DE2907938A1

DE2907938A1 - Vorrichtung fuer die mischung und verspritzung von miteinander reagierenden fluessigen komponenten fuer die kunststoffteileformung

Info

Publication number: DE2907938A1
Application number: DE19792907938
Authority: DE
Inventors: Carlo Fiorentini
Original assignee: Afros SpA
Current assignee: Afros SpA
Priority date: 1978-03-09
Filing date: 1979-03-01
Publication date: 1979-10-04
Also published as: FR2419152B1; IT1109997B; GB2015888B; US4332335A; JPS54163952A; JPS5532526B2; DE2907938C2; DE7905666U1; IT7821022A0; FR2419152A1; GB2015888A

Description

VORRICHTUNG FÜR DIE MISCHUNG UND VERSPRITZUNG VON MITEINANDER REAGIERENDEN FLÜSSIGEN KOMPONENTEN FÜR DIE KUNSTSTOFFTEILEFORMUNG ; /

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Mischkopf für die Vermischung und Verspritzung von miteinander reagierenden Komponenten in einem bestimmten Verhältnis für die Herstellung von Kunststoffformteilen.

Es sind schon Spritzkopfe im allgemeinen für die Herstellung von Kunststofformteilen bekannt, bei welchen die einzelnen zu vermischenden Komponenten direkt in einen Mischbereich eingespritzt werden, welcher von der mit der Form in Verbindung stehenden Zuleitung gebildet wird. Die zu vermischenden flüssigen Stoffe werden nämlich durch öffnungen eingespritzt, die unmittelbar und senkrecht dazu in den genannten Zuleitungskanal einmünden. Eine derartige Anordnung des Komponenten-Mischbereichs gegenüber dem Zuleitungskanal bringt häufig eine ganze Reihe von Störungen mit sich. Die kinetische Energie der einzelnen eingespritzten

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Komponentenströme wird nicht in dem für ihre Vermischung be -stimmten Bereich absorbiert, sondern breitet sich weiter bis in den Ausströmkanal aus, ..weshalb das daraus auströmende Material nicht vollständig durchgemischt ist und häufig mit einer zu hohen Geschwindigkeit aus diesem herausfliesst.

Dies führt nicht nur zum Auftreten von Fehlern in den Formteilen, die demzufolge Ausschussware werden und zu erheblichen wirtschaftlichen Nachteilen führen, sondern beim Arbeiten mit offenen Werkzeugen kann es auch vorkommen, dass das Material aus den Werkzeugen heraustritt.

Eine Undefinierte Verlängerung des Ausströmkanals, bis die durch die einzelnen Komponentenströme verursachte Wirbelbewegung vor dem HerausfHessen aus dem Spritzkopf aufhört und bis eine regelmässige Strömung des vermischten Materials erzielt wird, stellt noch keine Lösung des Problems dar, sondern trägt sogar zu einer Verschlechterung der Ubergangsverhältnisse bei, die beim Übergang von einer normalen Komponenten-Umlaufphase vor dem jeweiligen Spritzvorgang auf die anschliessende Spritz-oder Giessphase der Komponenten nach ihrer Reaktion in die For.m eintreten. Bei den bekannten Spritzköpfen werden die öffnungen für die Einspritzung der einzelnen Komponenten in den Mischbereich des Ausströmkanals nämlich von einem Dorn verschlossen, der normalerweise auch für die Reinigung des Ausströmkanals nach jedem Spritzvorgang sorgt. Wenn der Ausströmkanal und demzufolge der Reinigungsdorn mit einer sehr grossen Länge ausgeführt wurden, so wäre auf Grund der Trägheit und des langen Kolbenhubs im Zylinder für die Dornbetätigung keine schnelle Arbeitsweise mög-· Hch. Hinzu kommt, dass die ersten Augenblicke des Mischvorgangs, das heisst die Ubergangsphase, sehr wichtig sind, da gerade zu diesem Zeitpunkt das Mischungsverhältnis der verflüssigten Komponenten konstant gehalten und ständig überwacht werden muss. Dies wird nur durch eine schnelle öffnung der Ausströmöffnungen garantiert.

