DE2252201A1 - Vorrichtung zum herstellen von formteilen aus schnell miteinander reagierenden chemischen komponenten - Google Patents

Vorrichtung zum herstellen von formteilen aus schnell miteinander reagierenden chemischen komponenten

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Bayer AG
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Bayer AG
Hennecke GmbH
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Description

Vorrichtung zum Herstellen von Formteilen aus schnell miteinander reagierenden chemischen Komponenten
Die vorliegende Erfindung richtet sich auf eine Vorrichtung zum Herstellen von Formteilen aus schnell miteinander reagierenden chemischen Komponenten, insbesondere aus solchen, die Polyurethan-Schaumstoff bilden; aber z.B. auch solche wie ungesättigte Polyester, Epoxidharz, 6-Caprolactam und deren ■Mischpolymerisate. Die so gefertigten Formteile bestehen vorwiegend aus Schaumstoff oder Strukturschaumstoff, aber sie können auch massiv sein.
Solche Vorrichtungen bestehen aus einem Formwerkzeug mit zugeordneter Mischkammer für die Komponenten, wobei der Ausgang der Mischkammer, gegebenenfalls über einen Angußkanal, mit dem Formhohlraum in Verbindung steht, und die Formtrennebene durch die Mischkammer und ggf. durch den Angußkanal geführt ist, und wobei von Vorratsbehältern für die Komponenten mit Pumpen versehene Leitungen abführen und in die Mischkammer münden.
Derartige Vorrichtungen setzen sich immer mehr durch, weil durch die Einbeziehung der Mischkammer in das Formwerkzeug sich eine Reinigung der Mischkammer erübrigt. Denn die Führung der Formtrennebene durch die Mischkammer gestattet gleichzeitig mit dem Entformen des Formteils das Entformen der Angußstange, soweit ein Angußkanal vorhanden ist, sowie des in der Mischkammer ausreagierten Gemischrestes, als eine Einheit. .
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Die Vermischung in der Mischkammer erfolgt meist in üblicher Weise durch VerdUsung. Auf die Verwendung eines Rührwerkes wird verzichtet, weil sonst die Entformung des Gemischrestes in der Mischkammer Schwierigkeiten bereitet.
Es hat sich gezeigt, daß die allgemein übliche Gegenstromvermischung oder Gegenstrominjektion mittels Düsen keine ausreichende Vermischung gewährleistet, so daß sich im fertigen Formteil Schlieren und Schichtungen zeigen, die die Sichtflächen * unansehnlich machen, aber vor allem auch die physikalischen Eigenschaften des Formteils nachteilig beeinflussen können.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der eine gute Durchmischung der Komponenten gewährleistet ist, so daß das fertige Formteil an seiner Oberfläche und im Querschnitt frei von Schlieren und Schichtungen ist. Dadurch sind gute physikalische Eigenschaften und fehlerfreie Sichtflächen gewährleistet.
Dies wird gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch erreicht, daß zwischen Mischkammer und Formhohlraum eine Nachmische inrichtung angeordnet ist, die aus Verzweigungen und Zusammenführungen besteht, wobei die Trennebene diese Nachmischeinrichtung derart durchzieht, daß der in der Nachmischeinrichtung, in der Mischkammer und ggf. bei vorhandenem Angußkanal der darin ausreagierte Gemischrest zusammen mit dem Formteil als eine Einheit entformbar ist. Dabei ist entweder die gesamte Mischeinrichtung als Anbaustück an das Formwerkzeug angesetzt oder im Formwerkzeug integriert.
Durch die Zwischenschaltung einer derart gestalteten Nachmischeinrichtung wird eine gute Homogenisierung des Gemisches erreicht.
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Nach einer besonderen Ausführungsform "bestehen die Verzweigungen und Zusammenführungen der Nachmischeinrichtung aus Nuten'. Derartige Nuten lassen sich fertigungstechnisch besonders leicht herstellen, indem sie einfach in die Formtrennebene hineingefräst werden oder, bei gegossenen Formwerkzeugen, bereits bei der Formgebung berücksichtigt werden.
Vorzugsweise weisen die einzelnen Verzweigungen und die einzelnen Zusammenführungen verschiedenen Querschnitt auf. Durch diese Maßnahme können gesteigerte Mischeffekte erzielt werden.
