DE2910798C2

DE2910798C2 - Vorrichtung zur Polyurethanverschäumung

Info

Publication number: DE2910798C2
Application number: DE2910798A
Authority: DE
Inventors: Hans Willi 4100 Duisburg Meinz
Original assignee: MEINZ WILLI 5100 AACHEN DE; Meinz Willi 5100 Aachen
Current assignee: MEINZ WILLI 5100 AACHEN DE
Priority date: 1979-03-20
Filing date: 1979-03-20
Publication date: 1985-05-02
Also published as: DE2910798A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Polyurethanschaum durch Vermischen eines Präpolymers mit Wasser.

Aus der DE-PS 8 32 493 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der die zu vermischenden Stoffe entsprechend dem geforderten Mischungsverhältnis in Einzelbehälter eingefüllt werden. Aus diesen Behältern werden die Stoffe dann durch zwei Kolben oder aber mittels Druckluft einer Mischdüse zugeführt.

Nachteilig ist bei dieser bekannten Vorrichtung vor allem, daß für den jeweiligen Verwendungsfall die zu vermischenden Stoffe zunächst in ihrer Menge bestimmt und dann entsprechend in Einzelbehälter eingebracht werden müssen. Sind die so gefüllten Einzelbehälter entleert, so muß der Verschäumvorgang unterbrochen werden, um die Einfüllbehälter erneut in der richtigen Relation und Gesamtmenge zu füllen. Dadurch wird das Arbeiten mit dieser bekannten Vorrichtung erheblich behindert. Erfolgt das Auspressen der in den Einfüllbehältern enthaltenen Stoffe durch Druckluft, so gelangt Luft zwangsläufig an diese Stoffe. Zudem ist damit nicht sicherzustellen, daß die Stoffe zu jeder Zeit in dem gewünschten Mengenverhältnis aus der ■; Mischdüse austreten.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art so auszubilden, daß Präpolymer und Wasser selbsttätig in der er forderlichen Mengenrelation eingefüllt und jederzeit in der geforderten Mengenrelation ausgebracht wc sden, wobei die Vorrichtung einen einfachen Aufbau und geringen Wartungsaufwand hat

ίο Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst daß sie in an sich bekannter Weise zwei miteinander gekoppelte Kolben aafweist, deren Verdrängungsvolumen dem stöchiometrischen Verhältnis der zu vermischenden Stoffe ent- spricht daß die Kolben durch eine Kolbenstange starr miteinander verbunden und in Zylindern angeordnet sind, deren in Richtung des Arbeitshubes vor diesenliegende Abschnitte mit Wasser bzw. mit dem Präpolymer gefüllt sind, daß der das Wasser aufnehmende Zy- linder auf der anderen Seite des Kolbens an eine Quelle höheren Drucks anschließbar ist daß der das Präpolymer aufnehmende Zylinder durch eine auf der dem Präpolymer zugewandten Seite seines Kolbens aufliegende, mit der Zylinderwandung dichtend verbundene RoIl membran in zwei Abschnitte geteilt ist von denen der in Richtung des Arbeitshubes vor dem Kolben liegende Abschnitt mit dem Präpolymer gefüllt und der andere mit Atmosphäre oder einer Unterdruckquelle verbindbar ist und daß die Rollmembran sich in einen Ring- raum zwischen Kolben und Zylinderwandung entgegen der Richtung des Arbeitshubes hineinwölbt

Diese Vorrichtung weist also zwei hintereinandergeschaltete Kolben auf, die in zwei axial hintereinandergereihten Zylindern angeordnet sind. Dabei besteht der das Wasser enthaltende Zylinder aus einem handelsüblichen Hydraulikrohr mit Kolben; der mit dem Präpolymer gefüllte Zylinder enthält dagegen einen mit einer Rollmembran belegten Kolben. Dabei ist es nicht erforderlich, diesen Kolben exakt dem Innendurchmesser des zugehörigen Zylinders anzupassen, da zwischen dem Kolben einerseits und der Innenfläche des Zylinders andererseits ein Ringraum frei bleibt, in den sich die verwendete Rollmembran hineinwölbt Die zu dosierende Polyurethankomponente kommt dabei weder mit der wirksamen Fläche des Dosierkolbens noch mit der Zylinderinnenwand im Bereich der Kolbenbewegung in unmittelbare Berührung. Die verwendete Rollmembran ist ein einfaches Bauteil, das erforderlichenfalls auch mit geringem Aufwand ausgetauscht werden kann.

so Der Antrieb der Vorrichtung kann durch Druckwasser erfolgen, das von einem Druckaggregat in den Wasserzylinder gedrückt wird.

