DE2746113C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung eines selbsttragenden Schaumes geringer Dichte aus gehärtetem Harn­ stoff-Formaldehyd-Harzmaterial und einem Härter, mit einer ein umlaufendes Schaufelrad aufweisenden Mischeinrichtung, die einen Auslaß für den Schaum aufweist und in deren Gehäuse eine mit einer Schaumerzeugungseinrichtung verbundene Leitung zur Zuführung eines Schaumes aus dem einen Bestandteil einmündet, in der die Zuführung für den zweiten Bestandteil angeordnet ist.

Unter dem Begriff einer "geringen Dichte" ist eine Trocken­ dichte von weniger als 20 kg/m³ bei Abwesenheit eines inerten Füllmaterials zu verstehen, was einem Harzfeststoffgehalt von weniger als 20 kg/m³ entspricht. Derartige Schäume werden in der Weise hergestellt, daß ein nasser Schaum gebildet wird, der ein inniges Gemisch eines Harzes und eines Härtemittels für das Harz enthält, wobei beide sich anfangs in einer wäßrigen Lösung befinden. Dieser feuchte oder nasse Schaum kann beispielsweise in eine hohle Wand eingespritzt werden und kann in situ härten oder trocknen.

Durch die DE-AS 16 29 276 ist eine gattungsgemäße Mischvor­ richtung zur kontinuierlichen Herstellung von Schaumstoffen aus härtbaren synthetischen Harzen bekannt. Die beiden dort zusammen zugeführten flüssigen Komponenten aus dem Harz und einer einen Härter enthaltenden wäßrigen Schaummittellösung werden während des Mischens in einer Hauptmischeinrichtung großen Scherkräften ausgesetzt, um die Mischung in Schaum um­ zuwandeln.

Vorzugsweise wird jedoch die Härtemittellösung vor der Ein­ mischung in das Harz oder den Kunststoff aufgeschäumt, oder es wird in umgekehrter Weise ein Schaum der Harz- oder Kunst­ stofflösung mit einer ungeschäumten Härtemittellösung gemischt. Aus praktischen Zwecken ist es jedoch normalerweise leichter, die Härtemittellösung zu schäumen, die üblicherweise ein Ober­ flächenaktivmittel enthält, wobei dann die Harz- oder Kunst­ stofflösung viskos ist, insbesondere wenn sie relativ unver­ dünnt ist. Die Harz- oder Kunststofflösung enthält normaler­ weise ebenfalls ein Oberflächenaktivmittel; da sie jedoch viskos ist, ist es schwierig, diese mit der geschäumten Härte­ mittellösung so zu mischen, daß ein homogener nasser oder feuchter Schaum ohne freie, undispergierte Flüssigkeit an­ fällt. Man hat deshalb Schaumherstellungsvorrichtungen ent­ wickelt, welche die Kunststoff- oder Harzlösung in den Härte­ mittelschaum mittels eines Zerstäubungsstrahles einspritzen. Hierdurch wird aber der Oberflächenaktivmittelgehalt des Härte­ mittelschaumes beschränkt. Zuviel Oberflächenaktivmittel im verwendeten Härtemittel führt bei üblichen Vorrichtungen zu einem sehr feinen Schaum, der zwar sehr stabil ist, der jedoch die Dispersionsrate von verteiltem Kunststoff oder Harz beschränkt und der zu einem schlecht gemischten Produkt führt, während eine Verminderung des Oberflächenaktivmittelgehaltes im Härtemittel zu einem grobzelligen Schaum mit ungenügender Stabilität führen kann.

