DE2349433A1 - Verfahren zum mischen von fluessigen reaktionsfaehigen komponenten und vorrichtung zur ausfuehrung des verfahrens - Google Patents

Verfahren zum mischen von fluessigen reaktionsfaehigen komponenten und vorrichtung zur ausfuehrung des verfahrens

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DE2349433A1
DE2349433A1 DE19732349433 DE2349433A DE2349433A1 DE 2349433 A1 DE2349433 A1 DE 2349433A1 DE 19732349433 DE19732349433 DE 19732349433 DE 2349433 A DE2349433 A DE 2349433A DE 2349433 A1 DE2349433 A1 DE 2349433A1
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Description

Vereinigung zur Förderung des Instituts für Kunststoffverarbeitung in Industrie und Handwerk an der Rhein.-Westf.Techn«Hochschule Aachen e.V., 51 Aachen, Pontstr. 49
Verfahren zum Mischen von flüssigen Komponenten und Vorrichtung sur Ausführuj^g des Verfahrens
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sum Miseh©« von flüssigen reaktionsfähigen Komponenten sur Herstellung voa K®sistst©ffe?t (vorzugsweise Polyurethan) sowie ein©
des Verfahrens.
Es sind bereits unterschiedliche Miscb.v®r'E&lis&m bekannt g bei welchen die zu vermischenden E©apoa@RtsB eatsir fooheia Birask Rundöüsen in die Mischkasn&es? etagöfe^aöat. w@s?sä©si« erfolgt durch Turbulent. Sie !einlgassf ä®% MiselikaEaaes1 ©rf©Igt durch einen hydraulisch betätigten KoIbSi^ In fea ©Si@E®j" €£e Mi kainmsr verkleinert, oder dureh Entnahm.® öqs tionsgemisches aus der teilbaren Mis©hkaiS!E©5E>.
Nachteilig ist bei allen bekanntezi Verf©hr@ß di© injektion mischen, dsi beide Koiapeasateß mit sehr hohsn drückan (150 - 3OO bar) zur Mischkammer gefördert werden müssen. Außerdem ist durch Drehschieber oder trans laterisch bewegte Steuerkolben, die in Kontakt mit den Einse!komponenten und bzw. oder mit dem Gemisch stehen und einem Verschleiß unterliegen, die Gefahr der Verklebung gegeben durch das Eindringen und Reagieren der Komponenten. Durch den hohen Druck der Komponenten wird dieser Vorgang naturgemäß nur beschleunigt.
Weiterhin wirken sich die sehr unterschiedlichen Drücke der Einze!komponenten auf die Auslastung der Anlage nachteilig aus. Sie ergeben sich durch die schwer änderbare Düsengeometrie, die Förderleistung der Einzelpumpen und die unterschiedliche Viskosität der Komponenten.
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Ein Kacht®ii s±Kd auch die Runddüsen, die einerseits durch ihren runden Querschnitt und das dßialt verbunden© schlechte Verhältnis von Oberfläche su Volumen der durchströmenden Komponenten eine Mischung erschweren und durch ihre Anordnung zu Totmassegebieten in der Mischkammer führen„ die nur schlechte Mischqualität aufweisen« Ein Ssrstäabußcseffskt, wie er beim Einspritzen von Flüssigkeit in Gas erreicht wird, fcersn hier nicht er sielt werden.
Der Erfindung liegt daher dia Aufgab« sugraM-i» sie Nachteile der bisherigen Verfahren ur&ö Vorrichtungen zur Vormischung von reagierenden Flüseigkumponsntsn zn vermeiden.
