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Beschreibung
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Die Erfindung betrifft eine Reaktions- und Einspritz-Formmaschine
für unterschiedliche Farben, d. h. eine Formmaschine, bei der sich die Farbe der
Formteile ändern läßt.
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Herkömmliche Reaktions- und Einspritz-Formmaschinen zum Herstellen
von Polyurethan-Formteilen besitzen einen einzigen Tank zum Speichern einer Isozyanat-Lösung
und einen einzigen Tank zum Speichern einer färbemittelhaltigen Polyol-Lösung. Zur
Herstellung von Polyurethan-Formteilen werden die Isozyanat-Lösung und die Polyol-Lösung,
die in diesen Tanks enthalten sind, unter Druck gesetzt und in eine Form eingespritzt,
wobei sie unter Aufschäumung reagieren. Um bei einer derartigen Anlage die Farbe
der Polyurethan-Formteile zu ändern, ist es notwendig, in der Polyol-Lösung ein
anderes Färbemittel vorzusehen.
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Erfolgt die Herstellung der Formteile mit lediglich einer einzigen
Rohrleitungsanordnung unter Verwendung eines einzigen Tanks, ähnlich wie bei der
oben beschriebenen herkömmlichen Anordnung, so ergibt sich bei jeder Änderung der
Formteil-Farbe die Notwendigkeit, das Innere des Polyol-Tanks ebenso zu waschen
wie die Rohrleitungen, d. h. die von dem Tank zu einem zur Einspritzung in eine
Form vorgesehenen Mischkopf führende Leitung und eine Rücklaufleitung vom Mischkopf
zu dem Tank, außerdem eine Niederdruck-By-.
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Pass-Leitung. Mithin erfordert ein Farbwechsel der Polyurethan-Formteile
einen erheblichen Arbeitsaufwand, und ein häufiges Wechseln der Formteil-Farbe ist
unvermeidlich mit einer beträchtlichen Herabsetzung der Kapazitätsauslastung verbunden.
Aus diesem Grund waren die bisher üblichen Reaktions- und Einspritz-Formmaschinen
kaum geeignet für
die in kleinem Umfang erfolgende Mehr-Farben-Produktion
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zur Produktion von Formteilen unterschiedlicher
Farben dienende Reaktions- und Einspritz-Formmaschine zu schaffen, bei der sich
die Farbe des Polyurethans leicht ändern läßt, und die sich Mithin gut für für die
auch im kleinen Umfang erfolgende Mehr-Farben-Produktion eignen.
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Die Lösung dieser Aufgabe ist in den Patentansprüchen gekennzeichnet.
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In der erfindungsgemäßen Maschine sind mehrere Tanks zum Speichern
von zweiten Lösungen, welche unterschiedliche Färbemittel enthalten, vorgesehen.
Mehrere Rohrleitungssystem verbinden diese Tanks mit einem Mischer, welcher die
erste und die zweite Lösung mischt und zur Reaktion bringt und das Material in eine
Form einspritzt. Die Rohrleitungssysteme sind parallel geschaltet, und die unterschiedliche
Färbemittel enthaltenden zweiten Lösungen werden über eine System-Umschaltvorrichtung
dem Mischer zugeführt.
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Mit der erfindungsgemäßen Maschine lassen sich Formteile in vielen
Farben herstellen. Durch die erfindungsgernäße Ausgestaltung der Formmaschinen läßt
sich vermeiden, daß die Formteile nach einem Farbwechsel gemischte Farben enthalten.
Die Produktion mit den erfindungsgemäßen Maschinen zeichnet sich durch hohe Effizienz
aus. Die Auslastung ist hervorragend.
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Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der
Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 ein Blockdiagramm einer ersten Ausführungsform
der Erfindung,
Fig. 2 ein Blockdiagramm einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung, Fig. 3 ein Blockdiagramm einer Reaktions- und Einspritz-Formmascine
für unterschiedliche Farben gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, und
Fig. 4 ein Blockdiagramm einer Reaktions- und Einspritz-Formmaschine für unterschiedliche
Farben gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
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Fig. 1 veranschaulicht das Konzept der ersten Ausführungsform der
Erfindung anhand eine Blockdiagramms. Ein erster Tank 1 speichert unter einem vorbestimmten
konstanten Druck eine erste Lösung. Eine einen festen Hub aufweisende Pumpe 3, die
zum Beispiel von einem Motor gedreht wird, pumpt die erste Lösung aus dem ersten
Tank 1, setzt die Lösung unter Hochdruck und gibt die unter Druck stehende Lösung
über einen ersten Umlaufweg 8 an einen für die erste Lösung vorgesehenen Eingang
6A eines Mischers 6. Diese unter Druck stehende Lösung läuft durch den Mischer in
den ersten Tank 1 zurück und wird mithin durch den ersten Umlaufweg zirkuliert.
