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Vorrichtung zum Dosieren und Vermischen von
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Mehrkomponentenmitteln
Die Erfindung betrifft eine
Vorrichtung zum Dosieren und Vermischen von Nehrkomponentenmitteln.
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Für industrielle Anwendungszwecke werden in zunehmendem Maße Mehrkomponenten-Kleb-
bzw. -Dichtstoffe eingesetzt. Die weitere Verbreitung solcher Materialien hängt
im wesentlichen von zwei Parametern ab, nämlich von der Wirtschaftlichkeit sowie
den Problemen des Arbeits- und Umweltschutzes.
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Die Wirtschaftlichkeit solcher Materialien wird dadurch beeinflußt,
daß Mehrkomponenten-Kleb- und -Dichtstoffe vor ihrer Verarbeitung in genauen (stöchiometrischen)
Verhältnissen abgewogen bzw. abgemessen, gründlich vermischt und entgast sowie innerhalb
ihrer Topfzeiten verarbeitet werden müssen. Dadurch ergeben sich zwangsläufig unproduktive
Nebenzeiten. Außerdem lassen sich Klebstoff-Verlustmengen in der Praxis nicht ver
-meiden. Für die rationelle Verarbeitung besteht weiterhin meist die Notwendigkeit,
Mehrkomponenten-Dosier-, Misch-und Auftraggeräte anzuschaffen, die oftmals einen
komplizierten mechanischen Aufbau haben. Da solche Verarbeitungsgeräte ein getrenntes
Dosierteil für jede verarbeitete Komponente haben müssen, ergeben sich oft hohe
Investitionskosten. Und schließlich sind noch die Kosten für die erforderliche,
intensive Wartung solcher Geräte, insbesondere für die jeweilige Reinigung vor Arbeitspausen,
sehr hoch.
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Unter dem Gesichtspunkt des Arbeits- und Umweltschutzes muß berücksichtigt
werden, daß viele der bekannten Komponenten von Klebe- und Dichtstoffen infolge
ihrer hohen chemischen Reaktionsbereitscha£t und teilweisen Aggressivität eine Gefahrenquelle
für
die mit der Verarbeitung befaßten Personen darstellen. So weisen alle Arbeitsschutz-Merkblätter
auf die schädliche Wirkung der Härterkomponenten (meist auf Aminbasis) von Zweikomponenten-Epoxidklebstoffen
hin. Als Härter werden jedoch auch organische Säuren bzw. Särcanhydride (Phthalsäure,
Maleinsäurc) sowie Phenole verwendet, die cbenfalls als Gefahrenuellc angesehen
werden müssen. Bei ungesättigten Zweikomponenten-Polyesterharzen werden vorzugsweise
organische Peroxide als Märterkomponenten verwendet. Diese Substanzen sind jedoch
hochreaktiv, neigen zu einer explosionsartigen Zersetzung und können die menschliche
Haut sowie Schleimhäute angreifen. Bei Zweikomponenten-Dichtstoffen auf der Basis
von Polysulfidpolymeren wird als Härter meist Bleidioxid verwendet, das als toxisch
bekannt ist. Hinzu kommt noch die bekannte Gesundheitsschädlichkeit einiger Zusätze
zu Kleb- und Dichtstoffen als Füllstoffe, Weichmacher, Beschleuniger, Verdünner
usw., sowie deren teilweise Feuergefährlichkeit und nachteilige Beeinflussung der
Umwelt, beispielsweise durch leere IIärtcrpackungcn, abzuführende Dämpfe, zu vernichtende
Rest- und Verlustmengen usw Vor einiger Zeit wurde die sogenannte "ikroverkapselung
" eingeführt, bei der kleinste Flüssigkeits- und Feststoffmassen, insbesondere Klebe-
und Dichtstoffe, in Form von Mikrokapseln mit einer geschlossenen, festen Hülle
umgeben werden. Eine ausführliche Erläuterung dieser Technologie kann dem Artikel
"blicroverkapselung" in "Kunststoff-Journal"7/8, 1976s Seiten 18 bis 24, entnommen
werden. Dabei wird zwischen einer Gesantverkapselung des gesamten Systems oder einer
Teilverkapselung eines oder mehrerer Bestandteile eines Systems unterschieden, wobei
in der Praxis aus technischen und wirtschaftlichen Gründen bisher fast ausschließlich
teilverkapselte Systeme Bedeutung erlangt haben.
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In zunehmendem Maße wird nun jedoch angestrebt, auch total verkapselte
Systeme zu verwenden.
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Zur Aktivierung der mikroverkapselten Massenmüssen die Mikrokapseln
mechanisch zerstört werden; die dazu erforderlichen Kräftc hängen im wesentlichen
vom Kapseldurchmesser, dem Phasenverhältnis, der Sprödigkeit der Kapselwand, der
Konsistenz der internen und externen Phase sowie der Gestaltung des Werkzcugs ab,
so daß eine quantitative Freisetzung mikroverkapselter Stoffe häufig schwierig ist.
Deshalb werden häufig als Hilfsmittel für die Zerstörung von Mikrokapseln bei sehr
kleinen Mikrokapseln mit hoher Wandstärke fallweise zusätzlich Hüllensprengmittel
in Form von Mikrohohlkugeln aus Glas oder Keramik in die mit Mikrokapseln ausgerüsteten
Massen inkorporiert (vergleiche auch DT-OS 2 536 319).
