DE2053435A1

DE2053435A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Polyurethan-Schaumkunststoffen

Info

Publication number: DE2053435A1
Application number: DE19702053435
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: KUNSTSTOFFBUERO MUENCHEN GmbH
Current assignee: KUNSTSTOFFBUERO MUENCHEN GmbH
Priority date: 1970-10-30
Filing date: 1970-10-30
Publication date: 1972-05-04
Also published as: CA934498A; DE2102978A1; US3753554A

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Polyurethan-Schaumkunststoffen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Polyurethan-Schaumkunststoffen, wobei eine A- und eine B-Kombonente in flüssigem Zustand in einem bestimmten Mengenverhältnis gemischt und die Mischung anschließend in eine Form oder dergleichen eingebracht wird. Die A-Komponente ist dabei beispielsweise ein Diol, die B-Komponente beispielsweise ein Diisocyanat, wobei die beiden Komponenten mit den üblichen Zusätzen versehen sind.
Zur Herstellung, insbesondere größerer Chargen, von Polyurethan-Schaumstoffen ist es bekannt, die A- und die B-Komponente im vorgegebenen Mengenverhältnis in einen Mischbehälter von Hand einzugießen, durch Rühren zu vermischen und die Mischung in eine Form einzubringen.
In der Form schäumt die Mischung anschließend aus.
Infolge von Adhäsion bleibt dabei jedoch an den Innenwänden des Mischbehälters ein dünner Film der Komponentenmischung zurück, der bis zum Beginn des nächsten Füllvorganges ausgeschäumt ist. Es ist leicht einzusehen, daß der manuelle Füllvorgang umständlich ist und daß bei fortlaufender Wiederholung des vorstehend beschriebenen Mischvorganges der Miechbehälter i er mehr verschmutzt und schließlich unbrauchbarird.
Durch die Verschmutzung des Mischbehälters wird ferner der Mischvorgang nachteilig bee mußt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches und wirksames Verfahren zum Herstellen von Polyurethan-Schaumkunststoffen zu schaffen, das nicht die Nachteile des bekannten Verfahrens aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man unmittelbar im Anschluß an den Entleerungs vorgang des Mischbehälters die A-Komponente, vorzugsweise in einer Volumenmenge, die mindestens dem Volumen der vorher hergestellten Mischung entspricht, in einen dischbehilter einbringt und rührt und die Uberschüssige A-Komponentenmenge aus dem Mischbehälter entfernt und anschließend die B-Komponente in den Mischbehälter einbringt, wonach die Mischung gerührt und in die Form eingebracht wird.
Dadurch, daß man erfindungsgemäß unmittelbar im Anschluß an die Entleerung des Mischbehälters die A-Komponente, vorzugsweise in einer Volumenmenge, die mindestens dem Volumen der vorher hergestellten Mischung entspricht, in den Mischbehälter einbringt und rührt, wird der gesamte Misohbehälter zu Beginn jedes neuen Taktes gespült. Dabei wird der vom vorangegangenen Takt an den Innenwänden des Mischbehälters zurückgebliebene Film aus Komponentenmischung in der A-Komponnte aufgelöst, bevor er ausschäumen kann. Ein Verschmutzen des Mischbehälters tet dadurch ausgeschlossen. Da die zum Spülen verwendete A-Komponentenmenge im Vergleich zu der in ihr aufzulösenden Filmmenge sehr groß ist, wird die A-Komponente durch den Spülvorgang qualitativ praktisch nicht verändert. Daher kann die A-Komponente nach dem Spülvorgang zur Herstellung der in die Form einzubringenden Komponentenmischung verwendet werden, ohne daß vorher irgendwelche Reinigungsmaßnahmen oder dergleichen notwendig wären. Dies bedeutet, daß die abgesaugte überschüssige A-Komponentenmenge einem A-Komponenten-Behälter wieder zugeführt werden kann. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht somit auf sehr einfache Weise ein störungsfreies fortlaufendes Herstellen von Polyurethan-Schaumkunststoffen.
Es soll ferner noch erwähnt werden, daß das erfindungsgemäße Spülen des Mischbehälters grundsätzlich auch möglich ist, wenn man in den Mischbehälter bei jedem Takt jeweils gerade die für die Herstellung der Mischung erforderliche Menge an A-Komponente einfließen läßt. In diesem Palle kann das Spülen des Mischbehälters dadurch erreicht werden, daß man die A-Komponente sofort nach Einbringen in den Mischbehälter insbesondere so stark rührt, daß sie infolge der dabei auftretenden Zentrifugalkräfte an der Innenwand des Mischbehälters hochsteigt und den daran haftenden Mischungsfilm auflöst. Diese Spülmethode hat den Vorteil, daß ein Absaugen von überschüssiger A-Menge vor dem Einbringen der B-Eomponente in den Mischbehälter entfällt.
Wie bereits ausgeführt, wird die A-Komponente, und zwar wegen ihres besonders guten Lösungsvermögens für den Komponentenmischungsfilm, bevorzugt zur Spülung des Mischbehälters verwendet. Es soll jedoch darauf hingewiesen werd n, daß es grundsätzlich auch möglich ist, mit der B-K mponente zu spülen.