Bei Verwendung einer Vorrichtung nach der DE-AS 16 29 276 würden die dort auftretenden hohen Scherkräfte den in die Vor­ richtung eingeführten Schaum zerstören.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, mit welcher eine Flüssigkeit gleichmäßig in einem Schaum verteilt werden kann, ohne daß der dabei entstehende homogene Schaum unerwünschten Scherkräften ausgesetzt ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Mischeinrichtung als Zentrifugalmischkopf mit vertikal ange­ ordneter Drehachse des Schaufelrades ausgebildet ist, und daß die Einmündung der Zuführleitung für den Schaum aus dem einen Bestandteil axial zur Drehachse des Schaufelrades angeordnet ist.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden der in einem Schäumungszylinder hergestellte Schaum aus der einen Komponente und die andere flüssige Komponente in dem Zentrifugalmisch­ kopf vermischt. Es wird ein gleichmäßiger Schaum gewährleistet, ohne daß ein Strom freier undispergierter Flüssigkeit der zu­ gemischten flüssigen Komponente anfällt und ohne daß der in den Mischkopf eingeführte Schaum zerstört wird.

Durch Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es nicht länger erforderlich, den Kunststoff oder das Harz zu zer­ stäuben, so daß der Oberflächenaktivmittelgehalt des Härte­ mittelschaumes nicht kritisch ist. Dieser Gehalt kann über die üblichen Werte hinaus erhöht werden, um einen feinen, stabilen homogenen Schaum zu erzeugen, was ermöglicht, Mischungen zu verwenden, die bei einer guten Vermischung eine verhältnismäßig lange Gel-Zeit haben.

In vorteilhafter Weise sind die Schaufeln des Schaufelrades perforiert, um die Mischwirkung zu verbessern.

Die Schaufeln erstrecken sich vorzugsweise von einem mittleren Zapfen an der Antriebswelle aus, wobei dieser Zapfen einen zur Einmündung hin gerichteten konischen Abschnitt hat. Die Einmündung zum Gehäuse kann gegenüber der Achse der Antriebs­ welle versetzt sein, um eine maximale Dauer der Mischwirkung zu erzielen.

Die Erfindung wird durch ein Ausführungsbeispiel unter Bezug­ nahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht einer Vorrichtung zur Herstellung eines Schaumes,

Fig. 2 eine Schnittansicht durch die Mischkammer der Vorrichtung nach Fig. 1, und

Fig. 3 eine Schnittansicht durch die Mischkammer nach Fig. 2 längs der Linie 3-3.

Wie Fig. 1 zeigt, weist ein Schäumzylinder 4 eine Speise­ leitung 5 auf, welcher eine Härterlösung und Druckluft zugeführt wird. Der Zylinder 4 ist mit Glaskügelchen 6 ge­ füllt und mündet in eine Verbindungsleitung 7, die ihrer­ seits den Zylinder 4 mit der Einmündung 8 einer als Zentrifu­ galmischkopf 9 ausgebildeten Mischeinrichtung verbindet, die eine Auslaßleitung 11 aufweist. Eine Harzzuführungsleitung 16 ist am Einlaß der Mischeinrichtung 9 vorgesehen. Die Mischein­ richtung 9 weist in Draufsicht gesehen ein zylindrisches Ge­ häuse 10 auf, in dem ein Flügel- oder Schaufelrad 12 ange­ ordnet ist, welches in einem Lager 15 drehbar gelagert ist und durch einen Motor 13 über eine Welle 14 angetrieben wird. Das Gehäuse ist in einer nicht dargestellten Ebene parallel zur Linie 3-3 teilbar, um die Reinigung und/oder Wartung zu erleichtern. Das Flügel- oder Schaufel­ rad weist vier Flügel oder Schaufeln 17 auf, von denen jeder Satz in einem mittleren Zapfen 18 befestigt ist.

Die Flügel sind perforiert, um die Mischwirkung zu ver­ bessern, und die gesamte Baugruppe ist um die Welle 14 ausgewuchtet. In einem nachfolgenden Beispiel ist jeder Flügel 30 mm lang, 20 mm hoch und weist Bohrungen mit einem Durchmesser von 5 mm auf. Die Einmündung 8 ist im wesentlichen zum konischen Kopf des Zapfens 18 hin ge­ richtet, wodurch die Mischwirkung erhöht wird.

