DE2422868A1

DE2422868A1 - Verfahren und vorrichtung zum aufspruehen von mehrkomponenten-materialien

Info

Publication number: DE2422868A1
Application number: DE2422868A
Authority: DE
Inventors: Duane Dewey Krohn; Kenneth Eugene Smith
Original assignee: Binks Sames Corp
Current assignee: Binks Sames Corp
Priority date: 1973-06-04
Filing date: 1974-05-10
Publication date: 1974-12-19
Also published as: GB1474087A; DE2422868C3; FR2231435A1; CH596889A5; US3840179A; JPS53119014U; NL7406562A; DE2422868B2; BE815812A; FR2231435B1; IT1015985B; JPS5440460Y2; JPS5021312A; CA1006133A

Description

BIMS MANUEAC TURIITG COMPANY

9201 West Belmont Avenue

Franklin Park, Illinois 60131 /V.St,A.

Unser Zeichen: B

Verfahren und Vorrichtung zum Aufsprühen von Mehrkomponenten-Materialien

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufsprühen von Mehrkomponenten-Systemen, wie beispielsweise von katalysatorhaltigen und promotorhaltigen flüssigen Kunststoffzusammensetzungen.

Beim Aufsprühen von Polymer-Flüssigkeiten mit oder ohne gleichzeitiger Aufbringung von faserartigen Verstärkungsmaterialien müssen Promotoren und Katalysatoren während des Aufbringens mit dem Polymer-Material gemischt werden, da das Vormischen der Komponenten wegen der kurzen Lagerbeständigkeit des Gemisches praktisch nicht durchführbar ist. Demzufolge weist ein Mehrkomponenten-Aufsprühsystem eine Anzahl von Sprühköpfen auf, mit denen getrennte Komponenten aufgesprüht werden oder mit denen ein Katalysator in einen Strom eines promotorhaltigen Kunststoffes außerhalb des Sprühkopfes eingespritzt wird. Bekannte Sprühvorrichtungen dieser Art

Gei.

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sind in den US-Patentschriften 1 718 507, 2 433 463, ² 578 412, 2 787 31¹I₁ 2 933 125 und 3 5^2 296 beschrieben.

Eine Schwierigkeit, die bei vielen, mehrere Köpfe aufweisenden Sprühsystemen auftritt, besteht darin, daß es unmöglich ist, eine vollständige und gleichförmige Mischung des Kunststoffes mit dem flüssigen Harz zu erzielen. Dies führt dazu, daß ungehärtete Streifen oder weiche Bereiche in dem aufgebrachten Polymer-Material vorhanden sind. Die Verwendung von nebeneinander oder senkrecht übereinander angeordneten Sprühköpfen, von denen einer einen Katalysator und der andere einen promotorhaltigen Kunststoff abgibt, ist nicht praktisch, weil die Menge des Katalysators im Verhältnis zur Menge des Kunststoffes, der vom Sprühkopf abgegeben wird, klein ist und weil der Katalysatorsprühstrahl nicht in ausreichender Weise in dem Kunststoff sprühstrahl eintritt. Dieses Problem tritt insbesondere in den sogenannten luftfreien Systemen in einem erheblichen Umfang auf, in denen das Material unter einem hydraulischen Druck zerstäubt wird, da die Sprühstrahlen verhältnismäßig weich sind und nicht über die Antriebskraft eines luftzerstäubten Sprühstrahles verfügen. Das Problem tritt ebenfalls bei sogenannten Pächersprühern auf, und zwar auch dann, wenn ein Kopf mit Harz und Katalysator und der andere mit Harz und Promotor gespeist wird. Beim Auftreffen haben die Komponenten der entsprechenden Fächer die Neigung, in parallelen Linien zu laufen und zu wandern und sie werden streifenförmig, wenn sie in einen einzelnen Fächer zusammenlaufen, wodurch eine gründliche Mischung der Komponenten verhindert wird.

Ein Vorschlag, die Mischung von Katalysator und Harz zu verbessern, besteht darin, eine Pistole vorzusehen, die nebeneinander liegende Spritzköpfe für promotorhaltiges Harz aufweisen, wobei ein kleinerer Spritzkopf für den Katalysator zwischen diesen angeordnet ist. Derartige Systeme weisen jedoch den Nachteil auf, daß sie komplex und wegen des zusätz-

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lichen Spritzkopfes teuer sind und diese Systeme führen zu einem Sprühstrahlmuster, das nicht immer frei von Streifen ist. '

Ein anderer Nachteil der bekannten Mehrkomponenten-Fächersprit z- oder -Sprühvorrichtungen besteht darin, daß es unmöglich ist, die zusammengesetzte Fächersprühverteilung oder das zusammengesetzte Fächersprühmuster um eine zentrale Achse einzustellen. Im Fall von tragbaren Spritzpistolen oder Handspritzpistolen ist es, obwohl es unbequem ist, möglich, die gesamte Pistole um eine mittlere Achse zu drehen. Eine derartige Drehung stört jedoch normalerweise die Mischwirkung der Sprühstrahlen, da diese gegenüber einer horizontalen Ebene von einer festen Stelle ausgehen sollen.