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Zweite Tanks 2a, 2b und 2c enthalten unterschiedliche Färbemittel,
mit beispielsweise den Farben blau, braun und grau. Jeder Tank für die zweite Lösung
vorgesehene Tank enthält ein Schaummittel, das unter einem vorbestimmten konstanten
Druck steht. Pumpen 4a, 4b und 4c pumpen die zweiten Lösungen aus den hierfür vorgesehenen
Tanks, setzen die jeweilige Lösung unter Druck und geben sie jeweils über einen
zweiten Umlaufweg 9a, 9b und 9c an eine System-Umschaltvorrichtung 5, die eine Umschaltventilanordnung
oder dergleichen aufweist, in welcher im Einlauf- und Auslaufweg vorgesehene Ventile
miteinander gekoppelt sind. Ein Ab-
lauf der Umschaltvorrichtung
5 ist mit einem für eine zweite Lösung vorgesehenen Eingang 6b des Mischers 6 verbunden.
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Die Umschaltvorrichtung 5 wählt diejenige zweite Lösung aus, die an
den Eingang 6b des Mischers 6 gelangen soll.
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Wenn beispielsweise die System-Umschaltvorrichtung 5 so geschaltet
wird; daß sie den Umlaufweg 9a mit dem Eingang 6b verbindet, so wird die ein blaues
Färbemittel enthaltende zweite Lösung von dem Tank 2a über die Pumpe 4a den zweiten
Umlaufweg 9a und die System-Umschaltvorrichtung 5 dem Mischer 6 zugeführt, und sie
kehrt über einen Rücklaufweg zum Tank 2a zurück.
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Der Mischer 6 ist mit einem Betätigungsmechanismus, zum Beispiel einer
Spule ausgestattett die die Aufgabe hat, die beiden Lösungen zu mischen, zurReaktion
zu bringen und einzuspritzen. Durch Betätigung der Spule werden die beiden über
die beiden Eingänge 6a und 6b eingespeisten Lösungen gemischt und über ein Einspritz-Port
6c in Richtung einer Form 7 injiziert, wobei die beiden Lösungen miteinander reagieren.
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Aufgrund des oben beschriebenen Aufbaus läßt sich durch Umschalten
der System-Umschaltvorrichtung 5 die durch den Eingang 6b des Mischers 6 strömende
zweite Lösung umschalten, so daß eine andere zweite Lösung ausgewählt wird, die
ein Färbemittel einer anderen Farbe enthält. Es besteht somit die Möglichkeit, die
Farbe der Formteile wirksam zu ändern. Vorzugsweise befindet sich die System-Umschaltvorrichtung
5 in der Nähe des Eingangs 6b des Mischers 6.
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Vorzugsweise beträgt der Abstand zwischen dem Eingang 6b und der Umschaltvorrichtung
5 zwischen 10 cm und 1 m. Eine derart nahe Anordnung kann verhindern, daß es nach
einer Systemumschaltung zur Vermischung der Färbemittel kommt.
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Die erste Ausführungsform der Erfindung ist also derart ausgestaltet,
daß die Art der zweiten Lösung, die dem Mischer 6 zuzuführen ist, geändert werden
kann. Es sind mehrere Rohrleitungssysteme parallelgeschaltet, um der Umschaltvorrichtung
mehrere zweite Lösungen zuführen zu können.
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Fig. 2 ist ein Blockdiagramm einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
Solche Teile, die ähnliche Aufgaben haben, wie entsprechende Teile in Fig. 1 tragen
gleiche Bezugszeichen.
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Während bei der ersten Ausführungsform der Erfindung zweite Lösungen
mit unterschiedlichen Färbemitteln einer einzigen Form zugeführt werden, besteht
die Besonderheit bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung darin, daß es sich
um eine Vielfachapparatur handelt, in der mehrere Formen vorgesehen sind, so daß
die zweiten Lösungen, die unterschiedliche Färbemittel enthalten, jeder der Formen
zugeführt werden können, d. h. die Farbe der Formteile läßt sich in jeder Form ändern.