der Erfiadimg ^slrä dies® Aufgabe dactareh gelöst, daß die sii mi,ach@nüen SlasslksiBpoasß-üöa durch schlitzer feige Spaltdüsen, die aögliehst dsa ganserü Umfang der Mischkammer umfassen, gepreßt und ά&Β üew BsEck e«r Elaselkosspsaeßten vor den Düsen,
e aiisfe %illir@?id -äes MisefEvsrganges, auf annähernd gleicher Höhe duseh siae bewegliche liCcsfeseliaibe gehalten wird, die bei BruckdiffareassE ά«ε ^üsöRTropdrücke dis Düsenquerschnitte ilsygpstfilt verändert., «J&3 eia Bruekaesglei^h der Komponenten vor den Düsen eisstritt» S£ wird ö&dmroli eins ftsr dls Mischung wsitaus günstigere Eiasprifesstraiilgeometrie erreicht, da die Oberfläche das Eiziepritzstrahles sehr vergröSarfc wire. Wie Untersuchungen zeigten, konnten erfinäungsgentäS dadurch die zu einer guten Mischung benötigten DrCicke weit herabgeaetst werden. Drücke bis zu 100 bar reichen &um„ Totmassegeblete treten bei diesem erfindungagemäßen Verfahren nicht mehr auf, da dar Strahl von allen Seiten des Umfanges der Mischkanuaer in diese eintritt.
Insbesondere bildet die Mischvorrichtung zur Ausführung des obigen Verfahrens den Gegenstand der Erfindung dergestalt, daß durch die bewegliche Lochscheibe die Komponenten bis zum Eintritt in die Mischkammer sauber voneinander getrennt werden, da das Trennelement keinem Verschleiß dergestalt unterliegt, daß durch den Verschleiß ein Zusammentreten der Komponenten und damit Verkleben von Mischkanmerelementen eintreten kann.
5098U/0643
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht in dem einfachen Aufbau der zur Ausführung des Verfahrens benötigten Mischkammer und dem leichten Einstellen der Düsengröße, die ohne Auswechseln von Elementen des Mischers durch einfache Verstellung einer Anschlagschraube ohne Störung des Produktionsablaufes vorgenommen werden kann. Die Verstellung der Düsen kann durch Schwankungen der Umweltbedingungen bzw. des Materials Im Betrieb kurzfristig notwendig werden.
Zwei AusfUhrungsbeispiele von Mischvorrichtungen, hier mit kreisförmigen Spaltdüsen für zwei Komponenten, zur Ausführung des Verfahrens sind in Fig. 1 und 2 dargestellt. Es zeigt:
Fig. 1 eine teilbare Mischvorrichtung mit einer beweglichen Lochscheibe und einem Verschlußkolben im Schnitt A Rezirkulationsstellung (Leerlaufstellung) B Einströmstellung (Arbeitsstellung)
Fig. 2 eine unteilbare Mischvorrichtung mit einer beweglichen Lochscheibe und einem Ausschubkolben A Rezirkulationsstellung (Leerlaufstellung) B Einströmetellung (Arbeitsstellung)*
Die Mischvorrichtung Fig. 1 besitzt eine zentrale Mischkammer 1, die durch das Mischkammergehäuse 2 den Verschlußkolben 3 und die Formplatte 4 umgeben ist, und durch die in der Trennebene liegende Austrittsöffnung 5 mit dem Formhohlraum in Verbindung steht. Zwei (oder mehrere) zur Mischkammerachse senkrecht liegende Bohrungen 6 und 7 dienen als Eintrittsöffnungen in die, durch die bewegliche Trennscheibe 8 separierten Düsenvorkammern 9 und 10. In Leerlaufstellung A rezirkulieren die Komponenten, d. h. es treten die Komponenten in gleichen Mengen wieder durch die Rücklaufbohrungen 11 und 12 aus den Düsenvorkammern 9 und 10 in die RückführungsIe itungen.