Durch die Erfindung werden die vorstehenden Probleme dadurch ausgeschaltet, daß eine zweiköpfige Spritzvorrichtung vorgesehen ist, von der aus die entsprechenden Sprühstrahlen unter zusammengesetzten Winkeln aufeinandertreffen, wodurch ein Mischen sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Ebene erreicht wird. Die Sprühköpfe sind in entgegengesetzten Quadranten gegenüber den zentralen horizontalen und vertikalen Ebenen angeordnet und sind nach innen geneigt, so daß ein Schnitt entlang einer gemeinsamen Achse öder Linie entsteht. Jeder der aufeinander treffenden oder sich schneidenden Tröpfchen aus den Sprühstrahlen weist zwei Bewegungskomponenten auf, die eine gründliche Durchmischung der Sprühstrahlen verursachen und eine Streifenbildung verhindern. Bei luftfreien Sprühstrahlen wird insbesondere eine vollständige und gleichförmige Mischung erzielt.

Vorzugsweise geben die Spritzköpfe fächerartige Sprühmuster ab, die aufeinander treffen und ein gemeinsames Fächermuster bilden. Wegen des Auftreffens unter einem zusammengesetzten Winkel konvergieren die Teilchen oder Tröpfchen zueinander und vermischen sich innerhalb des fächerartigen Sprühstrahles.

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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht auch eine Einstellung des gemeinsamen Sprühstrahlmusters um eine zentrale Achse durch eine parallele Einstellung der Pächerspritzdüsen. Eine derartige Einstellung stört die gründliche Durchmischung der Sprühstrahlen nicht und zwar deswegen, weil das Auftreffen unter einem zusammengesetzten Winkel in allen parallelen Stellungen der Sprühstrahlen stattfindet.

Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufsprühen oder Aufspritzen eines flüssigen Mehrkomponenten-Systems und erfindungsgemäß sind zwei gegenüberliegende Sprühköpfe vorgesehen, die nach innen und nach unten und nach innen und nach oben zu einem gemeinsamen Bereich hin geneigt sind und zwar derart, daß die von den Sprühköpfen oder-Spritzköpfen ausgehenden Sprühstrahlmuster unter zusammengesetzten Winkeln aufeinander treten und zwar bezüglich einer horizontalen Achse, um ein gemeinsames Sprühstrahlmuster mit gleichförmig gemischten Komponenten zu ergeben. Die Sprühoder Spritzköpfe sind in gegenüberliegenden Quadranten zwischen horizontalen und vertikalen Ebenen bezüglich einer gemeinsamen Achse angeordnet und jeder Kopf ist zur Achse hin geneigt, um eine Mischung der Sprühstrahlmuster sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Ebene zu ermöglichen. Die Anordnung der Spritzköpfe ermöglicht eine leichte Steuerung und eine leichte Einstellung der zusammengesetzten Sprühstrahlverteilung oder des zusammengesetzten Sprühstrahlmusters.

Die Erfindung soll in der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer lüftfreien Mehrkomponenten-Spritzvorrichtung, die gemäß der Erfindung ausgebildet ist,

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Fig. 2 eine Teilvorderansicht der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung,

Fig. 3 und H eine Seitenansicht und eine Draufsicht auf die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung, bei der die Sprühstrahlverteilung gezeigt ist, die durch die Vorrichtung erzeugt wird,

Fig. 5,6 und 7 schematische Ansichten, die senkrechte Schnitte von Sprühstrahlmustern zeigen, die durch eine parallele Dreheinstellung der beiden Spritzköpfe oder Düsen erzielt werden
und

Fig. 8 und 9 schematische Darstellungen von Sprühstrahlverteilungsmustern an bekannten Vorrichtungen und von der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Die Erfindung ist hauptsächlich als eine Spritzvorrichtung gekennzeichnet, die zwei Spritzköpfe oder Spritzdüsen aufweist, die in einer speziellen Weise angeordnet und in einer speziellen Weise geneigt sind, und es sei bemerkt, daß die Einrichtungen zur Montage der Spritzköpfe und zur Speisung der Spritzköpfe mit einer entsprechenden Flüssigkeit nicht kritisch sind und daß diese Einrichtungen zur Anpassung an gegebene Bedingungen verändert werden können.