Nach einer weiteren Ausführungsform ist die Nachmischvorrichtung durch in einem Kanal angeordnete Schikanen gebildet. Auch hier läßt sich der Kanal aus dem Vollen ausfräsen, indem die Schikanen stehengelassen werden. Sie lassen sich auch bei gegossenen Formwerkzeugen direkt angießen. Solche Schikanen können aber auch aufgeschweißt oder aufgeschraubt sein. Aufgeschraubte Schikanen haben den Vorteil, daß sie austauschbar sind. Zwischen den Schikanen verlaufen die Verzweigungen und Zusammenführungen.
Nach einer besonderen Ausführungsform ist die Nachmischeinrichtung in einer Formhälfte des Formwerkzeuges angeordnet, und die andere Formhälfte des Formwerkzeuges tangiert.sie abdeckend. Bei dieser Ausführungsform ist nur eine Fläche in der Trennebene des Formwerkzeuges zu bearbeiten; und zwar insbesondere dann, wenn auch die Mischkammer und,, soweit vorhanden, der Angußkanal in der gleichen Formhälfte des Formwerkzeuges angeordnet sind, während die andere Formhälfte diese Teile ebenfalls tangierend abdeckt.
Nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung erstreckt sich die Nachmischvorrichtung über beide Formhälften des Formwerkzeuges, indem von der Mischkammer in jeder Formhälfte ein Verteilkanal abführt,
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dem ein Sammelkanal zugeordnet ist und sich jeweils mehrere Mischkanäle vom Verteilkanal zum Sammelkanal erstrecken, wobei die Kanäle in den beiden Formhälften derart zueinander angeordnet sind, daß sich die Mischkanäle der einen Formhälfte mit denen der anderen Formhälfte Uberkreuzen. Durch diese Ausführungsform wird nicht nur durch die Verzweigungen (Verteil- und Mischkanäle) und Zusammenführungen (Sammel- und Mischkanäle) ein Mischeffekt erzielt, sondern auch durch die Berührungsflächen in den Kreuzungspunkten der Mischkanäle.
Vorzugsweise nimmt der Querschnitt der Mischkanäle der einen Formhälfte vom Verteilkanal zum Sammelkanal hin ab, während der Querschnitt der Mischkanäle der anderen Formhälfte vom Verteilkanal zum Sammelkanal hin zunimmt. Die Querschnittsänderung erfolgt beispielsweise durch Änderung der Breite und/oder Tiefe der Mischkanäle. Auf diese Weise erhält man eine relativ gleichmäßige Strömung bei einer schichtweisen überführung vom Material aus den sich verengenden Mischkanälen in die sich erweiternden.
Die Mischkanäle können auch konisch gestaltet sein, so daß in jedem Falle ein überströmen eines Teils des Materials in den kreuzenden Mischkanal gewährleistet ist.
Nach einer weiteren besonderen Ausführungsform weisen die Mischkanäle über ihre Länge gleiche Querschnittsfläche, jedoch unterschiedliche Tiefe und Breite auf. Dadurch werden Drucksprünge in der Nachmischvorrichtung vermieden, aber andererseits an den Kreuzungsstellen ein überwechseln einer dünnen Schicht des Gemisches aus den sich verflachenden Mischkanälen in die sich vertiefenden Mischkanäle, in Strömungsrichtung gesehen, gewährleistet.
Nach einer weiteren besonderen Ausführungsform ist die Nachmische inrichtung im Angußkanal angeordnet. Dadurch läßt sich unter Umständen ein Stück Baulänge einsparen.
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Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen» die Nachmischeinrichtung als austauschbares Einsatzstück zu gestalten. Arbeitet man "beispielsweise mit Komponenten bzw. Gemischen stark unterschiedlicher Viskosität, so läßt sich das Einsatzstück in einfacher Weise auswechseln, und man kann ein anderes Einsatzstück mit einer für den jeweiligen Verwendungszweck optimal gestalteten Nachmischeinrichtung einsetzen. Es versteht sich, daß nur ein Einsatzstück erforderlich ist, wenn die Nachmischeinrichtung nur in einer Formhälfte angeordnet ist. Im anderen Falle besteht das gesamte Einsatzstück aus zwei Einzelstücken, so daß in jede Formhälfte ein Einzelstück einsetzbar ist. .
Schließlich besteht die Nachmischeinrichtung nach einer weiteren besonderen Ausführungsform aus mehreren Abschnitten, wobei diese Abschnitte gleich-^ oder verschiedenartig gestaltet sein können. Auch die einzelnen Abschnitte können als Einsatzstücke ausgebildet sein, so däß man durch abschnittsweisen Austausch der Einsatzstücke optimale Mischbedingungen erzielen kann.