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Die Zerstörung der Mikrokapseln erfolgt mit Hilfe geeigneter, Scherkraft
erzeugender Werkzeuge, die so ausgelegt sein müssen, daß trotz Unterschieden im
Kapselspektrum, Phasenverhältnis, Wandmaterial usw. alle Mikrokapseln oder ein sehr
hoher, gleichbleibender Anteil zerstört werden.
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Bekannt ist die Reaktivierung von mikroverkapselten Massen bei der
Anwendung durch Dosierpistolen, die zur Zerstörung der Mikrokapseln und Homogenisierung
der Masse mit Hochleistungs-Zerkleinerungsvorsätzen versehen sind (vergleiche den
Artikel aus "Kunststoff-Journal") .
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Es ist weiterhin bekannt, zur Aktivierung der mikroverkapselten Substanzen
bei der Anwendung die erforderlichen Druck-, Scher- und Torsionskräfte durch Extruder,
Walzenstühle, Kugelmühlen usw. zu erzeugen (vergleiche die DT-OS 2 535 833).
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Und schließlich ist eine Vorrichtung bekannt, bei der die mechanische
Zerstörung der Kapselwände in einer Mischung aus Polymer und Kapseln durch eine
Spritzpistole erfolgt,
die hinter der Ausspritzdüse einen Zerhacker
und eine Transportschnecke aufweist. Es handelt sich dabei um eine Art Fleischwolf
(DT-OS 2 526 603).
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Die bekannten Vorrichtungen zur Zerstörung der Kapselwände von mikroverkapselten
Massen arbeiteten jedoch, insbesondere über einen längeren Zeitraum nicht zufriedenstellend,
da die erforderlichen hohen Druck- und/oder Scherbeanspruchungen nicht in der gewünschten
Weise aufrechterhalten werden konnten.
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Es war insbesondere nicht möglich, solche Vorrichtungen wahlweise
für ein Teilkapselsystem oder ein esamtkapselsystem einzusetzen, da die bekannten
Vorrichtungen die hierbei auftretenden, sehr unterschiedlichen Anforderungen nicht
erfüllen konnten.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
der eingangs genannten Gattung zu schaffen, mit der es möglich ist, Mikrokapseln
bis herab zu kleinsten Durchmessern, sowohl in Gesamt- als auch in Teilkapselsystemen,
unabhängig von unterschiedlichen Kaspelspektren, Phasenverhältnissen und Wandmaterialien
vollständig zu dosieren, aktivieren und vermischen, wobei die Vorrichtung einfach,
leicht handhabbar und universell einsetzbar sein soll. Insbesondere soll eine Vorrichtung
geschaffen werden, die weitgehend unabhängig von der Art der zu verarbeitenden Kleb-
und Dichtstoffe, 1 sowie der Größe der Mikrokapseln ist und die eingangs erwähnten
Nachteile nicht aufweist.
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Diese Aufgabe wird durch die Lehre der Ansprüche gelöst.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen insbesondere darauf,
daß auf konstruktiv einfache Weise die hohen Druck- und/oder Scherbeanspruchungen
erzeugt werden können, die sowohl in einem Gesamt- als auch in einem Teilkapselsystem
zur Zerstörung der Mikrokapseln erforderlich sind. Trotz unterschiedlichem Kapselspektrum,
variierenden Phasenverhä.ltnissen sowie verschiedenen Wandmaterialien ist es nun
möglich, Mikrokapseln bis zu kleinsten Durchmessern in der Größenordnung von weniger
als 100 pm weitgehend vollständig zu aktivieren, das heißt, die Kapselwände zu zerstören,
das Wandungsmaterial zu zerkleinern, die Komponenten zu vermischen und zu entgasen
sowie die homogene Mischung zu verdichten und auszuschieben, also zu extrudieren.
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Da nach Zerstörung der ersten Mikrokapseln bereits reaktionsfähige
Gemische vorliegen, muß vor Arbeitspauseneine Entleerung bzw. Reinigung der Vorrichtung
von bereits aktivierten Substanzen durchgeführt werden. Auch dics ist mit der erfindungsgemäßen
Vorrichtung ohne großen Aufwand möglich.
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Da die erfindungsgemäße Vorrichtung nur relativ kleine Toträume hat,
sind auch die Verlustmengen gering, so daß die erfindungsgemäße Vorrichtung äußerst
wirtschaftlich arbeitet.
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Außerdem kann die Vorrichtung aus relativ wenigen Einzelteilen montiert
und wieder demontiert werden, so daß sich Reinigungs-, Wartungs- und Reparaturarbeiten
rasch durchführen lassen. Dabei kann die Vorrichtung sowohl auf Bau- und Montagestellen
als
auch stationär an besonders explosions-gefährdeten> festen Arbeitsplätzen eingesetzt
werden.
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Weiterhin ist diese Vorrichtung sehr universell, das heißt, sie kann
bei zu verarbeitenden Kleb- und Dichtstoffen mit unterschiedlicher Konsistenz sowie
stark schwankender Größe der Mikrokapseln eingesetzt werden, wobei insbesondere
auch alle herkömmlichen kalt- und warmverarbeitbaren Ein- und Mehrkomponenten-Kleb-
und Dichtstoffe verarbeitet werden können.