Die Antriebswelle 14 , die sich durch die Basis der Mischein­ richtung hindurcherstreckt, kann zu Leckagen führen, und zwar wegen der korrosiven Eigenschaften der normalerweise ver­ wendeten Säurehärter. Ein einfaches Hülsen- oder Buchsenlager ist daher zur Abdichtung nicht ausreichend. Demzufolge weist die Lagerbaugruppe, wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, zwei Ring­ banddichtungen 19 in einem Gehäuse 20 auf. Federringe 21 drücken diese Ringbanddichtungen in Anlage gegen die Welle 14. Die Ringbanddichtungen sind einander gegenüberliegend angeordnet und das Gehäuse wird mit einem Schmiermittel 22 über eine übliche federbeaufschlagte Druckschmiereinrich­ tung 23 gespeist. Das Schmiermittel drückt die Dichtungen auseinander und gegen das Gehäuse, während gleichzeitig der Wellen-Dichtungsbereich geschmiert und Leckflüssigkeit, die an der Welle nach unten strömt, abgedichtet wird.

Die Einmündung 8 kann gegenüber der Achse der Welle 14 versetzt sein, wie es in Fig. 3 gestrichelt dargestellt ist. Dadurch kann eine maximale Dauer der Mischwirkung erzielt werden.

Beispiel

In einem Ausführungsbeispiel wurde eine Säurehärterlösung, die 1,4 Gew.-% eines Oberflächenaktivmittels aufwies, dem Zylinder 4 mit einer Rate von 2 l/min zugeführt. Der Speise­ leitung 5 wurde ebenfalls Luft mit 40 kN/m² zugeführt und in der Verbindungsleitung 7 wurde ein Härtemittelschaum ge­ ringer Dichte erzeugt. Der Zylinder war in diesem Fall 360 mm lang, wies einen Durchmesser von 45 mm auf und hatte eine Packung von Glaskügelchen mit einem Durchmesser von 6 mm.

Eine wäßrige Harnstoff/Formaldehydharzlösung mit 45 Gew.-% reaktiven Harzfeststoffen wurde über die Leitung 16 mit einer Rate von 2¹/₂ l/min zugeführt und mit Schaum in der Mischeinrichtung 9 gemischt. Das Flügelrad wurde mit einer Drehzahl von 900 U/min gedreht. Der Kunststoff war in die­ sem Fall "BEETLE" BU 700 und der Härter war "BEETLE" FH 100, eine Säurelösung, die ein anionisches Oberflächenaktivmittel enthält. "BEETLE" ist ein Warenzeichen der BRITISH INDUSTRIAL PLASTIC LIMITED.

Das Produkt am Auslaß 11 war ein homogener feuchter Schaum, der beim Härten/Trocknen eine endgültige trockene Dichte von 14 kg/m³ hatte.

Claims (5)

1. Vorrichtung zur Herstellung eines selbsttragenden Schaumes geringer Dichte aus gehärtetem Harnstoff-Formaldehyd-Harz­ material und einem Härter, mit einer ein umlaufendes Schaufelrad aufweisenden Mischeinrichtung, die einen Aus­ laß für den Schaum aufweist und in deren Gehäuse eine mit einer Schaumerzeugungseinrichtung verbundene Leitung zur Zuführung eines Schaumes aus dem einen Bestandteil einmündet, in der die Zuführung für den zweiten Bestandteil angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Misch­ einrichtung als Zentrifugalmischkopf (9) mit vertikal an­ geordneter Drehachse des Schaufelrades (12) ausgebildet ist, und daß die Einmündung (8) der Zuführleitung für den Schaum aus dem einen Bestandteil axial zur Drehachse des Schaufelrades (12) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schaufeln (17) des Schaufelrades (12) perforiert sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Schaufelrad (12) einen mittleren Zapfen (18) aufweist, der einen zur Einmündung (8) hin gerichteten konischen Abschnitt hat.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß der Zuführung (16) für den zweiten Bestandteil in der Einmündung (8) der Zuführleitung für den Schaum aus dem einen Bestandteil an­ geordnet und zum Schaufelrad (12) hin gerichtet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einmündung (8) im Gehäuse (10) gegenüber der Welle des Schaufelrades (12) exzentrisch angeordnet ist.