Eine besond rs bevorzugte Vorrichtung zur Durchführung des erf in du gsgemäßen Verfahrens ist gekennzeichnet durch je einen Dosierbehälter für die A- und die B-Komponente, welche nebeneinander fest angeordnet sind und unterhalb derer ein Mischbehälter derart fest angeordnet ist, daß sich die horizontalen Querschnitte von Dosierbehältern und Mischbehälter, in vertikaler Richtung gesehen, soweit wie möglich überschneiden, sowie durch ein in den Mischbehälter von oben bis zu einer gewünschten Tiefe einführbares Absaugrohr für die A-Komponente. Die vorstehend beschriebene, besonders günstige Anordnung der Dosier- und Mischbehälter zueinander ermöglicht dabei ein schlagartiges Einbringen der Komponenten von den Dosierbehältern in den Mischbehälter sowie ein schlagartiges Austragen der Mischung in die zweckmäßigerweise unterhalb des Mischbehälters angeordnete Form.
Die, vorzugsweise zylindrischen, Dosierbehälter weisen jeweils an ihrer offenen Oberseite ein eine Pumpe enthaltendes Zuflußrohr auf, wobei die Zuflußmenge vorzugsweise mittels eines Schwimmerventile regelbar ist. In ihrem sich mit dem Mischbehälter übers chneiden den Teil ihres Bodendeckels weisen die Dosierbehälter vorteilhafter-teise jeweils eine mittels eines, vorzugsweise pneumatisch betätigbaren, Verschlußdeckels dichtend verschließbare Ausflußöffnung auf, wobei der übrige Teil des Bodendeckels zur Ausflußöffnung hin geneigt ist.
Der, vorzugsweise zylindrische, Mischbehälter ist zweckmäßigerweise zumindest in seinem sich mit den Dosierbehältern überschneidenden Querschnitt oben offen und mit Vorteil ist sein gesamter Bodendeckel, vorzugsweise pneumatisch, öffenbar. Zum guten Vermischen der Komponenten sind dabei zweekmäßigerweise im Inneren des Mischungsbehälters zwei gegenläufige, vorzugsweise durch einen Elektromotor angetriebene, Rührwerkzeuge konzentrisch angeordnet.
Zur Verhinderung des Nachtropfens von Komponentenmischung in die Form ist vorteilhafterweise unterhalb des Mischbehälters eine, vorzugsweise pneumatisch verstellbare, Auffangvorrichtung angeordnet.
Zur Rückführung der aus dem Mischbehälter abgesaugten A-Komponentenmenge in den A-Komponentendosierbehälter kann das Absaugrohr durch eine flexible Leitung mit der in der Zuführleitung für die A-Komponente angeordneten Pumpe verbunden sein.
Um ein Nachtropfen von 3-Komponente in den Mischbehälter zu vermeiden, ist zweckmäßigerweise der Ausflußöffnung des BKoniponentendosierbehä1ters eine verstellbare Auffangvorrichtung z'-ugeordnet.
Ferner kann zum volletändigen Austropfen auch dem Absaugrohr bei seiner Anordnung außerhalb des Mischbehälters eine Auffangvorrichtung zugeordnet sein.
Vorteilhafterweise ist zur Aufhängung der gesamten erfindungsgemäßen Vorrichtung in horizontaler Rahmen vorgesehen, an welchem die oberhalb des Rahmens befindlichen Dosierbehälter sowie der unterhalb des Rahmens befindliche Mischbehälter befestigt sind.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist sehr einfach, materialsparend und zweckmäßig aufgebaut. Sie ermöglicht eine optimale Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Insbesondere sind die Durchströmungsquerschnitte der einzelnen Behälter so ausgebildet, daß ein störungsfreier programmgemäßer Durchsatz der einzelnen Flüssigkeitsströme immer gewährleitet ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist somit sehr wirtschaftlich und betriebesicher.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachstehend anhand einer in der Zeichnung schamatisch dargestellten Vorrichtung zu seiner Durchführung und durch ein Zahlenbeispiel näher erläutert. beigen: Pig. 1 eine erfindungsgemäße Vorriohtung im Vertikalschnitt I-I Fig. 2 und Fig. 2 die Vorrichtung in Draufsicht.
Gemäß den Figuren 1 und 2 weist die erfindungsgemäße Vorrichtung einen Dosierbehälter 1 für eine A-Komponente, einen Dosierbehälter 2 für eine B-Komponente sowie einen unterhalb der Dosierbehälter 1,2 angeordneten Mischbehälter 3 auf. Die Behälter 1,2,3 sind mittels Befestigungsblechen 4,5,6 an einem horizontalen Rahmen 7 befestigt, welcher auf vertikalen Stützen 8 ruht. Die Dosierbehälter 1,2 sind dabei in horizontaler Richtung derart zum Mischbehälter 3 angeordnet, daß sich in vertikaler Richtung gesehen möglichst große horizontale Uberschneidungsquerschnitte 9,10 ergeben.
Den Dosierbehältern 1 und 2 ist jeweils eine Zuflußleitung 11,12 zugeordnet, durch welche mittels einer Pumpe 13,14 die A- bzw. B-Komponente in die Dosierbehälter 1,2 hingepumpt werden können. In den Überschneidungsquerschnitten 9,10 weisen die Dosierbehälter jeweils eine Ausflußöffnung 15,16 auf, welche mittels eines pneumatisch betätigbaren Verschlußdeckels 17,18 dichtend verschließbar sind. Die Überschneidungsquerschnitte 9,10 und die Ausflußöffnungen 15,16 sind so groß wie möglich gestaltet, damit die A- und die B-Komponente bei geöffneten Verschlußdeckeln 17,18 so schnell wie möglich in den Mischbehälter 3 ausfließen können. Zum gleichen Zweck ist auch der übrige Teil 19,20 des Bodendeckels der Dosierbehälter 1,2 zur Ausflußöffnung 15,16 hin geneigt. Zur Regelung der Zuflußmenge zu den Dosierbehältern 1,2 sind übliche Schwimmerventile 21,22 vorgesehen. Es ist noch zu erwähnen, daß der Ausflußffnung 16 für die B-Komponente ein verschiebbares Abtropfblech 22a zugeordnet ist.