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Bei der Aktivierung von mikroverkapselten Massen treten oft Temperaturerhöhungen
auf, die zu einer Beschleunigung der Rcaktionsgeschwindigkeit führen können. Bei
Bedarf können diese Temperaturerhöhungen durch Kühlung der Vorrichtung vermieden
werden.
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Als Alternative hierzu kann die Vorrichtung bei Bedarf auch geheizt
werden, falls dies für die Reaktionsfähigkeit der zu verarbeitenden Kleb- und Dichtstoffe
erforderlich ist.
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Die zu verarbeitenden Kleb- und Dichtstoffe werden nach einer bevorzugten
Ausführungsform durch herkömmliche Patronen bzw. Kartuschen zugeführt, aus denen
die Stoffe mittels Druckluft ausgetrieben werden.
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Die Vorrichtung weist einen mehrstückiaen Schneckenförderer auf, derüber
einen Druckluftmotor angetrieben wird. Zu den wesentlichen Vorteilen eines solchen
Druckluftmotors gehören sein hohes Drehmoment bei kleiner Baugröße sowie seine gute
Regelbarkeit in einem weiten Bereich. Außerdem besteht bei einem Druckluftmotor
keine Explosionsgefahr, was insbesondere für die Verarbeitung von feuergefährlichen
Staffen wesentlich ist.
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Der Schneckenförderer befindet sich in einer Kammer aus mehreren,
hintereinander geschalteten Kammerabschnitten, durch welche sich die einzelnen Schneckenabschnitte
des Schneckenförderers erstrecken. Dadurch läßt sich der Homogenisierungsgrad der
fertigen, zu verarbeitenden Masse verbessern. Zwischen den Kammerabschnitten befinden
sich Lochplatten.
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Die Löcher der Lochplatten sind zur Erzeugung einer zusätzlichen Druckerhöhung
konisch ausgestaltet, wobei die Konizität der Bohrungen vorzugsweise in Drehrichtung,
von der Antriebsseite aus gesehen, verschoben ist. Dadurch verstärkt sich die Scherbeanspruchung
der in die folgende Arbeitskammer auf viele Stränge verteilt eintretenden Massen.
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In Abhängigkeit von der Größe der zu zerstörenden Mikrokapseln werden
Lochplatten mit entsprechend dimensionierten konischen Bohrungen ausgewählt, wobei
zweckmäßigerweise je nach Mikrokapselspektrum die erste Lochplatte des ersten Kammerabschnitts
große, die zweite Lochplatte des zweiten Kammerabschnitts mittlere und die dritte
Lochplatte des dritten Kammerabschnitts kleine konische Bohrungen aufweist.
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Es ist möglich, einen oder mehrere Schneckenabschnitte als sogenannte
Nutschneckenabschnitte auszubilden.
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Bei der Verwendung von drei Kammerabschnitten wird nach einer bevorzugten
Ausführungsform der mittlere Schneckenabschnitt als Nutschneckenabschnitt ausgebildet.
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Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung weist der Schneckensteg an
seinem Umfang ein oder mehrere Nuten oder Schlitze auf. Diese stellen radiale Durchgangsöffnungen
dar. Sie sind günstigerweise in einem Winkel zur Achse des Schneckenabschnitts angeordnet.
Besonders günstig ist ess wenn der Winkel, den die Durchgangsöffnungsachse mit der
Achse des Schneckenabschnitts bildet, zwischen 45 und 900 liegt. Die Nuten oder
Schlitze fördern die gründliche Zerkleinerung, Knetung und Homogenisierung der zu
verarbeitenden Klebstoff-oder Dichtungsmasse. Sie weisen gleichzeitig eine Fräswirkung
auf, zu der es durch die Drehung des Schneckenabschnitts relativ zum axial,in Richtung
zur Austrittsöffnung beförderten Material, kommt. Die hierdurch hervorgerufene,
nach vorne gerichtete Kraft entlastet darüber hinaus die Lagerung der Schneckenabschnitte,
wodurch die Lebensdauer der Vorrichtung erhöht wird. Nutschnecken sind zbB. in der
DT-PS 2 026 834 beschrieben.
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Die einzelnen Kammerabschnitte werden durch getrennte Gehäuseabschnitte
gebildet, die mit Hilfe einerUberwurfhülse miteinander gekuppelt werden. Dadurch
ist es möglich, die Zahl der einzelnen Kammern und damit die gesamte Zerstörungs->
Mischungs-und Homogenisierungsstrecke durch Auswahl der geeigneten Zahl von Kammern
festzulegen, indem die jeweiligen Kammern sowie Schneckenabschnitte zusammengesetzt
und durch eine entsprechend lange oder kurze UberwurfhülseX\ fixiert werden.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter
Bezugnahme auf die beiliegenden, schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. I einen Schnitt durch eine als "Pistole" ausgebildete Vorrichtung zur Zerstörung
der Kapseln von mikro verkapselten Massen nach der Erfindung, Fig. II eine Ansicht
einer stationären Halterung für eine solche Vorrichtung, Fig. III eine Ansicht einer
alternativen Ausführungsform für die Zuführung der zu verarbeitenden Massen, Fig.
