DE2803311C2

DE2803311C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Füllen von Hohlräumen mit einem fließfähigen, insbesondere schäumfähigen Reaktionsgemisch

Info

Publication number: DE2803311C2
Application number: DE2803311A
Authority: DE
Inventors: Ferdinand 5206 Neunkirchen Althausen; Ulrich 5330 Königswinter Osinski; Ferdinand Dr. 5090 Leverkusen Proksa
Original assignee: Maschinenfabrik Hennecke GmbH
Current assignee: Maschinenfabrik Hennecke GmbH
Priority date: 1978-01-26
Filing date: 1978-01-26
Publication date: 1982-02-25
Also published as: DE2803311A1; US4309373A; US4520947A

Description

Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Füllen von Hohlräumen mit einem fließfähigen, insbes. schäumfähigeii Reaktionsgeniisch. wobei das Reaktionsgemisch in den unteren Bereich des Hohlraumes eingeführt wird.

Als Reaktionsgemische kommen in diesem Zusammenhang vornehmlich solche in Frage, die Polyurethan, insbesondere Schaumstoffe, bilden. Die zu füllenden Hohlräume können solche von Hohlprofilen oder solche von Formwerkzeugen sein.

Beim Einfüllen des Reaktionsgemisches in den Hohlraum läßt sich das hydrodynamische Einschließen von Luft oft nicht vermeiden, insbesondere dann, wenn aufgrund der kurzen Startzeit des Reaktionsgemisches eine gegebene Gemischmenge mit großer Dosierleiitung eingetragen werden muß.

Da die hydrodynamisch eingeschlossene Luft erst nach Ende des Einströmvorganges freigegeben wird, gelingt es, insbesondere bei länglichen Hohlräumen, der Luft häufig nicht meh··, im sich verfestigenden Gemisch nach oben zu entweichen. Es entstehen Lufteinschlüsse und damit Ausschuß.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung vorzuschlagen, mit denen der Einschluß von Luftblasen in der ausreagierten Hohlraumfüllung bzw. im Fertigteil vermeidbar ist.

Die Erfindung löst diese Aufgabe verfahrenstechnisch dadurch, daß zunächst eine solche Menge an Reaktionsgemisch eingebracht Wird, daß die Mündung der Einfüllöffnung mindestens überdeckt wirdj dann der Füllvorgang kurzzeitig unterbrochen wird und daß daraufhin die festliche erforderliche Menge art Reaktionsgemisch eingetragen wird.

Dabei ist unter dem Begriff »Einfüllöffnung« die Ausläßöffnung def Mischkammer, in der das Reakliöns-

gemisch hergestellt wird, zu verstehen oder die Mündung eines an die Mischkammer angesetzten Auslaßstutzens oder die Mündung eines Angußkanals, wie er beispielsweise häufig bei Formwerkzeugen vorhanden ist

Die erfinderische Maßnahme hat den Zweck, daß durch die kurzzeitige Unterbrechung des Gemischeintrages die Iufteinschlußstabilisierende Wirkung der Strömung unterbrochen wird, so daß sich die Luftein-Schlüsse frühzeitig aus dem Angußbereich lösen und aufsteigen können. Bei ausreichend hohem Füllstand — die Einfüllöffnung soll mindestens überdeckt sein; bei hoher Einströmgeschwindigkeit sollte der Gemischspiegel entsprechend höher liegen — kann nun beim Einbringen der restlichen Gemischmenge keine Luft mehr eingeschlagen werden, weil der Gemischstrahl in der zuerst eingebrachten Gemischmenge sofort seine Energie verliert

Wie groß die erste Teilmenge an Reaktionsgemisch sein muß und wie lange die Unterbrechung dauern sollte, läßt sich am besten empirisch ermitteln, denn sie hangen im wesentlichen vom Hohlraumquerschnitt, der Viskosität des Reaktionsgemisches, der Einströmgeschwindigkeit und der Reaktionsgeschwindigkeit ab.

Zur Durchführung des Verfahrens bedient man sich handelsüblicher Vorrichtungen, bestehend aus Mischkopf mit Steuereinrichtung, wobei die Steuereinrichtung erfindungsgemäß Zeitgeber für ein erstes Füllzeitintervall, ein Unterbrechungszeitintervall und ein zweites Füllzeitintervall aufweist

Als Zeitgeber eignen sich beispielsweise Zei*relais oder Digitalzeitgeber.