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Zweck der vorliegenden Erfindung ist daher die Schaffung eines Spritzkopfes der oben genannten Art, bei welchem die Vermischung in einer vom Ausströmkanal getrennten Kammer stattfindet ^ um die- durch die nicht gründliche Durchmischung der Komponenten verursachten Nachteile zu vermeiden und um die Weiterleitung der restlichen Wirheibewegungen im Materialfluss, der durch den Ausströmkanal hindurchfliesst, zu vermeiden. Auf diese Weise ist eine Verkürzung den Ausströmkanals möglich und der Platzbedarf des Spritzkopfes wird geringer.

Eine weitere Zielsetzung der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Mischkapfes der oben genannten Art, bei welchem das öffnen bzw. Schliessen der Einströmöffnung der einzelnen Komponenten in die Mischkammer ausserordentlich schnell erfolgen kann/ um damit den Übergangszustand von einer Umlaufphase der Komponenten vor dem jeweiligen Spritzvorgang auf den eigentlichen Spritzvorgang zu' verkürzen«

Diese Aufgabe ist im allgemeinen durch einen Spritzkopf für die Vermischung und Verspritzung der miteinander reagierenden flüssigen Komponenten für die Herstellung von Kunststoff-Form- ^e teilen gelöst worden, der-dadurch gekennzeichnet ist,, dass er besteht aus einer Kombination aus j einem Körper, der eine Komponente nmischkammer bildet, die mit einem Ausströmkanal in'Verbi-R-dung steht, aus mindestens einer ersten und einer zweiten Leitung für die Zuführung der einzelnen Komponenten, welche jeweils mit einer Öffnung versehen ist, die in die genannte Mischkammer einmündet „ wobei letztere seitlich neben dem Ausströmkanal angeordnet ist und mit der Achse dieses' Ausströmkanals einen Winkel bildet« Diese seitliche und schrSgliegende Anordnung der Mischkammer gegenüber dem Äusströmkanal bewirkt, dass der aus der Mischkammer herausfliessende Materialstrom gegeji die dejft Aussfcrömkanal gegenüberliegende Wand aufprallt/ so dass ein gros·= ser Teil der verbleibenden kinetischen Energie gedämpft wird

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und demzufolge eine einwandfreie Durehmischung und Reaktion der Komponenten erzielt wird, Auf diese Weise kann die Länge des Ausströmkanals möglichst klein gewählt werden, da eine regelmässige Strömung erzielt wird_/ weshalb der Platzbedarf und das Gewicht des Spritzkopfes geringer werden.

Da djje Länge der Mischkammer im allgemeinen im Vergleich' zur Länge des Ausströmkanals sehr klein ist, ermöglicht die getrennte Anordnung der obigen Mischkammer den Einsatz von Umlaufventilen für die einzelnen Komponenten, die kurze Hubwege bzw. auf jeden Fall kurze Schaltzeiten erfordern, so dass die Dauer der Ubergangsphase auf diese Weise auf ein Minimum herabgesetzt wird. Dies fcst beispielsweise durch den Einsatz eines Schieberventils möglich, dessen Ventilkolben in Längsrichtung in der Mischkammer beweglich ist;· r um den Materialfluss zum Ausströmkanal freizugeben bzw. zu unterbrechen, wobei im zuletzt genannten Falle die einzelnen Komponenten in Umlaufbewegung gehalten werden während gleichzeitig die Reinigung der Mischkammer erfolgt» . .

Diese und weitere Kennzeichen des erfindungsgemässen Mischkopfes werden anschliessend eingehender an Hand der beiliegenden Zeichnungen erläutert. Darin zeigt:

Bild 1 den Mischkopf in einem Längsschnitt nach einer Vertikalebene ;

Bild 2 die verschiedenen für die Komponenten-Umlaufphase vorbereiteten Teile in einem Querschnitt nach der Linie 2-2 von Bild 1}

Bild 3 einen ähnlichen Schnitt wie in Bild 2, wobei die Teile jedoch für die Mischphase der Komponenten und für den Spritzvorga,ng vorbereitet sind.