Der Beginn des Mischvorganges wird dadurch eingeleitet, daß der Druck der Hydraulikflüssigkeit in der Zylinderkammer 13 fast oder exakt zeitgleich mit dem Verschließen der Rücklaufbohrungen 11 und 12 herabgesetzt wird. Es bewegt sich nun der Verschlufikolben
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unter dem Druck der Einzelkomponenten in den Düsenvorkammern 9 und 10 so, daß die Zylinderkammer 13 verkleinert wird,und der Verschlußkolben 3 gegen die in die Zylinderkammer 13 hineinragende Stellschraube 14 gepreßt wird. Durch die Verschiebung des Verschlußkolbens 3 werden die Spaltdüsen 15 und 16 der Einzelkomponenten zur Mischkammer 1 geöffnet, so daß die Komponenten schirmförmig in die Mischkammer 1 eintreten und sich dort intensiv vermischen und über die Austrittsöffnung 5 in den Formhohlraum fließen (Stellung B). Die bewegliche Lochscheibe 8 ist in diesem Ausführungsbeispiel aus einem, unter den in den Ringkammern herrschenden Druck, verformbaren Material gefertigt. Zur besseren Abstützung sind bei der Fertigung der Ringkammern 9 und 10 Unterstützungen 17 vorgesehen, die eine mechan. Beschädigung der Lochscheibe 8 verhindern. Erhöht sich durch Betriebsschwankungen der Druck z. B. in der Düsenvorkammer 9, so wird die Lochscheibe 8 so verformt, daß die Spaltweite der Spaltdüse 15 vergrößert und damit die Spaltweite der Spaltdüse 16 verkleinert wird. Der Druckabfall in der Spaltdüse 15 wird dadurch verkleinert und der Druck in der Düsenvorkammer 9 erniedrigt. Reziprokes geschieht für die Spaltdüse 16. Dieser Einstellvorgang führt in kürzester Zeit zu einem Angleichen der Druckhöhe in den beiden Ringkammern.
Der Mischvorgang wird durch Druckerhöhung der Hydraulikflüssigkeit in der, durch das Zylindergehäuse 18 umschlossenen Zylinderkammer 13 beendet, indem sich der Verschlußkolben in Richtung Mischkammer bewegt, und die Spaltdüsen 15 und 16 verschlossen werden.
Nach genügender Erhärtung des Reaktionsgemisches wird das Formteil entformt. Es wird hierbei gleichzeitig die sich in der Mischkammer 1 befindliche Reaktionsmasse mitentfernt, da beim EntforraungeZeitpunkt die Mischkammer geöffnet wird, und die Reaktionsmasse in der Mischkammer 1 über die Reaktionsmasse in der Austrittsöffnung 5 mit dem entformten Formteil verbunden ist.
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Fig. 2 zeigt eine Mischvorrichtung» die nicht in die Trennebene des Formwerkzeuges eingesetzt werden muß, da ein zentrisch in dem Mischkanunergehäuse 2 und dem Verschlußkolban 3 sich befindender Steuerkolben 4 die Mischkammer ve» dem Restgemiseh befreit? das sich nach Einfüllende noch in der Mischkammer befindet» Die Arbeitsweise dieser Vorrichtung ist folgendes
In der Leerlaufstellung A hat der Steuerkolben di@ ganz ausgefüllt. Die Druckfedern 17, die sieh teilte© ta© in dem Verschlußkolben 3 befinden und sich gegsm eile Stellsehsraubs 14 abstützen, pressen den Verschl«ßk©lb®n 3* entgegen dom In den. Ringkammern 9 und 10 tierrsch@ad©n Kossponeiffifeesaiärusk B §@f@it das Mischkananergehäusef so daß die Rlngsp&ltäüsen 15 unü 1β verschlossen sind. Die Komponenten strömen in dieses 3%se® üwzdh atm kammern- 9 und 10 in die Eüsklaufl®ifei2rif©a aeeeSa dt© Rüeislsa rungen 11 und 12*
Soll die Mischung beginnen Carb@its8t@!li2sicj Bl 0 %■?&£& d@i? draulikzylinder so bawegfe, daß dl® Mlaehkffiüß-aaE1 1 öerefe ä@n kolben bis auf die angepaßt® GröE© g@5ffa©fe -w±z&a Bio üqs ?i kammer 1 abgewandte Steuerkolhanstirnfläeh@ gff@©fe mm, uMSdh den Hydraulikdruck in der HvdrAUlikz^linSerkana&er 19 fiea Vörschluß-» kolben, entgegen der Federkraft d@r Druekfedera 17p gegen di® Stellschraube 14. Der in FIg0 1 beschriebene Misehvorgmng kann nun beginnen.
