdichtung zwischen dem das viskose Material führenden Mischerinnenraum und dem Außen­ raum, in dem sich bei Bedarf Kühlmittel, wie Wasser, be­ findet.

Die Umfangsflächen dieser Ringelemente können den Außen­ mantel des statischen Mischers bilden, der zusammen mit der zylindrischen Behandlungskammer den Raum für die Verteilung bzw. Zufuhr der Mikrowellenenergie und ggf. des Kühlmittels bildet.

Die Behandlungskammer besitzt zweckmäßigerweise einen seitlichen Ansatz zum Anschluß eines Hohlleiters, um Mikro­ wellenenergie möglichst verlustarm zuführen zu können. Die Behandlungskammer kann zudem an einem Stirnende einen Zulauf und am anderen Stirnende einen Ablauf für ein Kühlmedium, wie Wasser oder spezielle Kältemittel, aufweisen. Der statische Mischer kann an seinem einen Ende einen Zulauf und an seinem anderen Ende einen Ablauf für zu erwärmendes Material aufweiten, wobei am Ablauf (und/oder Zulauf) ein Sensor für Druck und/oder ein Sensor für Temperatur des zu erwärmenden Materials vorgesehen sein mag.

Die Erfindung wird anschließend anhand von Ausführungs­ beispielen näher erläutert, die in den Zeichnungen dar­ gestellt sind.

Es zeigt:

Fig. 1 in Form eines Blockdiagramms eine Gießharzdruck­ gelieranlage, bei der die erfindungsgemäße Ver­ fahrensweise bzw. die erfindungsgemäße Einrichtung mit Vorteil angewendet werden kann;

Fig. 2 eine axiale Schnittansicht durch eine besonders günstige Einrichtung zur Ausführung des Ver­ fahrens; und

Fig. 3 eine Darstellung von drei Elementen des erfin­ dungsgemäß eingesetzten Mischers.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Druckgelieranlage, bei der die erfindungsgemäße Verfahrensweise oder die erfindungsgemäß aufgebaute Einrichtung mit Vorteil angewendet werden kann.

Die Druckgelieranlage umfaßt einen Vorratsbehälter 10, in dem, ggf. unter Vakuum, eine Gießharzmischung oder ein anderes viskoses Material aufbereitet gehalten wird. Vor­ zugsweise handelt es sich um ein aus mehreren Komponenten bestehendes Gießharzmaterial, das auf einer bestimmten Temperatur gehalten wird, bei der die Komponenten noch nicht miteinander reagieren. Dieses Material des Vorratsbehälters 10 wird über eine Leitung 24 einer Dosiereinrichtung 12 zugeführt, in der eine vorgegebene Menge volumenmäßig oder gewichtsmäßig unter Steuerung einer Kontrolleinheit 14 abgemessen wird. Diese Menge mag beispielsweise ausreichen, um ein Bauteil herzustellen, das durch eine Druckgußform 16 festgelegt wird. Um den Gießling herzustellen, nicht dar­ gestellt, werden die beiden Formhälften 18, 20 der Druck­ gußform 16 zusammengefahren und über eine Spritzdüse 22 das in der Dosiereinrichtung 12 abgemessene Material in die Form eingespritzt. Durch Erwärmung des Materials (z. B. mittels Heizeinrichtungen in den Formhälften 18, 20 oder dgl.) wird der Geliervorgang und damit das Aushärten des Materials zur gewünschten Form eingeleitet. Mach Abschluß des Aushärtens werden die beiden Formhälften 18, 20 wieder auseinander­ gefahren und das fertige Bauteil, z. B. ein Isolator, entnommen.

Statt fertige Mischung aus dem Vorratsbehälter 10 über die Leitung 24 zuzuführen, kann alternativ auch eine Anzahl von Vorratsbehältern 26, 28 vorgesehen werden, die verschiedene Komponenten einer herzustellenden Mischung enthalten. Mit Hilfe von Dosierventilen oder Dosierpumpen 30, 32 können dann unter Steuerung der Kontrolleinheit 14 vorgegebene Mengen der verschiedenen Bestandteile über Leitungen 34, 36 einer Mischeinrichtung 38 zugeführt werden, wo dann die Mischung erzeugt wird, die dann wiederum, über Leitung 124, der bereits erwähnten Dosiervorrichtung 12 oder, falls die Dosierung durch die Dosierpumpen 30, 32 vornehmbar ist, direkt der Einspritz-Düse 22 zuführbar ist.