Beim dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel werden die Spritzköpfe 10 und 12 von einer tragbaren Spritzpistole I¹I getragen, die ein Gehäuse 16 und einen Handgriff 18 aufweist, der sich von einem Ende des Gehäuses aus nach unten erstreckt. Eine Kopfhalterung 20 ist an der Vorderseite des Gehäuses angeordnet und trägt die Spritzköpfe 10 und 12, wie es noch beschrieben werden soll.

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Zwei benachbarte Einlasse 22 und 24 sind an der Unterseite der Kopfhalterung 20 vorgesehen. Diese Einlasse sind über Fittinge mit flexiblen Schläuchen 26 und 28 verbunden, die zu verschiedenen Quellen für unter Druck stehende flüssige Komponenten führen. Ein Einlaß wird" mit einer ersten Polymer-Komponente gespeist und zwar üblicherweise mit einem Gemisch von flüssigem Harz und einem Promotor und der andere Einlaß wird mit einer zweiten Polymer-Komponente gespeist und zwar üblicherweise mit einem Katalysator oder einem Gemisch von flüssigem Harz und Katalysator. Diese getrennten Komponenten weisen eine verhältnismäßig große Lagerbeständigkeit auf, bleiben flüssig und setzen sich nicht in der Spritzpistole ab. Die Komponenten härten jedoch und ballen zusammen, wenn sie durch das Versprühen von der Pistole gemischt werden. Falls gewünscht, können alternierende Einlasse 30 für die beiden Komponenten am hinteren Ende der Spritzpistole vorgesehen sein, und es können sich entsprechende Bohrungen 32 im Gehäuse 16 in Längsrichtung von den Einlassen 30 aus zu Kammern 34 der Einlasse 22 und 24 in der Kopfhalterung erstrecken; Es ist klar, daß zusätzliche alternierende Einlasse vorgesehen sein können, wobei diejenigen Einlasse, die nicht benutzt werden, abgeschlossen werden.

Bei der Pistole können getrennte Ströme der beiden Flüssigkeit skomponenten, die in die Einlasse eintreten, in einstellbarer Weise geregelt werden und diese Ströme werden getrennt durch die entsprechenden Spritzköpfe 10 und 12 abgegeben. Zu diesem Zweck sind zwei getrennte Einlaßkammern vorgesehen, die entsprechende Ventile oder Schieber aufweisen, die sich parallel zueinander erstrecken und dazu dienen, die beiden getrennten Materialströme zu steuern oder zu regeln. Eine der Kammern ist mit ihrem Ventilmechanismus bei 34 gezeigt. Da beide Abschnitte und die entsprechenden Ventilmechanismen identisch sind, soll lediglich ein Abschnitt beschrieben werden.

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Die Kammer 34 ist ein Teil einer Längsbohrung 36 in der Kopfhalterung 20, die hinten offen ist und ein Ventil enthält, mit dem die Zuspeisung des fluiden Mediums zum Spritzkopf 10 geregelt wird. Ein Ventilsitz 38 weist eine mit einer Öffnung versehene Aussparung auf, die zur Kammer hinweist und diese ist mit einem Auslaßkanal 39 verbunden, der unter einem Winkel durch die Kopfhalterung 20 zum Spritzkopf 10 führt. Ein Stab 40 ist in der Mitte der Bohrung 36 angeordnet und weist ein verbreitertes Ende oder eine Ventilkugel 42 an einem Ende auf, die sich dichtend gegen den Ventilsitz 38 anlegen kann.

Der Stab 40 erstreckt sich durch eine Dichtungspackung 44 hindurch, die von einem Kompressionseinsatz 46 an der anderen Seite der Kammer 34 getragen wird. Hinter der Dichtungspackung 44 trägt der Stab 40 einen Ring 48, der in die Ventilschließstellung federbelastet ist und der gleitbar in einer zylindrischen Bohrung im Fitting 46 geführt ist. Durch diesen Aufbau wird eine Abdichtung um den axial gleitbaren Stab herum ausgebildet, und es wird ein Durchlecken von Flüssigkeit aus der Kammer 34 heraus verhindert.