Mit Bezug auf die Abbildungen besteht der. Misch- und Spritzkopf aus einem Körper 1 , in welchen eine Mischkammer 2 eingeforml ist, dia seitlich getrennt neben dem Ausstromkanal 3 angeordnet

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ist, mit welchem sie über eine Ausflussöffnung 2 in der Seitenwand dieses Kanals in Verbindung steht.

Wie aus den obigen Abbildungen ersichtlich ist, ist der Ausströmkanal 3 mit senkrechter Achse angeordnet, während die Mischkammer 2 mit horizontaler Achse angeordnet ist, wobei die Achse der Mischkammer 2 im allgemeinen irgendeinen beliebigen Winkel mit der Achse des obigen Ausströmkanals 2 bilden kann, jedoch vorzugsweise unter einem Winkel von 90 angeordnet wird.

Im Innern des Ausströinkanals 3 bewegt sich ein Reinigungsdorn· 4, der aus einer zylindrischen Verlängerung der Kolbenstange 4 eines doppelwirkenden Betätigungszylinders 6 besteht, welcher am Körper 1 des Spritzkopfes befestigt ist. Dieser'Dorn nimmt im Kanal 3 eine rückwärtige Lage wie in Bild 1' gezeigt ein, wenn der Kolben 5 während des Spritzvorganges nach oben bewegt wird, bzw. nimmt eine vordere Lage ein, wenn der Kolben 5 während der Komponenten-Umlaufphase nach unten bewegt wird.

Wie weiterhin aus Bild 2 und Bild 3 hervorgeht münden in die Mischkammer 2 in diametral entgegengesetzter Stellung die Offnungen 7 bzw. 8 von zwei Komponenten-Zuleitungen ein, die jeweils mit 9 und mit 10 bezeichnet sind. In eine jede dieser Zuleitungen ist ein Nadelventil 11 bzw. 12 für die Spritzdruckeinstellung der Komponenten in der Mischkammer eingebaut.

Der Spritzkopf enthält weiterhin zwei Leitungen 12 bzw. 14 für den Umlauf der Komponenten, welche in eine hintere Verlängerung der Mischkammer einmünden, in der sich der Kolben 15 eines Schieberventils bewegt, das insgesamt ein doppeltes Umlaufventil für die beiden Materialkomponenten bildet. Der Kolben 15 dieses Umlauf-Ventils ist mit dem Kolben 16 eines Betätigungszylinders 17 verbunden, dessen Hub und Abmessungen ausserordentlich gering sind, da zwischen den öffnungen 7 und 8 der Materialzuleitungen und der Mündung der Leitungen 13 und 14 für den Umlauf der Komponenten nur ein geringer Abstand vorliegt» Daher kann die Betätigung des Zylinders 17 ausserordentlich schnell

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erfolgen. Die Betätigung des Zylinders 17 kann ausserdem von der Betätigung des Zylinders gesteuert werden/ welcher seinerseits den Dorn 4 für die Reinigung des Ausströmkanals betätigt, indem beispielsweise ein Näherungs-Schalter 18 oder dergleichen vorgesehen wird, der bei Beendigung der Aufwärtsbewegung des Zylinderkolbens 5 für die Betätigung des Reinigungsdornes ausgelöst wird, um die Absperrung bzw. die Zuleitung des verflüssigten Materials zum Betätigungszylinder 17 des genannten Umlauf-Ventils zu steuern.

Im abgebildeten Beispiel ist für den Materialumlauf ein Schieberventil vergesehen, das aus dem Kolben 15 besteht, der mit zwei gegenüberliegenden Längsnuten 19 bzw. 20 ausgebildet ist, deren Länge im wesentlichen dem Abstand zwischen der Öffnung einer Zuflussleitung und dem Eingang der entsprechenden Komponenten-Umlauf leitung entspricht. Der Kolben 15 des Umluaf-Ventils geht in einen vergösserten Endabschnitt 15' über, der während der in Bild 2 dargestellten Umlauf-Phase den Auslass aus der Mischkammer in den Ausströmkanal 3 sperrt, und dadurch die Umlauf zirkulierung der Komponenten von den Zuströmleitungen 9 und 10 zu den Umlaufleitungen 13 und 14 ermöglicht. Während der Spritz- bzw. Giessphase, die in Bild 3 dargestellt ist, verhindert dieses Kolbenende 15' des Kolbenschiebers 15 den Durchgang der Komponenten zu den vorher genannten Umlaufleitungen 13 und 14. Anstelle des gemeinsamen.Schieberventils für die Umlaufleitungen der beiden Komponenten kann natürlich auch irgendeine andere Ventilausführung benutzt werden, und natürlich ist auch der Einsatz von getrennten Umlaufvenijilen für "jede Leitung möglich