Insoweit handelt es sich um bekannte Verfahrensweisen, wie sie z. B. in der DE 43 20 848 A1 der Anmelderin beschrieben wird.

Um nun das entweder bereits im Behälter 10 aufbereitet vorhandene Material und alternativ das in der Mischein­ richtung 38 hergestellte Material auf eine bestimmte ge­ wünschte Temperatur gleichmäßig zu erwärmen, ist eine erfindungsgemäß ausgestaltete Einrichtung 40 vorgesehen, die hier zwischen dem Ausgang der Dosiereinrichtung 12 und dem Eingang der Düse 22 eingeschaltet ist, aber ggf. auch an anderer Stelle und für andere Zwecke eingesetzt werden kann. Die Einrichtung 40, siehe Fig. 1, besteht aus einer lang­ gestreckten Behandlungskammer 42, die z. B. ein langge­ strecktes Metallrohr 42 darstellt, siehe Fig. 2. Nahe dem einen, hier unterem Ende des zylindrischen Rohrs 42 befindet sich in dem Umfang eine axial ausgerichtete Rechtecköffnung 43, an die ein kurzer nach außen hin gerichteter Rechteck­ hohlleiter 44 angesetzt ist. Dieser mag z. B. an dem zylin­ drischen Rohr 42 angelötet sein. Das freie Ende des ange­ löteten Rechteckrohrleiterstücks 44 trägt einen Flansch 46, um eine Generatoreinrichtung für Mikrowellen, wie beispiels­ weise ein Magnetrongenerator anzuschließen, der hier in Fig. 2 nicht dargestellt ist, in Fig. 1 aber mit der Bezugs­ zahl 48 schematisch erkennbar wird. Der Flansch 46 kann auch dazu dienen, eine Trennscheibe 50 vorzusehen, die den Innenraum des Anschlußstückes 44 und damit auch den Raum des Rohres 42 von dem Raum 52 trennt, der zum Generator führt. Diese Scheibe 50 mag aus einem Material bestehen, das für Magnetronwellen, also für hochfrequente elektromagnetische Wellen, durchlässig ist, für Materialien, wie beispielsweise Wasser, Luft und dgl. jedoch als Dichtung wirkt. Die Ab­ dichtung kann durch ringförmige Kanäle 54, 56 im Flansch verbessert werden, die O-Ring-Dichtungen o. ä. enthalten mögen.

Mit Hilfe von Befestigungsbolzen 58 kann der Generator und die Scheibe 50 zu Zwecken der Reinigung oder Wartung mit einfachen Mitteln demontiert werden.

Die Abmessungen der Öffnung 43 und damit auch die Ab­ messungen des Hohlleiters 44 hängen von der benutzten Wellenlänge des Hohlleiterfeldes (der Mikrowellen) ab, und diese Wellenlänge wiederum ist angepaßt an die Abmessungen der Behandlungskammer 42. Wie in Fig. 2 zu erkennen ist, ist das nahe dem Hohlleiter 44 gelegene Ende des Rohres 42 mit einem Ansatz 58 verlötet, in dem das Ende eines langge­ streckten statischen Mischers 60 gehalten werden kann, der seinerseits in einem Anschlußstück 62 mündet. Der Mischer 60 erstreckt sich durch die gesamte Länge des Behandlungsraumes 42 und ist an dessen anderem Ende in einen weiteren Ansatz 64 unter Zwischenschaltung eines weiteren Anschlußstückes 66 gehalten. Der Ansatz 64 ist wiederum an dem Ende des Rohres 42 angelötet, und das Anschlußstück 66 stellt einen Abschluß des Mischers dar. Das zu mischende Material kann beispiels­ weise (oder vorzugsweise) an dem vom Hohlleiteranschluß 44 entferntem Ende, dem Anschlußstück 66, über einen Leitungs­ anschluß 68, der von dem Anschlußstück 66 gebildet wird, in ein erstes Zufuhrelement 70 des statischen Mischers zuge­ führt werden, von wo es über zahlreiche Einzelelemente 72, 74, 76, 78, 80 vorzugsweise gleichen Aufbaus geführt wird, um schließlich über ein weiteres Anschlußstück 62 mit einem Leitungsanschluß 82 verbunden zu werden.