Ein Abzug 50 ist schwenkbar mit dem Pistolengehäuse bei 52 in der Nähe des Handgriffes verbunden und der Abzug weist Gabelansätze 54 auf, die den Stab 40 umgeben. Zwei einstellbare Verriegelungsmuttern 56 sind am Gewindeende des Stabes vorgesehen. Eine Bewegung des Abzuges 50 zum. Handgriff 18 hin bewirkt, daß sich der Stab nach hinten bewegt und das Ventil öffnet. Es sei bemerkt, daß der Abzug zwei parallele Ventilmechanismen gleichzeitig derart betätigt, daß beide Ventile gleichzeitig geöffnet und geschlossen werden. Die Muttern an den entsprechenden Stäben können in verschiedenen Stellungen eingestellt werden, um entweder ein gleichzeitiges öffnen und Schließen der Ventile oder ein öffnen und Schließen der Ventile der Reihe nach durchzuführen.

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Wie Pig. 2 zeigt, haben die Spritzköpfe 10 und 12 gleiche Abstände von der zentralen Längsachse A der Kopfhalterung 20 und die Köpfe sind in diagonal gegenüberliegenden Quadranten zwischen horizontalen und vertikalen Ebenen angeordnet, die durch diese Achse hindurchgehen. Die Achsen der Köpfe sind zur zentralen Achse vorzugsweise unter gleichen Winkeln hin geneigt und zwar derart, daß die Kopfachsen sich auf der zentralen Achse schneiden, wie es in den Fig. 3 und Ί gezeigt ist.

Die Köpfe 10 und 12 weisen vorzugsweise luftfreie Sprühspitzen oder Sprühdüsen auf, von denen jede ein Katzenauge oder eine Auslaßöffnung 58 in Form eines schmalen Schlitzes aufweist, wodurch die Flüssigkeit in Form eines Fächers abgegeben wird. Die Spritzöffnungen 58 sind so eingestellt, daß sie parallel zueinander angeordnet sind. Bei der Darstellung in Fig. 2 sind sie senkrecht angeordnet, so daß zwei senkrechte Fächermuster aus den Sprühdüsen austreten, die aufeinander auftreffen und ein gemeinsames senkrechtes Fächermuster ergeben, wie es die Fig. 3 und M zeigen.

Fig. 9 zeigt das sich durch die Erfindung ergebende Sprühstrahlmuster oder die sich ergebende Sprühstrahlverteilung im Vergleich mit der in Fig. 8 dargestellten Verteilung eines üblichen Zweistromstrahles. Fig. 8 zeigt die Sprühstrahlverteilung einer üblichen zweiköpfigen Spritzvorrichtung, die zwei Sprühköpfe H-H aufweist, die parallele öffnungen haben und die Fächerstrahlen abgeben, wobei diese Sprühköpfe H-H entlang der gleichen Achse X-X angeordnet sind. Die Köpfe sind aufeinander zu geneigt, um ein Auftreffen der Strahlen zu erzeugen und um ein zusammengesetztes Strahlenmuster in einer Ebene zu erzeugen, die mit der mittleren Achse Z-Z zwischen den Köpfen zusammenfällt. Wenn Teilchen der entsprechenden Sprühstrahlen, die bei 59 und bei 61 gezeigt sind, konvergieren, so werden sie längs eines einzigen Winkels abgelenkt und haben die Neigung, längs gerader paralleler Linien vom Treffpunkt aus sich

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zu bewegen oder zu wandern. Da die Bewegung der Teilchen innerhalb der Ebene des zusammengesetzten Sprühstrahlmusters im wesentlichen parallel zur Mittelachse Z-Z verläuft, haben die Teilchen der entsprechenden Sprühstrahlen die Neigung, getrennt zu bleiben und dadurch bilden sich nicht gemischte und streifenförmige Sprühstrahlverteilungen, wie sie bei 60 und 62 gezeigt sind.

Es sei nunmehr auf Fig. 9 Bezug genommen. Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung werden zwei konvergierende Sprühstrahlen erzeugt, die auch nach innen aufeinander zu gerichtet sind. Die Mittelachse der Sprühstrahlen konvergieren aufeinander zu und schneiden die mittlere horizontale Längsachse Z'-Z¹. Zusätzlich gehen die Sprühstrahlen von einer Diagonale D-D' zu beiden Seiten der Achse Z'-Z' an Stellen zwischen der senkrechten Achse X'-X^f und der horizontalen Achse Y'-Y¹ aus. Dadurch konvergieren die Teilchen der entsprechenden Strahlen zur Z'-Z'-Achse hin und zwar in beiden Koordinatenebenen von X»-X' und Y'-Y«.