Anschliessend soll die Arbeitsweise des erfindungsgemässen Spritzkopfes kurz beschrieben werden.

Nehmen wir einmal an, der Spritzkopf befände sich in "der"in Bild 2 dargestellten Ausgangsstellung, in welcher der Schieberkolben 15 des Umlauf-Ventils den Durchgang der Komponenten zu

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zu dem Ausströmkanal 3 sperrt und dagegen den Durchgang zu den Umlauf-Leitungen 13 und 14 wie aus der Abbildung ersichtlich freigibt. In diesem Zustand ist der Reinigungsdorn 4 für den Ausströmkanal natürlich, durch die Betätigung vom Zylinder 6 aus abgesenkt worden.

Die Materialkomponenten werden getrennt mit dem gewünschten Druckwert so lange in Umlauf gehalten, bis der Spritzkopf die gewünschte Betriebstemperatur erreicht hat. Wenn ein Spritzvorgang ausgeführt werden soll, wird zunächst der Zylinder 6 betätigt, um den Dorn 4 wie in Bild 1 gezeigt zurückzuziehen, womit der Ausfluss aus der Mischkammer zu dem Ausströmkanal 3 freigegeben wird. Wenn der Kolben 5 des Zylinders 6 die obere Lage erreicht, SO₁ stellt der Näherungstaster 18 das Vorhandensein des Kolbens 5 fest und steuert ein Magnetventil 18, welches das Material zum Zylinder' 17 des Umlauf-Ventils fördert, welcher den Kolben 15 in die in Bild 3 gezeigte Stellung bewegt. Da der übergang von dem 2ustähd in Bild in den Zustand von Bild 3 nach einem kurzen Hub des Umlauf-Ventils erfolgt, kann letzteres sehr schnell betätigt werden, wodurch die Dauer des Übergangs Von einer Phase zur andern auf ein Minimum herabgesetzt wird. Die flüssigen Materialkomponenten werden daher'in eine Mischkammer 2 eingespritzt, wo sie miteinander vermischt werden und dann seitlich daraus heraus in den Ausströmkanal 3 fliessen. Auf Grund der unterschiedlichen Achslage der Mischkammer und des Ausströmkanals 3 werden die in der homogenisierten Materialströmung verbleibenden Wirbelbewegungen nach einem kurzen Weg gedämpft, da die Strömung einerseits umgelenkt wird und andererseits auf die gegenüberliegende Wand des Ausströmkanals aufprallt. In diesem Ausströmkanal 3 stellt sich daher sofort hinter der Einmündung der Mischkammer ein homogener einwandfrei durchgemischter Materialfluss ein, der mit der erforderlichen Geschwindigkeit aus dem Kanal 3 austritt.

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Nach beendigtem Spritzvorgang wird das Umlauf-Ventil noch einmal betätigt, welches eine Vorwärtsbewegung des Kolbenschiebers 15 bewirkt, um den Komponentenfluss zum Ausströmkanal 3 hin zu unterbrechen und die Masse zu den Umlauf-Leitungen 13 und 14 hin umzuleiten. Gleichzeitig sorgt das vordere Ende des Kolbenschiebers 15 für die Reinigung der Mischkammer. Dann wird der Zylinder 6 betätigt!,, der wiederum den Dorn 4 für die Reinigung des Ausströmkanals 3 nach vorne bewegt, und die ganze Anordnung bleibt nun in diesem Zustand bis zum nächsten Spritzvorgang .