Die Umfangsfläche 84 des statischen Mischers und die Fläche der inneren Wand 86 des zylindrischen Behandlungsraums 42 bilden dabei einen Ringraums 88, über den Mikrowellenenergie zu den einzelnen Elementen des statischen Mischers geführt werden kann. Gleichzeitig ermöglicht dieser Ringraum aber auch die Zufuhr eines Kühlmittels, wie beispielsweise Kühlwasser, wobei zu diesem Zweck die beiden Ansätze 48 bzw. 64 jeweils einen Ringraum 90, 92 bilden, der einerseits mit dem Ringraum 88 des Rohrs 42, andererseits mit einem An­ schluß 94 bzw. 96 in Verbindung steht, über die das Kühl­ medium hindurchgeführt werden kann. Die einzelnen Elemente 72, 74, 76, 78, 80 (siehe Fig. 3) besitzen jeweils z. B. vier Durchbreche 101, 103, 105, 107, die zueinander und zu der Mischerachse jeweils schräg verlaufen. Zwischen den Stirnflächen aneinandergrenzender Einzelelemente 76, 78 ist jeweils ein Hohlraum 109 angeordnet, in den die Durchbrüche münden. Die einzelnen Elemente 76, 78 bestehen jeweils aus einem Material, das für Mikrowellen durchlässig ist, bei­ spielsweise aus Teflon oder Quarz-Glas.

Zwischen den Stirnflächen aneinanderliegender Einzelelemente verbleibt ein Hohlraum 109, in den die Durchbrüche gemeinsam enden und wo der Mischvorgang in einer für statische Mischer an sich bekannten Weise vonstatten geht.

Wie Fig. 3 auch erkennen läßt sind die Einzelelemente 76, 78 von Ringelementen 111, 113 umgeben, deren Stirnflächen zueinander abdichtend aneinanderliegen, wozu beispielsweise Ringdichtungen 115, 117 dienen.

Die Umfangsfläche dieser Ringelemente, die ebenfalls aus einem für hochfrequente Mikrowellen durchlässigen Material wie Teflon oder Quarz-Glas bestehen, bilden die Außenfläche des Mischers 60 und die innere Handfläche für den Ringraum 88.

Durch die Dichtungen 115, 117 wird erkennbar, daß der Innenraum der Elemente 76, 78, der durch die zu mischende Masse belegt ist, und der Außenraum, der durch ggf. das Kühlwasser belegt ist, hermetisch voneinander getrennt sind.

Dies gilt auch für die Endbereiche des Mischers gemäß Fig. 2, jeweils durch hier nur angedeutete Dichtungsmaß­ nahmen, wie Ringdichtungen 119, 121, 123, usw.

An den beiden Enden des Mischers, nahe der Zufuhr für Mikrowellenenergie 44, befindet sich gemäß der Fig. 2 ein Sensor 125, der in den Leitungsanschluß 82 hineinreicht und beispielsweise die Temperatur des dort austretenden Mate­ rials messen kann, alternativ auch den Druck dieses Materials.

Der entsprechende Messwert kann der Kontrolleinheit 14 gemäß Fig. 1 geführt werden, um beispielsweise die Energie zu steuern, die durch den Mikrowellengenerator der Masse zugeführt wird, um so eine bestimmte Austrittstemperatur für die viskose Masse, wie z. B. Epoxyharz sicherzustellen.

Die Arbeitsweise könnte gemäß Fig. 1 folgendermaßen sein:
Eine bestimmte Menge durch Temperaturerhöhung aushärtbares Material würde mit einer bestimmten, unterhalb der Auslöse­ temperatur für den Aushärteprozess (Geliertemperatur) für dieses Material liegenden Temperatur durch die Leitung 168 zum Anschluß 68 des erfindungsgemäß ausgestalteten "Mikro­ wellenmischwärmers" 40 gelangen, unter Steuerung der Kontrolleinheit 14 würde der Generator 48 für Mikrowellen­ energie, der an den Hohlleiteransatz 44 angeflanscht ist, Bezugszahl 46, Mikrowellenenergie in den Saum 88 der Be­ handlungskammer 42 einspeisen und dort ein Mikrowellenfeld aufbauen, das durch die für Mikrowellenenergie leitfähigen durchlässigen Ringelemente 113, 111 und durch die ebenfalls für elektromagnetische Energie durchlässigen Mischerelemente 76, 78 usw. zu dem Material gelangen, das den Mischer z. B. von oben nach unten durchströmt, vorzugsweise also in Richtung des Pfeils 137, derart, daß von einer von der Mikrowellenzufuhrstelle 44 entfernten Stelle des Mischers 40 das zunächst kalte Material eintritt und mit zunehmender Annäherung an die Einspeisungsstelle für die hochfrequente Energie erwärmt wird. Mit zunehmender Erwärmung nimmt die Aufnahmefähigkeit des Materials für die elektrische Energie zu und der Erwärmungsvorgang beschleunigt sich.