In einer Zeichnung ist die erfindungsgemäße Vorrichtung in mehreren Ausführungsbeispielen rein schematisch dargestellt und nachstehend, näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung im Längsschnitt mit schematischer Darstellung der Zusatzeinrichtungen,
Figur 2 einen Schnitt nach Linie A-B in Figur 1, jedoch ohne Zusatzeinrichtungen,
Figur 3 eine Ansicht der Formtrennebene einer Formhälfte des Formwerkzeuges gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
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Figur 4 eine Ansicht der Formtrennebene des Formwerkzeuges gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.
In Fig. 1 und 2 sind in Vorratsbehältern 1, 2 die chemischen Komponenten gelagert. Sie gelangen durch Leitungen 3» 4, in denen Pumpen 5, 6 eingeschaltet sind, zu Einspritzdüsen 7, 8, die in eine Mischkammer 9 öffnen. Die Mischkammer 9 ist in der oberen Formhälfte 10 eines Formwerkzeuges 11 angeordnet. Ihr Ausgang 12 führt zu einer Nachmiseheinrichtung 13» die aus zwei Abschnitten 14, 15 besteht. Die einzelnen Abschnitte 14, 15 weisen Verzweigungen 16 und Zusammenführungen 17» 18 auf. Die Zusammenführung 18 des Abschnitts 15 mündet unmittelbar in den Formhohlraum 19. Die untere Formhälfte 20 ist zur Formtrennebene 21 hin völlig eben und deckt die obere Formhälfte 10 in geschlossenem Zustand dichtend ab. Das heißt, die Formtrennebene 21 tangiert die Mischkammer 9f die Nachmischeinrichtung 13 und den Formhohlraum 19 derart, daß das Formteil und der in der Nachmischeinrichtung 13 und Mischkammer 9 verbleibende ausreagierte Gemischrest als zusammenhängende Einheit entformbar ist.
In Fig. 3 führen Leitungen 22, 23 zu Einspritzdüsen 24, 25, die in eine Mischkammer 26 öffnen. Diese ist in der oberen Fonahälfte 27 angeordnet. Ihr Ausgang 29 öffnet in einen Angußkanal 30. Der Angußkanal 30 weist eine Einschnürung 31 auf und mündet schließlich in einen Formhohlraum 32. Zwischen dem Ausgang 29 und der Einschnürung 31 sind im Angußkanal 30 Schikanen 33 angeordnet, zwischen denen sich Verzweigungen 34 und Zusammenführungen 35 erstrecken. Dieser Abschnitt dient als Nachmischeinrichtung 28. Die untere Fonahälfte ist nicht dargestellt. Sie entspricht derjenigen gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 2.
In Fig. 4 ist das Formwerkzeug 36 geöffnet dargestellt. Der Anschaulichkeit halber sind die obere Fonnhälfte 37 und die
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untere Formhälfte 38 durch Scharniere 39 verbunden. Die Komponenten werden über Leitungen 40, "41 zugeführt, die in Ein- spritzdüsen 42, 43 enden. Diese öffnen in eine Mischkammer 44, die teils in der oberen Formhälfte 37, teils in der unteren Formhälfte 38 angeordnet ist. Ihr Ausgang 45, die anschließende Nachmischeinrichtung 46 sowie der Angußkanal 47 und der Formhohlraum 48 werden von der Formtrennebene 49 durchschnitten. Die Nachmischeinrichtung 46 besteht aus zwei im wesentlichen gleichartig aufgebauten Abschnitten 50, 51.· Dabei ist der Abschnitt 50 in der oberen Formhälfte 37 und der Abschnitt 51 in der unteren Formhälfte 38 angeordnet. Der Ausgang 45 öffnet beim Abschnitt 50 in einen Verteilkanal 52, von dem mehrere Mischkanäle 53 abzweigen und in einen Sammelkanal 54 münden. Der Abschnitt 51 besteht in gleicher Weise aus Verteilkanal 55, Mischkanälen 56 und Sammelkanal 57. Bei geschlossenem Formwerkzeug 36 liegen die Mischkanäle 53 des Abschnitts 50 und die Mischkanäle 56 des Abschnitts 51 kreuzweise übereinander. Dabei liegen der Verteilkanal 52 und der Sammelkanal des Abschnitts 50 außerhalb des Bereichs der äußeren Mischkanäle 56 des Abschnitts 51. Entsprechend liegen der Verteilkanal 55 und der Sammelkanal 57 des Abschnitts 51 außerhalb des Bereichs der äußeren Mischkanäle 53 des Abschnitts 50. Im gleichen Maße, wie der Querschnitt der Mischkanäle 53 vom Verteilkanal 52 zum Sammelkanal 54 hin abnimmt, nimmt der Querschnitt der Mischkanäle 56 vom Verteilkanal 55 zum Sammelkanal 57 hin zu. Dadurch wird jeweils an den Kreuzungspunkten der Mischkanäle 53 und 56 eine Schicht aus dem sich verengenden Mischkanal in den anderen überführt. Die Abschnitte 50 und 51 der Nachmischeinrichtung 46 sind als austauschbare, in den Formhälften 37, 38 einsetzbare Einsatzstücke 58, 59 gestaltet. Sie sind mittels Schrauben 60 auf den Formhälften 37, 38 fixiert.