Die seitliche Anordnung der Mischkammer 2 ermöglicht eine Änderung ihres Durchmessers bzw. ihres Querschnitts in bezug auf die Abmessungen des Ausströmkanals 3. So kann zum Beispiel der Durchmesser der Mischkammer 2 kleiner oder größer sein als der des Ausströmkanals 3. Dies ermöglicht eine Verbesserung des Wirkungsgrades der Mischung der beiden miteinander reagierenden Komponenten.

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Claims

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1. Spritzkopf zum Vermischen und Ausspritzen von miteinander reagierenden flüssigen Komponenten für die Herstellung von Kunststoff -Formteil en, dadurch gekennzeichnet, dass er besteht aus einer Kombination: aus einem Körper (1), in den eine Komponenten-Mischkammer (2) eingeformt ist/ die mit einem Ausströmkanal (3) in Verbindung steht, und aus mindestens einer ersten und einer zweiten Zuleitung (9, 10) für die einzelnen Komponenten, mit Auslassöffnungen (7,9), die in die obige Mischkammer (2) einmünden, wobei letztere seitlich neben dem Ausströmkanal (3) angeordnet ist und.mit der Achse dieses Ausströmkanals (3) einen Winkel bildet.

2. Spritzkopf nach Anspruch 1, .dadurch gekennzeichnet, dass die Achse der Mischkammer (2) mit der Achse des Ausströmkanals (3) einen Winkel von 90 bildet.

3. Spritzkopf nach Anspruch 1 mit mindestens einer ersten und einer zweiten Umlauf-Leitung für die Zirkulation der einzelnen Komponenten, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischkammer (2) in ein als Schieberventil ausgebildetes Umlauf-Ventil (15) übergeht, dessen Kolben sich in der Mischkammer (2) bewegt.

4. Spritzkopf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Umlauf-Ventil (15) von einem Zylinder (17) betätigt ist, der nach beendetem Rückzug des Kolbens (5) im Zylinder (6) für die Betätigung eines im Ausströmkanal (3) beweglichen Reinigungsdornes (4) von einem Näherungsschalter (18) gesteuert wird.

5. Spritzkopf für die Mischung und Verspritzung von flüssigem Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er aus einem Körper besteht, in dem eine Mischkammer (2) horizontal eingeformt ist, wobei dieser Spritzkopf (1) eine Ausströmöffnung sum Verspitzen des vermischten Materials am Ende eines -senkrechten Ausströmkanals (3) aufweist, der seitlich daneben angeordnet ist und mit der Mischkammer (2) in Verbindung steht,

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und wobei ein Reinigungsdorn (4) in dem Ausströmkanal (3) beweglich ist und von einem ersten doppelwirkenden Zylinder (6) betätigt wird/ welcher eine Bewegung des Dornes (4) zur Ausströmöffnung hin und von der Ausströmöffnung weg bewirkt, mit einer ersten und einer zweiten Zuführleitung (9, 10) für die Zuleitung der einzelnen Komponenten, welche in die genannte Mischkammer (2) einmünden/ sowie einer ersten und einer zweiten Leitung (13,14) für die Zirkulation der einzelnen Komponenten von dieser Kammer und einem Schieberventil (15) zwischen diesen Leitungen (9,10, " 13;14) und der Mischkammer (2), wobei dieses Ventil (15) von einem . zweiten Zylinder "(17) betätigt wird, um von einer ersten Phase für die Zuteilung der Komponenten' in die Mischkammer auf eine zweite Phase für die Umleitung derselben in die genannten Umlauf-Leitungen überzugehen, wobei schliesslich eine Arbeitsverbindung zwischen diesen Zylindern (6, 17) vorhanden ist, die aus einem Näherungsschalter (18) im ersten Zylinder (6) für die Steuerung eines Magnetventils (18) besteht, das in den Zuflusskreislauf des Zylinders (17) des Umlauf-Ventils (15) eingeschaltet ist.

6.. Spritzkopf nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Mischkammer (2) gegenüber dem Querschnitt des Ausströmkanals (3) unterschiedlich ausgebildet ist.

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