Im Mischbehälter 3 sind zwei gegenläufige, durch einen Elektromotor 23 angetriebene Rührwerkzeuge 24,25 konzentrisch angeordnet. Der Bodendeckel 26 des Mischbehälters weist einen umlaufenden Dichtungawulst 27 auf und ist pneumatisch öffenbar. Letzteres ist jedoch der besseren Ubersichtlichkeit halber in der Zeichnung nicht dargestellt. In der Nähe des Bodendeckels 26 ist ein verstellbares Abtropfblech 28 aufgehängt, welches sofort nach dem Schließen des Bodendeckels 26 mit Hilfe einer zeichnerisch nicht dargestellten Pneumatik direkt unter den Bodendeckel 26 gebracht werden kann.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist ferner ein in den Mischbehälter von oben bis zu einer gewünschten Tiefe einführbares Absaugrohr 29 auf, welches in der Zeichnung als gerade außerhalb des Mischbehälters 3 befindlich dargestellt ist. Das Absaugrohr 29 ist durch eine flexible Leitung 30 mit der in der Zuführleitung 11 für die A-Komponente angeordnete Pumpe 13 verbunden. In seiner Stellung außerhalb des Mischbehälters 3 ist dem Absaugrohr 29 ein Abtropf blech 31 zugeordnet.
Wie aus der Zeichnung ersichtlich, sind die Dosierbehälter 1,2 sowie der Mischbehälter 3 an ihrer Oberseite soweit wie möglich offen. Hierdurch ist das Innere der drei Behälter, beispielsweise zu Reparaturzwecken, leicht zugnglich, und der programm- oder von Hand regelbare V erfahrensablauS ist auch visuell sehr gut überwachbar. Außerdem ergibt sich infolge der zumindest weitgehend offenen Oberseiten der Behälter 1,2,3 eine gewisse Materialersparnis.
Der erfindungsgemäße Verfahrensablauf wird im folgenden anhand eines zahlenmäßigen Ausführungsbeispieles beschrieben: Zur Herstellung des gewünschten Polyurethan-Schaumstoffes sollen bei jedem Takt 20 Liter A-Komponente und 10 Liter B-Komponente miteinander vermischt werden. Um ein erfindungsgemäßes Spülen des Mischbehälters 3 vor Beginn jedes Mischvorganges zu erreichen, läßt man anatelle von 20 Liter zunächst gut 30 Liter oder mehr A-Komponente bei geöffneter Ausflußöffnung 15 aus dem Dosierbehälter 1 in den Mischbehälter 3 einlaufen. Nach Rühren der im Mischbehälter 3 befindlichen A-Menge wird mittels des Absaugrohrs 29 wieder soviel A-Komponente aus dem Misohbehälter 3 abgesaugt, daß die im Mischbehälter 3 verbleibende A-Menge unter Berücksichtigung der Volumenvergrößerung, welche durch die Einarbeitung von Luft beim Rühren entstanden ist, gerade so groß wie erforderlich ist.
Die abgesaugte A-Menge wird durch die Pumpe 13 wieder dem A-Behälter 1 zugeführt.
Anschließend läßt man unter weiterem Rühren 10 Liter B-Komponente bei geöffneter Ausflußöffnung 16 aus dem Dosierbehälter 2 in den Mischbehälter 3 einfließen.
Um ein Nachtropfen der B-Komponente in den Mischbehälter 3 zu verhind n, wird sofort nach dem Schließen des Dosierbehälters z ein Abtropfblech 22a unterdessen Ausflußöffnung 16 geschoben.
Die im Mischbehälter 9 befindliche Komponentenmischung wird mittels der gegenläufigen Rührer 24,25 gut durchmischt und rechtzeitig vor dem Ausschäumen durch Öffnung des Boden deckels 26 des Mischbehälters 3 schlagartig in eine Form 32 ausgelassen. Nach Schließen des Bodendeckels 26 wird unter diesem zur Vermeidung des Nachtropfens von Komponentenmischung in die Form 92 unverzüglich ein Abtropfblech angeordnet.
In der Form 32 achäumt die Mischung, beispielsweise zu einer Polyurethan-Schaumstoffmatratze, aus.
Da beim allerersten Takt, d. h. beim Anfahren der Anlage, ein Spülen in der Regel nicht erforderlich ist, kann bei diesem Takt das Zuführen und Wiederabsaugen von überschüssiger A-Menge entfallen.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Polyurethan-Schaumkunststoffen, wobei eine A- und eine 3-Komponente in flüssigem Zustand in einem bestimmten Mengenverhältnis gemischt und die Mischung anschließend in eine Form oder dergleichen eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß man unmittelbar im Anschluß an den Entleerungsvorgang des Mischbehälters die A-Komponente'vorzugsweise in einer Volumenmenge, die mindestens dem Volumen der vorher hergestellten Mischung entspricht, in einen Mischbehälter einbringt und rührt und die überschüssige-A-Komponentenmenge aus dem Mischbehälter entfernt und anschließend die B-Komponente in den Mischbehälter einbringt, wonach die Mischung gerührt und in die Form eingebracht wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch je einen Dosierbehälter (1,2) für die A- und die B-Komponente, welche nebeneinander fest angeordnet sind und unterhalb derer ein Mischbehälter (3) derart fest angeordnet ist, daß sich die horizontalen Querschnitte von Dosierbehältern (1,2) und Mischbehälter (3) in vertikaler Richtung gesehen so weit wie möglich überschneiden, sowie durch ein in den Mischbehälter (3) von oben bis zu einer gewünschten Tiefe einführbares Absaugrohr (29).