Jeder Tank der ein Färbemittel enthaltenden zweiten Lösung wird für die Formen gemeinsam
benutzt. An die Formen 7A, 7B und 7C sind Mischer 6A, 6B und 6C angeschlossen. Ein
erster Eingang 7Aa des Mischers 6A, ein erster Eingang 6Bb des Mischers 6B und ein
Eingang 6Cc des Mischers 6C (alle Eingänge jeweils für die erste Lösung) sind mit
einem ersten Umlaufweg 8 parallelgeschaltet, so daß die erste Lösung durch die Mischer
6A, EB und 6C zirkulieren kann.
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In dem Rohrleitungsabschnitt auf der Umlauf seite für die zweite Lösung
der Mischeinrichtungen sind System-Umschaltvorrichtungen 5A, 5B und 5C vorgesehen,
deren Aufbau jeweils der Umschaltvorrichtung des ersten Ausführungsbeispiels gleicht
oder ähnelt. An jede Umschaltvorrichtung sind parallel mehrere Rohrleitungssysteme
angeschlossen, über
die zweite Lösungen mit Färbemitteln unterschiedlicher
Farbe der jeweiligen Umschaltvorrichtung zugeführt werden, ähnlich wie bei der ersten
Ausführungsform der Erfindung.
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Aufgrund der Vielfachverbindung und der entsprechenden Einstellung
der Umschaltvorrichtungen 5A, 5B und 5C ist es möglich, in jeder der Formen 7A,
7B und 7C ein Formteil herzustellen, welches eine Farbe aufweist, die unter den
drei zur Verfügung stehenden Farben beliebig ausgewählt ist.
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Die Erfindung ist hinsichtlich der Anzahl von Formen und Umschaltvorrichtungen
ebensowenig beschränkt wie hinsichtlich der Art der zweiten gefärbten Lösungen und
somit der Anzahl von zweiten Rohrleitungen.
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Im folgenden sollen konkrete Ausführungsformen der Erfindung beschrieben
werden, wobei eine Isozyanat-Lösung als erste Lösung und eine Polyol-Lösung als
zweite Lösung verwendet werden. Fig. 3 ist ein Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen
Reaktions- und Einspritz-Formmaschine für unterschiedliche Farben. Eine in einem
offenen Tank 20 enthaltene Isozyanat-Lösung wird in einem für Isozyanat vorgesehenen
Tank 1 unter einem Druck von 3 kg/cm2 mittels einer einen festen Hub aufweisenden
Pumpe 21 gespeichert.
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Die Isozyanat-Lösung wird erwärmt. Die auf diese Weise in dem Tank
gespeicherte Isozyanat-Lösung wird über ein Filter 22 in einen Isozyanat-Umlaufweg
8 eingespeist, während sie von einer einem variablen Hub aufweisenden Pumpe 3 unter
einem Druck von 150 kg/cm2 während der Reaktion und des Einspritzvorgangs gesetzt
wird. Diese Lösung wird über ein 2/2-Wegeventil 61 einem Isozyanat-Eingang 6b eines
Mischers 6 zugeführt. Der Isozyanat-Eingang 6b hat die Form einer am vorderen Ende
von einer Nadel gedrosselten öffnung.
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Die Öffnung ist zu einer in einer Spule 63 gebildeten Spu-
lennut
64 hin geöffnet. Dann wird die Isozyanat-Lösung durch die Spulennut 64 zu einem
Isozyanat-Ausgang gefördert und wird über einen Niederdruck-Umlaufweg 80 zum Isozyanat-Tank
1 zurückgeleitet.
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In den Polyol-Tank 2a, 2b und 2c sind blau, braun, bzw.
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grau gefärbte Polyol-Lösungen enthalten. Diese Lösungen werden über
Pumpen mit variablem Hub, 4a, 4b und 4c, unter Druck in Polyol-Umlaufleitungen 9a,
9b bzw. 9c eingespeist.
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Die Polyol-Umlaufleitungen sind mit den jeweiligen Hochdruckseiten
eines 2-/3-Wegeventils 50 verbunden, während die niederruckseitigen Umlaufleitungen
90a, 90b und 90c der Polyol-Umlaufleitungen mit einem 2-/3-Wegeventil 51 verbunden
sind. Die Umschaltventile 50 und 51 sind miteinander gekoppelt. Eine Ausgangsleitung
des Umschaltventils 50 ist über ein 4-/2-Wegeventil 62 mit einer Eingangsleitung
des Umschaltventils 51 verbunden. Durch den Betrieb des Umschaltventils 62 ist es
möglich, die Speisung und das Absperren der Polyol-Lösungen in bzw. von einem Polyol-Eingang
6a zu bewirken. Die Polyol-Lösungen werden durch eine in der Spule 63 ausgebildete
Spulennut 65 zu den Niederdruckleitungen geführt. Der Betrieb der Spule 63 während
des Umlaufs der Isozyanat- und Polyol-Lösungen durch einen Mischkopf 60 ermöglicht
das Mischen der beiden Lösungen und das Einspritzen der Mischung aus einer Einspritzöffnung
66 des Mischkopfs 60 in eine Form. In dem dargestellten Zustand reagiert die in
dem Polyol-Tank 2a gespeicherte Polyol-Lösung mit der Isozyanat-Lösung. Als nächstes
können durch Betätigen der Ventile 50 und 51 die in den Polyol-Tanks 2b und 2c durch
den Mischkopf geleitet werden. Auf diese Weise läßt sich diejenige Polyol-Lösung,
die mit der Isozyanat-Lösung zum Reagieren gebracht werden soll, nach Wunsch auswählen,
so daß es möglich ist, die Farbe des in der Form hergestellten Formteils zu ändern.