Das Druckaggregat kann aus einer kontinuierlich regelbaren, mittels Schwinganker angetriebenen Kolben- pumpe bestehen, wie sie als Airless-Farbspritzpistole auf dem Markt erhältlich ist

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann die Vorrichtung so ausgebildet sein, daß die Rollmembran aus einem gewebeverstärkten und gegen die Polyurethankomponente chemisch beständigen gummielastischen Material besteht Die Bewebeverstärkung gibt dabei der Rollmembran die erforderliche Festigkeit, während das gummielastische Material die erforderliche chemische Resistenz bewirkt.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann die Vorrichtung so ausgebildet sein, daß die Rollmembran aus mit Peroxid vemetztem Äthylen-Propylen-Terpolymer- Kautschuk (EPDM) besteht.

Gemäß einer weheren Ausgestaltung der Erfindung gestellte mitiels Schwinganker angetriebene Kolbenkann die Vorrichtung so ausgebildet sein, daß der das pumpe Verwendung, wie sie als Airless-Heimwerker-Präpoylymer aufnehmende Zylmderabschnitt mit einem Farbspritzpistole auf dem Markt zu haben ist Sie zeichdünnwandigen Behälter aus Polyäthylen ausgelegt ist net sich durch geringes Gewicht und hohe Drücke (ca. . Bei Verwendung derartiger dünnwandiger Kunst- 5 150 bar) aus. Sie hat sich auch wegen ihrer Korrosionsstoffbehälter können alle Ablagerungen, wie sie z.B. beständigkeit als. Hydropumpe für Druckwasser im aufgrund von Auskristallisation auftreten können, mit Langzeitversuch (1 Jahr) hervorragend bewährt einfachen Mitteln aus dem Zylinder völlig entfernt wer- Ein nicht dargestellter Präpolymervorratsbehälter ist den. Die Einsatzbereitschaft bzw. die Lebensdauer der. über eine Schlauchverbindung mit einer Schnellkupp-Vorrichtung wird also durch solche Ablagerungen nicht io lung 13 an den Präpolymerzylinder 10 angekuppelt Eine beeinträchtigt - Saugleitung 48 ist über Absperrventile an die druckab-

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nächste- gewandte Seite der Rollmembran angeschlossen, hend anhand der Zeichnung im einzelnen beschrieben. Während sich der Präpolymerzylinder 10 füllt, saugt

Es zeigt der zweite, entsprechend kleinere Raum 6 selbsttätig

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Ausführungsform der ts Dosierwasser aus einem Vorratsbehälter 22 über ein Vorrichtung und Rückschlagventil 21 an. Wegen der kleineren Wasser-

F i g. 2 die schematische Darstellung des Schäumvor- menge, die pro Präpolymerfüllung benötigt wird, kann ganges. der Wasservqvratsbehälter so groß dimensioniert wer-

Die Vorrichtung besteht aus einem Wasserzylinder 1 den, daß der Wasservorrat für mehre/ :■ Wochen aus- und einem Präpoiymerzylinder to sowie den dazugehö- 20 reicht

rigen Kolben 3 bzw. Kolben 9, die mit einer Kolbcnstan- Anhand von F i g. 2 soll der Schäumvorgang erläutert

ge 2 miteinander verbunden sind. Der Kolben 3 im Was- werden:

serzyfinder 1 ist mit einer Kolbendichtung aus PTFE Der Schäumvorgang wird in Gang gesetzt, indem zuabgedichtet Der Kolben 9 im Präpolymerzylinder 10 erst ein in einer Zuleitung einer Mischkammer 25 lieträgt eine Rollmembran 11, die neben völliger Dichtheit 25 gendes Absperrventil 24 geöffnet wird und trockene den Vorteil des geringen Eigenwiderstandes bei kon- Druckluft die Mischkammer 25 durchströmt Dann wird stantem Wirkdurchinesser über den gesamten Hub bie- ein Absperrventil 23 geöffnet, das in einer Zuleitung für tet und als gewebeverstärkte Membran kurzzeitig das Präpolymer liegt Gleichzeitig wird ein Druckaggre-Drücke bis 20 bar aushält gat 32 eingeschaltet Sobald das Präpolymer in die luft-