Bei Dosiervorrichtungen, die mit Verdrängerkolben und Rezirkuiation arbeiten, also den Formfüllvorgang während eines einzigen Kohlenhubes je Komponente durchführen, ist die Füllmenge bei vorgegebenem Kolbendurchmesser von der Größe des Hubes abhängig. Auch hier lassen sich die erfindungsgemäßen Zeitgeber anwenden.

Vorzugsweise sind jedoch bei sovhen Vorrichtungen gemäß der Erfindung der Steuervorrichtung ein Endkontakt und ein Endschalter zum Unterbrechen des Füllvorganges und ein zweiter Endkontakt sowie ein zweiter Endschalter zugeordnet, wobei die Endkontakte an mindestens einem der Dosierkolben angeordnet sind. Endkontakte bzw. Endschalter sind vorzugsweise bezüglich der Hubweite einstellbar.

In der Zeichnung ist die erfindungsgemäße Vorrichtung in zwei Ausführungsbeispielen rein schematisch dargestellt und nachstehend näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Durchlaufmischvorrichtung und

F ι g. 2 eine Dosiervorrichtung mit Verdrängerkolben.

In F i g. I führt eine Zuleitung 1 für Polyol zu einem Mischkopf 2, in der ein Umschaltventil 3. von dem eine Rücklaufleitung 4 abführt, angeordnet ist. Für die Isocyanat-Komponente ist ebenfalls eine Zuleitung 5 vorhanden, in der ein Umschaltventil 6 vorgeschaltet ist. von dem eine Rücklaufleitung 7 abführt. Den Umschaltventilen 3, 6 sind Stellmotoren 8, 9 zugeordnet. Der Mischkopf 1 ist an ein schräg gelagertes Formwerkzeug 10 angesetzt, dessen Einfüllöffnung 11 sich im unteren Bereich befindet, Von einem Steuergerät 12 führt eine Impulsleitung 13 zu einem Zeitgeber 14 für ein erstes FülIzeitintefValL Von ihm zweigen Impulsleitungen 15, 16 ab. Die Impulsleitung 16 führt zu einem zweiten Zeitgeber 17 für ein Unterbrechungszeitintervall, Dieser ist über eine Weitere Impulsleitung 18 mit einem dritten Zeitgeber 19, der auf ein zweites Füllzeitintervall

einstellbar ist, verbunden. Vom Zeitgeber 19 führt schließlich eine Impulsleitung 20 ab, die sich mit der vom Zeitgeber 14 kommenden Impulsleitung 15 zur Impulsleitung 21 vereinigt. Letztere verzweigt sich zu den beiden Stellmotoren 8,9.

In F i g. 2 besteht das Dosierkolbengerät aus je einem Dosierkolben 30, 31 für die Komponenten. Die Dosierkolben 30, 31 sind elektrisch gekoppelt (nicht dargestellt) und hydraulisch betätigbar. Von den Dosierzylindem Λ2,33 führen Leitungen 34,35 zu einem Mischkopf 36, wo sie in eine mit einem Steuerkolben 37 versehene Mischkammer 38 öffnen.

Rücklaufleitungen sind mit 39, 40 bezeichnet. Die Mischkammer 38 öffnet in einen Angußkanal 4t, der in einem Zwischenstück 42 angeordnet ist, auf den sich das Formwerkzeug 43 abstützt Die Gemischeinlaßöffnung ist mit 44 bezeichnet

Dem Dosierkolben 30 sind Endschalter 45, 46, 47 zugeordnet, die von an Dosierkolben 30 angeordneten Endkontakten 48,49,50 schaltbar sind.

Dem Endschalter 45 und Endkontakr 48 ist ein solcher Hubweg zugeordnet, daß bei Betätigung der Fülispiepei des Gemisches im Formwerkzeug 43 üoer der Gemischeinlaßöffnung 44 liegt Dabei wird die den Steuerkolben 37 steuernde Steuervorrichtung 51 angesprochen, die nun den Steuerkolben 37 auf Rezirkulationsstellung schaltet. Die Dosierkolben 30, 31 fahren jedoch weiter. Sobald der Endkontakt 49 den Endschalter 46 erreicht, wird der Steuerkolben 37 mittels der Steuervorrichtung 51 wieder auf Mischstellung geschaltet Das zwischen den beiden Signalen liegende Zeitintervall dient der erfindungsgemäßen Beruhigung der Strömung im Formwerkzeug 43. Dann setzt sich der Füllvorgang fort, bis er durch Erreichen des Endschalters 47 mittels des Endkontaktes 50 abgebrochen wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren sei an zwei Beispielen näher erläutert:

Beispiel 1

Es wurden Fensterprofile in einer Länge von 5 m aus braun eingefärbtem hartem Polyurethan-Integralschaumstoff in einem Formwerkzeug hergestellt. Verwendet wurde eine Dosiermaschine der Maschinenfabrik Hennecke GmbH vom Typ HK 245 mit Anbaumischkopf, der zwangsgesteuerte Rezirkulationsdüsen aufwies. Es wird ein schräg gelagertes Formwerkzeug mit Einlaßöffnungen im unteren Bei eich verwendet 375 g/sec Reaktionsgemisch ist die Dosierleistung. Für die erste Teilmenge hat sich eine Eintragszeit von 0,5 bis 1 see entsprechend einer Füllmenge von etwa 185 g bis 375 g, als geeignet erwiesen. Die Unterbrechungszeit wurde ebenfalls zwischen 0,5 und 1 see variiert Die Restmenge wurde innerhalb von 11,5 bis mi 12 see eingetragen. Es zeigten sich keinerlei Lufteinschlüsse.

Vergleichsversuch

Es wurde die gleiche Vorrichtung verwendet, wie im ;. Beispiel 1; auch wurden die gleichen Bedingungen eingehalten, jedoch mit der Abweichung, daß das gesamte Reaktionsgemisch ohne Unterbrechung eingetragen wurde. Etwa in 1,5 m Abstand von der Angußstelle zeigte sich eine Blase von etwa 1 cm³ .·., Volumen. Diese Blase war jederzeit reproduzierbar.

Beispiel 2

6 m lange Aiuminium-Hohlprofile wurden mit hartem Polyurethan-Integralschaumstoff ausgefüllt. Es wurde

.', eine Dosiermaschine vom Typ HK 165 der Maschinenfabrik H'mnecke GmbH verwendet, der ein Hubschieber-Handmischkopf mit Absperrorgan zugeordnet war. Die Hohlprofile waren schräg gelagert und wurden von der abgedichteten unteren Stirnseite befüllt. Die

ii, Dosierleistung betrug 500 g/sec.

Die erste Teilmenge an Reaktionsgemisch wurde innerhalb 0,5 see eingefüllt, also eine Menge von 250 g. Die Unterbrechurgszeit betrug 1 see. Die Restmenge wurde innerhalb weiterer 8 see eingetragen. Es wurden

i, keinerlei Blasen festgestellt

Vergleichsversuch

Mit der gleichen Vorrichtung wurden die gleichen Bedingungen eingehalten wie im Beispiel 2, jedorh mit ti, der Ausnahme, daß die gesamte Menge an Reaktionsgemisch ohne Unterbrechung eingetragen wurde. Etwa 2 m t'om Einfüllpunkt entfernt zeigte sich reproduzierbar ein ca. 30 cm langer Lufteinschluß.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zürn Füllen von Hohlräumen mit einem fließfähigen, insbes. schäumfähigen Reaktionsgemisch, wobei das Reaktionsgemisch in den unteren Bereich des Hohlraumes eingeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst eine solche Menge an Reaktionsgemisch eingebracht wird, daß die Mündung der Einfüllöffnung mindestens überdeckt wird, daß dann der Füllvorgang kurzzeitig unterbrochen wird und daß daraufhin die restliche erforderliche Menge an Reaktionsgemisch eingetragen wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, bestehend aus einem Mischkopf mit Steuereinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (12) Zeitgeber (14, 17, 19) für ein erstes Füllzeitintervall, ein Unterbrechungszeitintervall und ein zweites Füllzeitintervall aufweist

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, bestehend aus einer Dosiervorrichtung mit Verdrängerkoiben und Rezirkuiation sowie einer Steuervorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuervorrichtung (51) ein Endkontakt (45) und ein Endschalter (48) zum Unterbrechen des Füllvorganges und ein zweiter Endkontakt (46) sowie ein zweiter Endschalter (49) zugeordnet sind, wobei die Endkontakte (45, 58) mindestens an einem der Dosierkolben (30) angeordnet sind.