Das Ende der Mischung erfolgt durch das Erniedrigen des Druckes in der Hydraulikzylinderkaininer 19. Jetzt überwiegt dia Federkraft der Druckfedern 14, die den Verschlußkolben gegen das Mischkanuner gehäuse 2 pressen und damit die Ringspaltdüsen 15 und 16 verschließen.
Durch Druckerhöhung in der Hydraulikzylinderkammer 13 wird der Steuerkolben 4 so bewegt, daß er das Mischkammervolumen verkleinert und das Restgemisch aus der Mischkammer schiebt.
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Claims (1)

  1. atentansprüche
    Verfahr©» sues Mieehes vor flüssigen reaktionsfähigen Komponenten snr Herstellung veil Kunststoffen ?
    dadtirefe cjekenriseiehnat»
    dl« 8u is&sstiea«!«» Eiaselkoaspsisaiteii civirm ssMitssartlge Sp&ltdusen C15,16J, di® mfSgliehst den gacEoa tfefaag der Misch· kaaaser CD ym£&®mue gepreßt
    .j ¥eiff&te*ß-
    d s ^ u ? δ is g ® k β E R ι ι ί c a a s t
    ä&S sl®r Druck dsr Einselk^FEgonerit^ri ^©ff den Düs«^ Insbason-■äas1® attsii if^kr@M öse Mieslwoyp^::^®s; "£uf annähernd gleicher iSk« ß«3rsh «Isis feswegliefe© Lö^feaelicibs CS) gehalten wird» die bei orneMiffesresgcr t?*^ i&ÜS2sw*ra^üeke die Püssaqiieraehnit-1 fee C15 r * 5 > äesgesfe&Ifc vcisf&iderfc-, da® eis Dr«sfca»29gleich der
    öse Büs#a «isiferitt.
    3» Mieeh^offriehtüBg fir die Äuafüfe^asg des V®rfahrane nach Anspruch 1 und 2,
    dadurch gekennzeichnet ,
    dafl dl· bew«glieh« Lochschdib® ale Ringscheibe ausgebildet ist.
    4. Mischvorrichtung für die Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1-3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dafi die Lochscheibe eine vollkommene Trennung der Einzelkom ponenten bis sur Spaltdüse ermöglicht.
    509814/0648
    5. Mischvorrichtung für die Ausführung des Verfahrene nach Anspruch 1 - 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Lochscheibe aus einem unter dem Düsanvordruck verformbaren Material, z» B. einem Kunststoff besteht.
    6. Mischvorrichtung für die Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dafl die Hydraulikflüssigkeit zur Bewegung des Kolbens identisch mit einer Komponente ist.
    7. Mischvorrichtung für die Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, 2 und 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Lochscheibe durch Einbauten (17) in den Düsenvorkammern (9 u. 10) gegenüber den möglichchen mechanischen Belastungen aurch Druckdifferenzen in der DUsenvorkammer abgestützt wird.
    8. Mischvorrichtung für die Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die schlitzartigen SpaltdUsen in einem Winkelbereich oC von 0 - 180° zueinander stehen.
    5098U/06A8
    9. Mischvorrichtung für die Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1*8,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Dusenspaltbreite in einem Bereich von O - 5 mm einstellbar ist.
    10. Mischvorrichtung für die Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1-9,
    dadurch gekennzeichnet/
    daß das Restgemisch in der Mischkammer (1) durch einen Steuerkolben (4) nach Beendigung der Mischung ausgeschoben wird.
    11. Mischvorrichtung für die Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1-9,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Rastgemisch in der Mischkammer bei der Ent formung des hergestellten Formteils raitentformt wird.
    12. Mischvorrichtung für die Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    daB die Bewegung der Düsen und die Steuerkolbenbewegung gekoppelt sind, so daß das Offnen und Schließen der Düsen nur bei gewünschter Mischkammergröße erfolgt.
    6096U/O648
    Leerseite
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