AIs Werkstoff für die Rollmembran wird mit Peroxid 30 durchströmte Mischkammer 25 einiriii, wird die troekevernetzter Äthylen-Propylen-Terpolymer-Kautschuk ne Druckluft in eine Vormischkammer 30 mit Dosier-(EPDM) verwendet, der sich auch im Langzeitversuch (1 wasser befeuchtet und das zu offenen Teilchen aufgeris-Jahr) als ausreichend beständig gegen das verwendete sene Präpolymer in der Mischkammer 25 mit dem Was-Präpolymer zeigte und außerdem hinreichend preiswert sernebel im stöchiometrisch exakten Verhältnis geist so daß die Rollmembran bei ausreichender Stück- 35 mischt

zahl (ab 200 Stück) als billiges Wegwerfteil der Vorrich- —

tung angesehen werden kann. Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Kolben 9 und Zylinder 10 im Präpolymerteil können

relativ grob toieriert werden. Wichtig ist nur eine optisch einwandfrei glatte Oberfläche im Rollbereich der 40
Membran, die bei Leichtmetallwerkstoffen durch EIoxieren, bei Eisenwerkstoffen etwa durch Kunststoffbeschichten zu erzielen ist Werden Zylinder 10 und 12 z. B.
als Leichtmetall-Druckguß-Konstruktion ausgeführt,
bedürfen nur noch die Flansche eventuell einer spange- 45
benden Bearbeitung.

Um eine Überholung des Dosiergerätes zu vereiniachen, ist ein dünnwandiger Polyäthylenbehälter 15 in
einem Zylinderabschnitt 12 des Zylinders 10 vorgesehen, der bei der Demontage des Gerätes mit den anhaf- 50
tenden Präpoiymerresten entfernt wird. Somit sind alle
Teile, die innerhalb der Dosiervorrichtung mit dem Präpolymer in Berührung kommen, als preiswerte, leicht
austauschbare Wegwerf teile anzusehen.

Das Dosierwasser befindet sich in dem ringförmigen 55
Raum 6, der sich zwischen Kolbenstange 2 und Zylinder
1 bildet Nur Zylinder 1, Kolben 3 und Kolbenstange 2
bedürfen einer sorgfältigen spangebenden Bearbeitung,
unterliegen jedoch im Betrieb wegen der extrem langsamen Gleitgeschwindigkeiten (bei ausgeführten Maschi- 60
nen maximal 0,001 m/s, das entspricht einer geförderten
Präpolymermenge von etwa 1 ... 4 kg/min) kaum nennenswertem Verschleiß und brauchen auch nicht gewartet zu werden.

Der Antrieb des Dosiergerätes erfolgt hydraulisch 65
über Druckwasser, das von iiinem Druckaggregat über
eine Leitung 5 in den Raum 4 gedruckt wird. Als Druckaggregat findet eine kontinuierlich regelbare, nicht dar-

Claims

Patentansprüche: - "

1. Vorrichtung zur Herstellung von Polyurethanschaum durch Vermischen eines Präpolymers mit Wasser, dadurch gekennzeichnet, daß sie in an sich bekannter Weise zwei miteinander gekoppelte Kolben (3,9) aufweist, deren Verdrängungsvolumen dem stöcbiometrischen Verhältnis der zu vermischenden Stoffe entspricht, daß die Kolben (3,9) durch eine" Kolbenstange (2) starr miteinander verbunden und in Zylindern (1, 12) angeordnet sind, deren in Richtung des Arbeitshubes vor diesen liegende Abschnitte (6, 16) mit Wasser bzw. mit dem Präpolymer gefüllt sind, daß der das Wasser aufnehmende Zylinder (1) auf der anderen Seite des Kolbens (3) an eine Quelle höheren Drucks anschließbar ist daß der das Präpolymer aufnehmende Zylinder (12) durch ei^pauf der dem Präpolymer zugewandten Seite seines Kolbens (9) aufliegende, mit der Zylinderwandung dichtend verbundene Rollmembran (11) in zwei Abschnitte geteilt ist, von denen der in Richtung des Arbeitshubes vor dem Kolben (9) liegende Abschnitt (16) mit dem Präpolymer gefüllt und der andere mit Atmosphäre oder einer Unterdruckquelle verbindbar ist, und daß die Rollmembran (11) sich in einen Pmgraum zwischen Kolben (9) und Zylinderwandung entgegen der Richtung des Arbeitshubes hineinwölbt

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Rollmembran (J *.) aus einem gewebeverstärkten und gegen die Polynrethankomponente chemisch beständigen ^umr 'elastischen Material besteht

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollmembran aus mit Peroxid vernetztem Äthylen-Propylen-Terpolymer-Kautschuk (EPDM) besteht.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der das Präpolymer aufnehmende Zylinderabschnitt (16) mit einem dünnwandigen Behälter (15) aus Polyäthylen ausgelegt ist.