Schließlich gelangt das Material an den Ausgangsanschluß 82, wo seine Temperatur mit der Sensoreinrichtung 125 gemessen werden könnte, welcher Meßvorgang Teil eines Regelkreises bilden könnte, der auf den Generator für die hochfrequente Energie zurückwirkt und so eingestellt ist, daß eine be­ stimmte Temperatur am Ausgang aufrechterhalten wird. Diese Ausgangstemperatur des am Anschluß 82 austretenden Materials wird zweckmäßigerweise so geregelt, daß sie knapp oberhalb der Auslösetemperatur für den Geliervorgang liegt, so daß mit Eintreten des Materials in die Form 16 über die Düse 22 der Geliervorgang eingesetzt hat und innerhalb von kurzer Zeit zum Abschluß führt.

Soll der Arbeitsprozess unterbrochen werden, beispielsweise infolge einer Störung, ist es wichtig, daß das Material innerhalb des Mischers 40 auf eine Temperatur zurückgebracht wird, die unterhalb der Temperatur liegt, wo der Gelier­ vorgang einsetzt. Zu diesem Zweck weist der Stand der Technik keinerlei Maßnahmen auf, hier ist jedoch dafür der Kreislauf 96, 94 vorgesehen, über den unter Steuerung z. B. der Kontrolleinheit 14 ein Vorratsbehälter für Kühlmedium 139, beispielsweise Kühlwasser oder Kältemittel, veranlaßt wird, dieses Kühlmedium über den Anschluß 96 in den Hohlraum 88 eintreten zu lassen, welches dann über den Anschluß 82 wieder abgezogen werden kann. Durch dieses Kühlmedium wird zum einen ggf. noch zugeführte hochfrequente Energie ab­ sorbiert, zum anderen die Temperatur des Harzes oder der sonstigen Masse in dem Mischer 42 schnell auf eine Tempe­ ratur abgesenkt, die unterhalb der Geliertemperatur liegt, so daß die Gefahr gebannt ist, daß Material in der Misch­ einheit ungewollt aushärtet und dessen Demontage und Säube­ rung notwendig macht.

Sobald die Störung beseitigt ist oder ein unterbrochener Betrieb weitergehen soll, wird das Kühlmedium aus dem Kreislauf entfernt, der Mikrowellengenerator wieder einge­ schaltet und der Vorgang des Erwärmens und Mischens fort­ gesetzt.

Alternativ kann aber auch das Kühlmedium, wenn es z. B. in Form einer erhitzbaren Flüssigkeit vorliegt, in dem Kreis­ lauf verbleiben und seinerseits durch die hochfrequente Energie erhitzt werden und würde dann als zusätzliches Heizmedium dienen.

Wird nunmehr ein Anhalten des Prozesses gefordert, könnte die Zufuhr von hochfrequenter Energie unterbrochen werden, gleichzeitig das erhitzte Medium aus dem Ringraum 88 durch Nachfließen von kältere Medium herausgedrückt und somit der Kühlvorgang eingeleitet werden.

Gegenüber dem Stand der Technik sind die Vorteile offen­ sichtlich: Statt einem langen Rohr mit großem Querschnitt und keiner Durchmischung und der Gefahr der Zementierung an der Außenhaut ergibt sich hier ein Erwärmen mit gleich­ zeitigem Mischen in einem relativ kleinen Volumen, so daß u. U. ein bisher notwendiger Mischvorgang entfällt. Gleich­ zeitig wird durch die Vielzahl von Durchlässen mit kleinem Querschnitt, die sich jeweils an Stoßstellen der Misch­ elemente vereinigen, miteinander wieder ein relativ geringer Durchlaßwiderstand verwirklicht.