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Claims (1)

  1. Patentansprüche;
    ■fy Vorrichtung zum Herstellen von Formteilen aus schnell miteinander reagierenden chemischen Komponenten, insbesondere aus solchen, die Polyurethan-Schaumstoff bilden, bestehend aus einem Formwerkzeug mit zugeordneter Mischkammer für die Komponenten, wobei der Ausgang der Mischkammer, ggf. über einen Angußkanal, mit dem Formhohlraum in Verbindung steht, und die Formtrennebene durch die Mischkammer und ggf. den Angußkanal geführt ist, und wobei von Vorratsbehältern für die Komponenten, mit Pumpen versehene Leitungen abführen und in die Mischkammer münden, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Mischkammer (9) und Formhohlraum (19) eine Nachmischeinrichtung (13) angeordnet ist, die aus Verzweigungen (16) und Zusammenführungen (17, 18) besteht, wobei die Trennebene (21) auch diese Nachmischeinrichtung (13) durchzieht.
    2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß «- die Verzweigungen (16) und Zusammenführungen (17» 18) der Nachmischeinrichtung (13) aus Nuten bestehen.
    3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachmischeinrichtung (28) durch in einem Kanal (30) angeordnete Schikanen (33) gebildet ist.
    4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Verzweigungen (16) und die einzelnen Zusammenführungen (17, 18) verschiedenen Querschnitt aufweisen.
    5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ■ die Nachmischeinrichtung (13) in einer Fonnhälfte (10) des Formwerkzeuges (11) angeordnet ist und die andere Formhälfte (20) des Formwerkzeuges (11) sie abdeckend tangiert.
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    «6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Nachmischeinrichtung (46) über beide Formhälften (37, 38) des Formwerkzeuges (36) erstreckt, indem von der Mischkammer (44) in jeder Formhälfte (37, 38) ein Verteilkanal (52, 55) abführt, dem ein Sammelkanal (54, 57) zugeordnet ist,, und sich jeweils mehrere Mischkanäle (53, 56) vom Verteilkanal (52, 55) zum Sammelkanal (54, 57) erstrekken, wobei die Kanäle (52, 55; 53, 56; 54, 57) in den beiden Formhälften (37, 38) derart zueinander angeordnet sind, daß sich die Mischkanäle (53) der einen Formhälfte (37) mit den Mischkanälen (56) der anderen Formhälfte (38) überkreuzen.
    7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Mischkanäle (53) der einen Formhälfte (37) vom Verteilkanal (52) zum Sammelkanal (54) hin abnimmt, während der Querschnitt der Mischkanäle (56) der anderen Formhälfte (38) vom Verteilkanal (55) zum Sammelkanal (57) hin zunimmt.
    8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsänderung der Mischkanäle (53, 56) durch die Änderung der Tiefe und/oder Breite der Mischkanäle (53, 56) erfolgt.
    9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischkanäle (53, 56) über ihre Länge gleiche Querschnittsfläche, aber unterschiedliche Tiefe und Breite aufweisen.
    10. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachmischeinrichtung (28) im Angußkanal (30) angeordnet ist.
    11. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachmischeinrichtung (46) als austauschbares Einsatzstück (58, 59) gestaltet ist.
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    12. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachmischeinrichtung (13) aus mehreren Abschnitten (14, 15) besteht.
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