IV eine Ausführungsform, bei der gleichzeitig zwei Komponenten in einem bestimmten
Mischungsverhältnis zugeführt werden, Fig. V einen Schnitt durch eine Lochplatte,
Fig. VI eine Regelung für den Druckluftmotor und Fig. VII verschiedene Düsenformen.
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In Fig. I ist die Gesamtansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
gezeigt. Diese Vorrichtung weist ein zentrales Gehäuse 1 auf, das in seinem unteren
Teil für den mobilen Betrieb als ergonomisch gestalteter Pistolenhandgriff ausgebildet
ist.
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Für den stationären Betrieb kann ein Unterteil ic des Gehäuses über
ein mittels eines Hebels 4a feststellbares, allseits schwenkbares Kugelgelenk 4
und eine Grundplatte 4b am Boden bzw. an einem Arbeitstisch 5 befestigt (siehe Figur
II) sein.
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In dem zentralen Gehäuse 1 befindet sich querliegend ein als Antriebsaggregat
dienender Druckluft-Lamellenmotor 6 mit einem Untersetzungsgetriebe 7, dessen Abtriebswelle
8 mit einem geeigneten Profil für die formschlüssige Kraftübertragung versehen ist.
Außerdem kann dadurch der angetriebene Teil auf einfache Weise von dem Untersetzungsgetriebe
7 bzw. dessen Abtriebswelle 8 getrennt werden.
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Obwohl in Figur 1 die Abtriebswelle 8 mit einem Sechskantprofil dargestellt
ist, können auch Vielkeilwellen-, Polygon-, Vier-, Sechs- oder Achtkantprofile verwendet
werden.
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Der Druckluft-Lamellenmotor sollte ein hohes Drehmoment bis zu 30
Nm haben sowie im Bereich von 5 bis 300 Umdrehungen/min geregelt werden können.
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Wie in Figur VI dargestellt ist, wird dem Druckluftmotor 6 ein Druck-
bzw. Mengenregler 9 vorgeschaltet, um eine genaue Regelung zu ermöglichen; der jeweilige
Betriebszustand kann dann an einem Anzeigegerät 10 abgelesen werden.
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Dem Druckluftmotor 6 wird normale 6 Bar-Betriebsdruckluft über einen
üblichen Druckluftanschluß 11 unter Zwischenschaltung eines Zweistufen-Ventils 12
und über einen Schlauchanschluß 13 zugeführte dem ein üblicher Uler zur Schmicrung
des Druckluftmotors vorgeschaltet ist. Das Zweistufenventil 12 kann die Schaltstellungen
I und II einnehmen.
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Bei stationärem Einsatz der Vorrichtung wird das Zweistufenventil
12 zweckmäßigerweise als Fuß- oder Handschalter ausgeführt.
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Die zu verarbeitenden Massen werden dem zentralen Gehäuse 1 von oben
zugeführt. Wie sich aus Figur I ergibt, ist zu diesem Zweck auf die Oberseite des
Gehäuses der Vorrichtung
ein Druckbehälter für übliche Kleb- und
Dichtstoffpatronen bzw. -Kartuschen 14 angesetzt, bei denen das Verhältnis Länge/Durchmesser
vorzugsweise bei 2 : 10, insbesondere 3 : 5 liegt, während ihr Inhalt zwischen 20
bis 1000ml, insbesondere zwischen 75 und 350 ml, liegt.
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Der Druckbehälter 19 wird durch die 6 Bar-Betriebsdruckluft über das
Zweistufenventil 12, wenn dieses sich in der Schaltstellung II befindet, sowie einen
Schlauchanschluß 15 beaufschlagt, der an dem Oberteil des Druckbehälters 19 angebracht
ist, der mittels eines Handrades 16 über einen Bügel 17 und einen Deckel 18 dicht
verschraubt ist.
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An ihrer Austrittsöffnung weisen die Patronen bzw. Kartuschen 14 ein
Grobgewinde auf, über welches sie dicht mit einem entsprechenden Gewinde auf der
Oberseite des zentralen Gehauses der Vorrichtung verschraubt werden können.
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Um die Zufuhr der Massen zu der Vorrichtung zu unterbrechen, wird
das Zweistufenventil 12 losgelassen, so daß es von der Schaltstellung II in die
Schaltstellung I zurückkehrt.
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Gleichzeitig erfolgt eine Entlüftung des Druckbehälters 19.
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Als Alternative hierzu kann die Zuführung der zu verarbeitenden Massen
auch über einen Schlauchanschluß 20 aus einem stationären, größeren Druckbehälter
(nicht dargestellt) erfolgen.
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Mit der Ausführungsform nach Figur III können riescl- oder pulverförmige
bfcdicn drucklos, also frei fließend, der Vorrichtung direkt aus einem trichterförmigen
Vorratsbehälter 21 zugeführt werden. Bei dieser Ausführungsform sollte die Oberseite
Ib des zentralen Gehäuses 1 die in Figur III gezeigte Form haben, also eine oeffnung
aufweisen, in welche die untere Mündung des trichterförmigen Vorratsbehälters 21
eingesetzt wird.
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Bei der Ausführungsform nach Figur IV können als weitere Variante
zwei Komponenten gleichzeitig in einem Mischungsverhältnis von 1 : 1 zugeführt werden.