3. Vorrichtlng nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die, vorzugsweise zylindrischen Dosierbehälter (1,2) je eilt an ihrer offenen Oberseite ein eine Pumpe (13,14) enthaltendes Zuflußrohr (11,12) aufweisen, wobei die Zuflußmengevorzugsweise mittels eines Schwimmerventils (21,22), regelbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosierbehälter (1,2) jeweils in ihrem sich mit dem Mischbehälter (3) überschneidenden Teil (9,10) ihres Bodendeckels eine mittels eines, vorzugsweise pneumatisch betätigbaren, Verschlußdeckels (17,18) dichtend verschließbare Ausflußöffnung (15,16) aufweisen und der übrige Teil (19,20) des Bodendeckels zur Ausflußöffnung (15,16) hin geneigt list.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der, vorzugsweise zylindrische, Mischbehälter (3) zumindest in seinem sich mit den Dosierbehältern (1,2) überschneidenden Querschnitt (9,10) oben offen iät und sein gesamter Bodendeckel (26), vorzugsweise pneumatisch, öffenbar ist.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren des Mischbehälterß (3) zwei gegenläufige, vorzugsweise durch einen Elektromotor (23) angetriebene, Rührwerkzeuge (24,25) konzentrisch angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des Mischbeh ïlters (3) eine, vorzugsweise pneumatisch verstell are, Auffangvorrichtung (28) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Absaugroh} durch eine flexible Leitung (30) mit der in der Zuführleitung (11) für die A-Komponente angeordneten Pumpe (13) verbunden ist.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausflußöffnung (16) des B-Komponenten-Dosierbehälters (2) eine verstellbare Auffangvorrichtung (22a) zugeordnet ist.

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß dem Absaugrohr (29) bei seiner Anordnung außerhalb des Mischbehälters eine Auffangvorrichtung (31) zugeordnet ist.

11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 10, gekennzeichnet durch einen horizontalen Rahmen (7), an welchem die oberhalb des Rahmens (7) befindlichen Dosierbehälter (1,2) sowie der unterhalb des Rahmens (7) befindliahe Mischbehälter (3) befestigt sind.

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