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Außerdem sind zwischen die Hochdruck- und die Niederdruckleitungen
2-/2-Wegeventile 85, 95a, 95b und 95c eingefügt, bei denen es sich um By-Pass-Ventile
handelt, die die Aufgabe haben, die Lösungen unter Niederdruck zu zirkulieren, ohne
daß sie während des Betriebs der Pumpen 3, 4a, 4b und 4c durch den Mischkopf strömen.
Dazu parallelgeschaltete Ventile 86, 86a, 86c sind Sicherheitsventile.
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Fig. 4 ist ein Blockdiagramm einer zweiten Ausführungsform einer Reaktions-
und Einspritz-Formmaschine für unterschiedliche Farben. Drei Mischgeräte 6A, 6B
und 6C sind über Ventile 61A, 61B bzw. 61C mit einem Isozyanat-Umlaufweg 8 parallelgeschaltet.
Andererseits sind polyolseitige Rohrleitungsabschnitte der Mischgeräte über Ventile
62A, 62B und 62C mit System-Umschaltvorrichtungen 5A, 5B und 5C verbunden. Weiterhin
sind den System-Umschaltvorrichtungen Polyol-Systeme parallelgeschaltet, bei denen
es sich um Polyol-Umlaufwege 9a, 9b und 9c handelt. Mit einer solchen Verbindungsanordnung
läßt sich die von jedem Mischgerät einzuspritzende Polyol-Lösung so auswählen, daß
es sich um irgendeine der in irgendeinem gewünschten Tank gespeicherten Lösungen
handelt. Folglich läßt sich die Farbe des durch Einspritzung über jedes Mischgerät
erhaltenen Formteils frei wählen.
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Bei der ersten Ausführungsform der Erfindung sind mehrere Rohrleitungssysteme
zum Bereitstellen zweiter gefärbter Lösungen, zum Beispiel Polyol-Lösungen, zueinander
parallel angeordnet, und diese Rohrleitungssysteme werden derart umgeschaltet, daß
die Polyol-Lösungen der jeweiligen Systeme selektiv dem Mischgerät zugeführt werden
können.
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Bei der Apparatur gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung läßt
sich daher die Farbe der Formteile leicht ändern, indem lediglich die System-Umschaltvorrichtung
be-
tätigt wird. Die Effizienz der Produktion von mehrfarbigen
Formteilen erhöht sich im Vergleich zum Stand der Technik beträchtlich, da im Gegensatz
zu den herkömmlichen Apparaturen nicht die Notwendigkeit besteht, einen Polyol-Tank
auszuwaschen und das dazugehörige Rohrleitungssystem durch ein anderes für eine
andersfarbige Polyol-Lösung vorgesehenes System zu ersetzen.
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Gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung werden mehrere Formen
und Mischgeräte eingesetzt, und es sind mehrere Rohrleitungssysteme für zweite Lösungen,
zum Beispiel Polyol-Lösungen, mit jedem Mischgerät über eine System-Umschaltvorrichtung
verbunden. Mithin handelt es sich bei der Apparatur nach der zweiten Ausführungsform
der Erfindung um eine Vielfach- oder Multiplex-Apparatur, bei der mehrere Polyol-Rohrleitungssysteme
mit jedem Mischgerät parallelgeschaltet sind, so daß nur ein Polyol-Tank für jede
Farbe vorhanden sein muß. Hierdurch läßt sich eine in hohem Maße effiziente Produktion
erzielen: Da man Formteile mit praktisch jeder beliebigen, auswählbaren Farbe in
jeder Form kontinuierlich herstellen kann, erhöht sich hierdurch die Produktionseffizienz
von mehrfarbigen Formteilen kleinen Volumens zusätzlich.
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