Dabei werden die Komponenten, nämlich die Massen A und B, entweder aus Patronen
bzw. Kartuschen 14a und 14b oder über Schläuche 20a und 20b zugeführt.
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Bei dieser Ausführungsform ist die Oberseite 1a des zentralen Gehäuses
1 in der in Figur IV dargestcllten Weise ausgebildet, das heißt, sie weist zwei
Oeffnungen auf> an welche die Schläuche bzw. die Patronen angesetzt sind.
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Wenn bei der Ausführungsform nach Figur IV das Mischungsverhältnis
von dem angegebenen ert 1 : 1 abweichen soll, kann eine der Komponenten in Patronen
bzw. Kartuschen mit einem entsprechend ausgelegten Verhältnis Länge/Durchmesser
abgefüllt werden; als Alternative hierzu können bei der Zuführung der Komponenten
aus den Schläuchen 20a, 20b die Innendurchmesser der Schläuche unterschiedlich dimensioniert
werden. Die Einstellung des Mischungsverhältnisses mittels geeigneter Abmessungen
der Patronen bzw. Kartuschen bzw.
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der Schläuche ist zweckmäßig, weil in diesem Fall mit einem gemeinsamen,
also gleichen Druck, gearbeitet werden kann.
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Als Alternative hierzu können auch herkömmliche, mengeneinstellbare
Dosierventile oder Massendruckregler zur volumetrischen Dosierung der Komponenten
eingesetzt werden.
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An den querliegend im zentralen Gehäuse 1 mit den Einzeltcilen 1a,
1b, 1c angeordneten, als Antriebsaggregat dienenden Druckluftmotor 6 mit Untersetzungsgetriebe
7 und Abtriebswelle 8 schließt sich das eigentliche Verarbeitungssystem an, das
zunächst eine Dichtscheibe 20 mit spiralförmigen Rillen am Außendurchmesser und
einem auf die Abtriebswelle 8 aufsteckbaren, zentralen Durchgangsloch aufweist.
Im Bereich der Dichtscheibe 22 dient eine Bohrung
31 im zentralen
Gehäuse der Entgasung der zu verarbeitenden Massen.
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An die Dichtscheibe 22 schließt sich ein Schneckenabschnitt 24, dessen
entsprechend ausgebildetes, zentrales Durchgangsloch ebenfalls auf die Antriebswelle
8 aufgesteckt werden kann, an.
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An dem der Dichtscheibe 22 gegenüberliegenden Ende des zentralen Durchgangsloches
des Schneckenabschnittes 24 ist eine Antri ebswel lenverl ängerung 8a befestigt,
die im Bereich 8b wiederum so ausgestaltet ist, daß. ein weiterer Schneckenabschnitt
auf die Verlängerung 8a aufgesteckt werden kann.
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Mit dem zentralen Gehäuse ist eine Kammer 2 verbunden, die in mehrere
Kammerabschnitte 23, 23a, 23b und ein Abschlußstück if zerlegbar ist und mittels
einer Uberwurfhülse 27 mit dem zentralen Gehäuse lösbar verbunden ist. Die Kammerabschnitte
23a und 23b weisen die Form von Verlängerungsringen auf.
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Eine Lochplatte 26 ist durch die Wandung ld des Kammerabschnitts 23a
gegen eine Verdrehung gesichert gehaltert und mittels der Oberwurfhülse 27 mit dem
zentralen Gehäuse 1 verspannt. Der Schneckenabschnitt 24 ragt mit einem Ansatz entsprechend
der Dicke der Lochplatte 26 so durch diese hindurch, daß der weitere, aufsteckbare
Schneckenabschnitt 24a fest auf dem Ansatz aufsitzt, ohne daß sich die Lochplatte
26 verklemmen kann.
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Der Schneckenabschnitt 24 bildet mit der entsprechenden Bohrung im
zentralen Gehäuse 1, der Dichtscheibe 22 und der Lochplatte 26 einen ersten Arbeitsraum,
in den das zu verarbeitende Medium eingeführt wird.
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An diesen ersten Arbeitsraum schließt sich ein zweiter Arbeitsraum
an, der durch einen weiteren, aufgesteckten
Schneckenabschnitt
24a, die Wandung ld des Kammerabschnitts 23a und eine weitere Lochplatte 26e gebildet
wird. Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist jedoch dieser Schneckenabschnitt
24a als Nutschneckenabschnitt ausgebildet.
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Die Lochplatte 26a des zweiten Arbeitsraums ist über die Wandung le
des Kammerabschnitts 23b mit dem zentralen Gehäuse lösbar verbunden. Dies kann durch
ein Gewinde, einen Bajonettverschluß, oder dergleichen erfolgen.
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An den zweiten Arbeitsraum schließt sich ein dritter Arbeitsraum an,
der durch einen Schneckenabschnitt 24b, die Wandung le des Kammerabschnitts 23b
und die Lochplatte 26b gebildet wird.
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Die Schneckenabschnitte 24, 24a, 24b werden durch ein konisch zulaufendes
Ende 25 abgeschlossen, während am Ende der Gehäuse kombination ein mit dem zentralen
Gehäuse verspanntes Abschlußstück if den vorderen Abschluß der zerlegbaren Kammer
bildet Das Ende 25 und das Abschlußstück if bilden zusammen den abschließenden Ausschieberaum
23c, der in einen Raum 29 über geht, welcher durch eine auswechselbare Düse 28 gebildet
wird.