Im Fall der in Fig. 9 gezeigten Fächerverteilung konvergieren die Teilchen der entsprechenden Strahlen in der Ζ·'-Ζ'-Achse, um ein zusammengesetztes Strahlverteilungsmuster zu geben, in dem die Teilchen fortfahren, in der X'-X¹- und Y'-Y'-Achse zu konvergieren. Die entsprechenden Teilchen weisen zwei Bewegungskomponenten relativ zur zusammengesetzten Verteilung auf und dies führt zu einer größeren Mischwirkung, wodurch tatsächlich eine vollständig gleichförmige und gründliche Durchmischung erzielt wird, wie es bei 63 in Fig. 9 gezeigt ist.

Die Fig. 5 bis 7 zeigen, wie die zusammengesetzte Strahlverteilung um die zentrale Achse A eingestellt werden kann, ohne daß der im Vorstehenden erläuterte. Mischungsvorteil verlorengeht. Bei der Darstellung in den Fig. 5 und 7 sind die öffnungen in den Spritzköpfen parallel zu den entsprechenden senk-

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rechten und horizontalen Lagen eingestellt, um eine senkrechte langgestreckte Fächerverteilung oder eine horizontale langgestreckte Fächerverteilung zu erzielen. Es ist zu erkennen, daß die getrennten Sprühstrahlverteilungen (gestrichelt dargestellt) nicht einfach konvergieren und parallel verlaufen, sondern in jedem Fall sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Ebene konvergieren und zwar wegen der Stellung der Spritzköpfe. Ein ähnliches Ergebnis wird erzielt, wenn die Sprühstrahlverteilung auf eine mittlere Stellung zwischen der Horizontalen und Senkrechten eingestellt ist, ohne daß das Auftreffen unter einem zusammengesetzten oder Verbundwinkel verlorengeht, wie es Fig. 6 zeigt. Für eine richtige Mischung ist es wesentlich, daß die öffnungen nicht mit der gleichen Linie zusammenfallen und parallel gehalten werden, damit die getrennten Strahlen an der Schnittlinie von gleicher Abmessung sind oder einander decken.

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Claims

Patentansprüche

Spritzvorrichtung mit einer Anzahl von Spritz- oder Sprühstrahlen, die längs einer gemeinsamen Achse außerhalb der Vorrichtung aufeinandertreffen, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Sprühstrahlen ein Polymer-Harz enthält und ein anderer der Sprühstrahlen einen Katalysator für das Harz enthält', daß die beiden Strahlen von Düsen ausgehen, die in entgegengesetzten Quadranten zwischen der horizontalen und der senkrechten Ebene bezüglich der gemeinsamen Achse liegen.
2. Spritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Spritzdüsen eine öffnung aufweist, die einen Fächerstrahl erzeugt, daß die beiden Fächerstrahlen aufeinander treffen, um einen gemeinsamen Fächerstrahl zu erzielen, der sich in einer Ebene bewegt, die mit der gemeinsamen Achse zusammenfällt, wobei die Teilchen der beiden Strahlen in der Ebene des gemeinsamen Fächerstrahles konvergieren.
3. Spritzvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen drehbar sind, um die beiden Fächerstrahlen parallel zueinander zu halten.
4. Verfahren zum Aufspritzen und Mischen von Mehrkomponenten-Materialien durch Aufeinanderauftreffen von zerstäubten Teilchen der entsprechenden Komponenten aufeinander, wobei ein zusammengesetzter Strahl von gemischten Komponenten gebildet wird, der mit einer ersten Ebene zusammenfällt, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprühstrahlen der entsprechenden Komponenten aufeinander unter einem zusammengesetzten Winkel relativ zur ersten Ebene treffen.
5. Verfahren nach Anspruch ¹J, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Komponentenstrahl horizontal nach innen und senkrecht nach oben entlang einer ersten Achse geneigt ist und daß der andere

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Komponentenstrahl horizontal nach innen und senkrecht nach unten entlang einer zweiten Achse geneigt ist, die im wesentlichen die erste schneidet.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die entsprechenden Strahlen die Form eines Fächers haben, die mit zweiten und dritten konvergierenden Ebenen zusammenfallen und daß die Teilchen der entsprechenden Komponenten innerhalb der Ebene des zusammengesetzten Strahles konvergieren.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlen in der zweiten und dritten Ebene in Bezug auf parallele Linien in einstellbarer Weise gedreht werden, um in einstellbarer Weise die Ebene des zusammengesetzten Strahles zu drehen.

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