Durch das ständige Wechseln des Materials vom Zentrum des Mischers zur Außenseite und wieder zurück wird das bei kalter Epoxydharzmasse schlechte dipolare Verhalten ver­ bessert und eine schnellere Erwärmung erreicht.

Ein weiterer großer Vorteil ist die Möglichkeit des Ab­ kühlens der Anordnung, wenn Störungen auftreten oder der Arbeitszyklus angehalten werden soll.

Die Anordnung ist leicht zu demontierten und zu reinigen und leicht wieder aufzubauen und leicht an verschiedenartige zu gießende Medien anzupassen, dies z. B. einfach durch Ände­ rung der Länge der Mischeinrichtung oder Austausch der Mischelemente.

Claims (14)

1. Verfahren zur Erwärmung von viskosen Massen, insbesondere Gießharzen oder anderen viskosen Materialien mit vergleichbaren dipolaren Eigenschaften, wobei das Material im wesentlichen kontinuierlich durch eine langgestreckte, mit einem Mikrowellenfeld beaufschlagbare Behandlungskammer geführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Material während des Durchlaufs durch die langgestreckte Behandlungskammer mittels in der Behandlungskammer angeordneten Strömungshindernissen und/oder Strömungsumleitungen gemischt wird, und die Strömungshindernisse und/oder Strömungsumleitungen in der Behandlungskammer derart angeordnet sind, dass der Materialstrom geteilt wird und die Materialteilströme vom Zentrum der Kammer zum Außenrand der Kammer oder umgekehrt geführt und die Materialströme dann wieder zu einem Materialstrom vereinigt werden, und dass dieser Vorgang mehrfach wiederholt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischvorgang mittels zylindrischer statischer Mischelemente durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Mikrowellenfeld in einen Zylinder eingekoppelt wird, in dem die statischen Mischelemente koaxial angeordnet sind.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei Unterbrechung der Erwärmung um die Mischelemente herum ein Kühlmedium geführt wird.

5. Einrichtung zur Erwärmung von viskosen Materialien, insbesondere Gießharz oder anderen Materialien mit vergleichbaren dipolaren Eigenschaften, bestehend aus einer langgestreckten Behandlungskammer (42), in der eine Durchleitungsanordnung für das Gießharz angeordnet ist, und aus einer seitlich an der Behandlungskammer (42) angeschlossenen Zuführeinrichtung (44) für Mikrowellenenergie, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchleitungsanordnung aus einem langgestreckten statischen Mischer (60) aus für Mikrowellenenergie durchlässigem Material besteht, mit dem eine Teilung des Materialstroms mit anschließender Wiedervereinigung der geteilten Materialströme mehrfach hintereinander erfolgt.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Umfangsfläche des statischen Mischers und der Innenwand des zylindrischen Behandlungsraums ein Ringraum (88) verbleibt, in den bei Bedarf ein Kühlmedium eingeführt werden kann.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der statische Mischer aus mehreren, axial aneinandergereihten Einzelelementen (72, 74, 76, 78, 80) besteht, mit jeweils mehreren Durchbrüchen (101, 103, 105, 110), die zueinander und zu der Mischerachse schräg verlaufen.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Stirnflächen aneinanderliegender Einzelelemente (76, 78) ein Hohlraum (109) verbleibt, in den die Durchbrüche (101, 103, 105, 107) münden.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelelemente (76, 78) von Ringelementen (111, 113) umschlossen sind, deren Stirnflächen abdichtend (115, 117) aneinanderliegen.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangsfläche der Ringelemente den Außenmantel des statischen Mischers bildet, der zusammen mit der zylindrischen Behandlungskammer den Raum für die Verteilung bzw. Zufuhr der Mikrowellenenergie oder ggf. Kühlmedium bildet.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlungskammer (42) einen seitlichen Ansatz (44) zum Anschluß eines Hohlleiters zur Zufuhr von Mikrowellenenergie aufweist.

12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlungskammer (42) an ihrem einen Ende einen Zulauf und an ihrem anderen Ende einen Ablauf für Kühlmedium, wie Wasser, aufweist.

13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der statische Mischer an seinem einen Ende einen Zulauf und an seinem anderen Ende einen Ablauf für zu erwärmendes Material aufweist.

14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass am Ablauf und/oder Zulauf ein Sensor für Druck und/oder ein Sensor für die Temperatur des zu erwärmenden Materials vorgesehen ist.