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In Abhängigkeit von dem jeweiligen Anwendungszweck können die Düsenenden
30 mit unterschiedlichen Formen ausgebildet werden, wie in Figur VII dargestellt
ist. Dabei können beispielsweise schlitzförmige, winklige, dreieckige, halbkreisförmige,
kreisförmige, ovale sowie elliptische Düsenöffnungen verwendet werden Es ist günstig,
das Gehäuse 1 mit einem ringförmigen Mantel 32 zu umgeben (in Figur I gestrichelt
gezeigt). Der Mantel kann je nach Bedarf mit einer Heizung oder einer Kühlung ausgerüstet
sein. Bei der Verarbeitung thermoplastischer, härtbarer Kleb-und Dichtstoffe empfiehlt
es sich, diesen Mantel als Heizmantel auszubilden. Er ist vorzugsweise so ausgebildet,
daß er auf die Oberwurfhiilse 27 aufgesteckt und mit dieser oder dem Gehäuse 1 lösbar
verbunden ist. Es ist aber auch möglich, Heizmantel und Uberwurfhülse einstückig
auszubilden. In diesem Fall ist dann die überwurfhülse 27 heizbar.
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Die Bohrungen der Lochplatten 26, 26a, 26b sind zur Erzeugung einer
zusätzlichen Druckerhöhung konisch ausgebildet. Dabei ist die Konizität der Löcher
vorzugsweise in Drehrichtung, von der Antriebsseite her gesehen, verschoben, wie
in Figur V dargestellt ist Dadurch wird die Scherbeanspruchung der in die nachfolgenden
Kamnerabschnitte 23a, 23b, 23c auf viele Stränge aufgeteilt eintretenden Massen
verstärkt, und zwar entgegen der Drehrichtung des nachfolgenden Schneckenabschnittes
24a, 24b, 25 mit der schabend wirkenden Kante am jeweiligen Beginn des Schneckenabschnittes.
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In der Stellung II des Zweistufenschalters 12 wird die Masse aus der
Patrone bzw. Kartusche 14 (oder aus mehreren Patronen bzw. Kartuschen oder aus einem
stationären, größeren Druckbehälter) dem ersten Kan;merabschnitt 23 zuqeführt, während
gleichzeitig die einzelnen Schneckenabschnitte 24, 24a, 24b, 25 durch den Druckluftmotor
6 gedreht werden. Die zugeführte, mikroverkapselte Masse wird von dem ersten Schneckenabschnitt
24 durch die Löcher der ersten Lochplatte 23 gedrückt, wo ein großer Teil der Kapselwände
zerstört wird. In der zweiten Kammer 23a werden die freigesetzten Massen mit den
noch in den Mikrokapseln befindlichen Massen gemischt und dann durch die zweite
Lochplatte 26a ausgedrückt, so daß weitere Kapselwände zerstört werden.
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Spätestens nach dcm Ausdrücken aus der dritten Lochplatte 26b sind
praktisch alle MiT;rokal)scln zerstört worden, so daß die gesamte, zugeführte Masse
freigesetzt und damit aktiviert sowie auch gründlich mit den Kapselwänden vermischt
worden ist und zur sofortigen Verarbeitung an der Düsenöffnung zur Verfügung steht.
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In Abhängigkeit von der Größe der zu zerstörenden Mikrokapseln werden
Lochplatten mit entsprechend dimensionierten konischen Bohrungen ausgewählt; je
nach Mikrokapselspektrum sollte die Lochplatte 26 große, die Lochplatte 26a mittlere
und die Lochplatte 26b kleine konische Bohrungen aufweisen.
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Der Nutschneckenabschnitt 24a ermöglicht eine Rückführung und gleichzeitige
Mischung. Dieser Effekt kann auch durch Weglassen der Lochplatte 26 und zwei nacheinander
versetzt angeordnete, gleiche Schneckenabschnitte 24 erreicht werden.
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Abhängig vom jeweiligen Mehrkomponentenmittel kann man die jeweils
günstigste Zahl von Kammerabschnitten wählen. Man kann auf diese Weise die Kammer
2 verlängern oder verkürzen.
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Zu diesem Zweck sind lediglich entsprechend lange oder kurze Oberwurfhülsen
27 erforderlich.
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Wird der Zweistufenschalter 12 aus der Arbeitsstellung II in die Schaltstellung
I gebracht, so wird die Zuführung der Massen aus den Patronen 14 bzw. dem Schlauch
15 unterbrochen, während der Druckluftmotor 6 weiterläuft, also sich die Schneckenabschnitte
weiter drehen. Damit werden die noch in den Kammerabschnitten 23, 23a und 23b befindlichen
Material reste, die durch Zerstörung der Kapselwände bereits aktiviert worden sind,
aus der Düsenöffnung ausgeschoben, so daß sie nicht in der Vorrichtung aushärten
können.
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Und schließlich läßt sich durch einfaches Entfernen der Oberwurfhülse
27 die gesamte Vorrichtung ohne Werkzeug in ihre Einzelteile zerlegen, da sowohl
die Schneckenabschnitte als auch die Kammerabschnitte nur ineinander gesteckt sind;
dadurch vereinfachen sich Reinigungs-, Wartungs- und Reparaturarbeiten wesentlich,
und die Vorrichtung kann auch ohne großen Aufwand neuen Anwendungsgebieten angepaßt
werden.
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Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung lassen sich die verschiedensten
Klebstoff-, Haft- und Dichtungsmassen verarbeiten. Die universelle Anwendbarkeit
der erfindungsgemäßen Vorrichtung erlaubt den Einsatz sogenannter Einkomponentensysteme
und auch den Einsatz sogenannter Zweikomponentensysteme. Im vorliegenden Falle wird
unter einem Einkomponentensystem eine Masse verstanden, der zur Ausbildung der gewünschten
Kleb-, Haft- und Dichtungseigenschaften keine anderen Komponenten, wie Härter, mehr
zugeführt werden müssen, bei denen sich somit sämtliche Komponenten in ein und derselben
Masse befinden. Hierbei sind ein oder mehrere Bestandteile mikroverkapselt. In gleicher
Weise versteht man im vorliegenden Zusammenhang unter Zweikomponentensystemen Klebe-,
Haft- und Dichtungsmassen, die aus zwei räumlich voneinander getrennten Zubereitungen
bestehen, wobei sich in mindestens einer Zubereitung mikroverkapselte Bestandteile
befinden, und die erst nach ihrer Vermischung, Homogenisierung und nach dem Zerstören
der Mikrokapseln die gewünschte Klebe-, Haft- und Dichtungswirkung ergeben.
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Erfindungsgemäß lassen sich sowohl Einkomponenten- wie auch Zweikomponentensysteme
auf einfache Weise verarbeiten.
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Zu erwähnen sind zunächst die sogenannten Epoxidsysteme. Diese können
als Einkomponentensysteme formuliert sein. Hierbei ist üblicherweise der Aminhärter
mikroverkapselt, während die üblicherweise verwendete Epoxidkomponente nicht verkapselt
ist.
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Es ist günstig, wenn die Epoxide bereits vorbeschleunigt sind, weil
sich hierdurch noch kürzere Härtungszeiten ergeben. Zu erwähnen sind mikroverkapselte,
kalthärtende Epoxide, die Radikal-bildende Katalysatoren enthalten und in Verbindung
mit Polyesterharzen eingesetzt werden, welche Epoxidhärter enthalten.
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Geeignet zur Anwendung mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung
sind auch bikapsulare Systeme. Hierbei liegen das Epoxidharz und der Polyesterhärter
einerseits und das Polyesterharz und der Epoxidhärter andererseits in mikroverkapselter
Form vor. Diese Systeme lassen sich besonders günstig mit der erfindungsgemäßen
Vorrichtung verarbeiten und ergeben sehr kurze Aushärtegeschwindigkeiten.
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Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es nunmehr auf einfache
Weise möglich, vorbeschleuninte, kalthärtende Epoxide in Verbindung mit mikroverkapselten
Aminhärtern zur Flächenvorbeschichtung einzusetzen, weil die erfindungsgemäße Vorrichtung
zu einer vollständigen Zerstörung sämtlicher Mikrokapseln führt.
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Es ist auch möglich, die Harzkomponente in mikroverkapselter Form
einzusetzen.
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Als Epoxidharze brauchbar sind z.B. der Bisphenol-A-diglycidyläther
und die hieraus durch Addition am Bisphenol-A im Unterschuß gebildeten sogenannten
Advancement-Produkte mit höherem Molekulargewicht. Di- und Polyglycidylverbindungen
kommen ebenfalls in Betracht. Geeignet sind auch cycloaliphatische Di-und Polyepoxi-de.
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Als Beispiele für Epoxidhärter kann man insbesondere Dicarbonsäureanhydride,
beispielsweise Phthalsäureanhydrid, Hexahydro-und Tetrahydrophthalsäureanhydrid,
sowie Diäthylentriamin,
Dimethylaminopropylamin, Isophoronamin,
4,4-Diaminodiphenylmethan, und dergleichen, nennen.
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Die genannten Epoxidsysteme können übliche Füllnittel, Pigmente, Beschleuniger,
und dergleichen, gegebenenfalls in mikroverkapselter Form, enthalten. So ist es
möglich, eine pastöse Zubereitung eines teil- oder gesamtverkapselten Epoxidsystems
mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu verarbeiten.
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Zu nennen sind ferner Polyestersysteme. Bei diesen Systemen können
das Harz, der Katalysator und/oder der Beschleuniger mikroverkapselt sein. Es ist
somit möglich, je nach Anwendungszweck und Arbeitsbedingungen ein teilverkapseltes
System oder ein gesamtverkapseltes System einzusetzen. Dies kann in Form von Einkomponentensystemen
oder Zweikomponentensystemen mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung durchgeführt
werden.
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Auch hier zeigt sich wiederum die vielseitige Anwendbarkeit der erfindungsgemäßen
Vorrichtung.
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Die im Handel erhältlichen Polyestermikrokapseln weisen ein Kapselspektrum
von üblicherweise 10 bis 2000Zum auf. Die Verarbeitung dieser Kapseln bereitet mit
der erfindungsgemäßen Vorrichtung keinerlei Schwierigkeiten, weil sie in der Lage
ist, Mikrokapseln bis zu kleinsten Durchmessern vollständig zu zerstören. So kann
man mikroverkapselte Polyester mit unverkapselten Katalysatoren, insbesondere mit
organischen Peroxiden, verwenden.
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Es ist günstig, den mikroverkapselten Polyester und ein mikroverkapseltes
Peroxid, die in ein Bindersystem eingearbeitet sind, mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
anzuwenden.
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Im allgemeinen erweist es sich als besonders wirtschaftlich, wenn
man für übliche Anwendungen lediglich den Katalysator
und/oder
Beschleuniger mikroverkapselt und in den Polyester einarbeitet. Bei derartigen Systemen
ist der Kapselanteil relativ gering. Als Katalysatoren kommen insbesondere organische
und/oder anorganische Peroxysäuren, Peroxide und/oder Hydroperoxide in Betracht.
Hier kann man Dibenzoylperoxid, Di-tert.-butylperoxid, Dicumylhydroperoxid, tert.
-Butylhydroperoxid, Cumolhydroperoxid, Kalium- und Ammoniumperoxydisulfat, Terpineolozonid,
nennen.
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Als Beschleuniger kommen metallorganische Verbindungen, beispielsweise
Kobaltnaphthenat, Vanadiumacetylacetonat und dergleichen, Amine, beispielsweise
tert.-Athyl- oder Butylamin, Azoverbindungen, wie Azodiisobutyronitril, Mercaptane,
beispielsweise Laurylmercaptan, bis-(2-Athylhexyl)sulfi-d, bis-(2-Mercaptoäthyl)sulfid,
und andere Substanzen in Betracht. Diese können mikroverkapselt sein oder, falls
sämtliche anderen reaktiven Komponenten mikroverkapselt sind, in freier Form in
ein Bindemittel eingearbeitet, vorliegen.
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Als Polyester kommen insbesondere die ungesättigten Polyesterharze
in Betracht. Es kann sich hierbei um modifizierte oder nicht modifizierte, gegebenenfalls
zusätzlich freie Carboxylgruppen oder andere funktionelle Gruppen tragende ungesättigte
Polyester handeln. Derartige Polyester leiten sich häufig von der Maleinsäure, Fumarsäure,
Itakonsäure oder deren Anhydriden, teilweise auch von gesättigten mehrbasischen
Säuren, wie Bernsteinsäure, Adipinsäure, Sebacinsäure, Phthalsäure, Iso- und Terephthalsäure,
Tetrachlorphthalsäure, sowie gesättigten zweiwertigen Alkoholen, wie Äthylenglykol,
1,3-Butylenglykol, 1,2-Propylenglykol, Neopentylglykol, 1 ,4-Cyclohexandimethanol
und dergleichen, ab.
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Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung lassen sich auch andere
Systeme, beispielsweise Acrylatsysteme mit kalthärtenden
mikroverkapselten
Acrylatklebstoffen, einsetzen. Man kann entweder den Acrylatklebstoff und/oder einen
geeigneten Katalysator verkapseln. Zu nennen sind hier insbesondere mikroverkapselte
Acryl- und Methacrylsäureester, sowie eventuell Cyanacrylate.
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Zu erwähnen sind ferner die Polysulfidsysteme bei denen als Härter
mikroverkapselte Metalloxidhärter, insbesondere Bleidioxid, in Betracht kommen.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung erlaubt ferner die Verarbeitung von
Systemen, die durch Lösungsmittel aktivierbar sind. Typische Klebstofformulierungen
bestehen hier aus Neopren, Polyvinylacetat oder Acrylnitril-Butadien-Copolymeren
in Verbindung mit mikroverkapselten Lösungsmitteln, beispielsweise Toluoyl.
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Die vorstehende beispielhafte Erwähnung verschiedener Klebstoff-und
Dichtungsmassensysteme, die vorteilhaft mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung aktiviert
und verarbeitet werden können, zeigt deutlich die universelle Anwendungsbreite der
erfindungsgemäßen Vorrichtung. Dadurch, daß mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung
eine vollständige Zerstörung der eingesetzten Mikrokapseln sichergestellt wird,
lassen sich eine ganze Reihe von Klebstoff- und Dichtungsmassensystemen auf Anwendungsgebieten
einsetzen, auf denen sie bisher keine Verwendung finden konnten. Denn entweder waren
die nicht-mikroverkapselten Klebstoff- und Dichtungsmassensysteme zu reaktiv, besaßen
somit zu kurze Topfzeiten, oder es gelang nicht, eine vollständige Zerstörung der
entsprechenden, mikroverkapselten Systeme unter Ausbildung gleichmäßig aktiver Massen
zu gewährleisten. Es bedarf keiner näheren Erläuterung, daß gerade auf dem Gebiet
der Klebstoffmassen genau vorhersehbare Hafteigenschaften unabdingbar
sind.
Gerade diese Eigenschaft wird aber durch die vollständige Zerstörung der Mikrokapseln
und die vollständige Homogenisierung der so aktivierten Bestandteile mit Hilfe der
erfindungsgemäßen Vorrichtung sichergestellt.
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