DE3436464A1

DE3436464A1 - Vorrichtung zum herstellen eines fliessfaehigen, kunststoff, insbesondere schaumstoff bildenden reaktionsgemisches

Info

Publication number: DE3436464A1
Application number: DE19843436464
Authority: DE
Inventors: Heinrich 5090 Leverkusen Boden; Reiner Dipl.-Ing. 5200 Siegburg Raffel; Walter Dip.-Ing. 5063 Overath Schneider
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1984-10-05
Filing date: 1984-10-05
Publication date: 1986-04-10

Description

Vorrichtung zum Herstellen eines fließfähigen, Kunst-
stoff, insbesondere Schaumstoff bildenden Reaktionsgemisches Die Erfindung richtet sich auf eine Vorrichtung zum Herstellen eines fließfähigen, Kunststoff, insbesondere Schaumstoff bildenden Reaktionsgemisches aus mindestens drei fließfähigen Komponenten, bestehend aus einer Mehrstoffdüse mit zwei Komponentenzuleitungen, welche in eine Nachmischkammer mit Ausstoßkolben und Aus daß öffnung mündet.
In den deutschen Patentanmeldungen P 33 31 840.9, P 33 35 786.5 und P 33 35 787.0 sind Mehrstoffdüsen beschrieben, welche je nach Ausführungsform die Vermischung von zwei oder noch mehr Komponenten gestatten.
Für mehr als zwei Komponenten wird die konstruktive Ausführungsform derartiger Mehrstoffdüsen sehr aufwendig.
Gemäß einer Ausführungsform gibt man die Zusatzkomponenten der einen oder anderen Hauptkomponente innerhalb der Mehrstoffdüse zu, wobei während der Pausenzeiten Reste dieser Vorgemische in der Mischkammer verbleiben. Enthalten solche zusätzlichen Komponenten fein verteilte Feststoffe, können sich Ablagerungen bilden und insbesondere die hochempfindlichen Dichtsitze innerhalb der Mehrstoffdüse gefährden. Werden während der Pausenzeiten die Hauptkomponenten durch die Mehrstoffdüse im Kreislauf gefördert, so gelangt das Restgemisch mit in den Kreis lauf und in die Vorratsbehälter. Auch wenn es sich hierbei nur um kleine Mengen handelt, so erfolgt doch bei häufigen Unterbrechungen mit Kreislaufförderung eine Anreicherung der betroffenen Hauptkomponente mit der Zusatzkomponente, die im Laufe der Zeit das Dosierverhältnis zwischen dieser Hauptkomponente und der zu zu führenden Zusatzkomponente in der Weise verfälscht, daß der Anteil der Zusatzkomponente ansteigt. Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird bei dieser Mehrstoffdüse innerhalb derselben unmittelbar vor der Austrittsöffnüng radial über eine oder mehrere Eintrittsöffnungen eine Zusatzkomponente eingedüst. Hierbei ist es problematisch, diese Zusatzkomponente mit den beiden Hauptkomponenten noch ausreichend homogen zu vermischen.
Es besteht die Aufgabe, eine Vorrichtung zu schaffen, welche bei Verwendung einer Zweistoffdüse mit konstkuktiv vertretbaren Mitteln die Zugabe wenigstens einer weiteren Komponente gestattet, eine ausreichende Vermischung aller Komponenten gewährleistet und während der Pausenzeiten keine Komponentenmischungen im Zuleitungssystem zurückhält und auch bei Kreislaufförderung alle Komponenten voneinander getrennt hält und vor- zugsweise als Anbaumischvorrichtung (beim RIM-Prozeß) die definierte Drosselung und Umlenkung des Reaktionsgemisch stromes ohne besondere weitere Organe unter strömungstechnisch günstigen Bedingungen ermöglicht.
Gelöst wird diese Aufgabe mittels der neuen Vorrichtung dadurch, daß in die Nachmischkammer getrennt von der Mehrstoffdüse mindestens eine Zuleitung über mindestens eine Einspritzöffnung für mindestens eine weitere Komponente mündet.
Auf diese Weise lassen sich bei mehr als zwei Komponenten die weiteren Komponenten unabhängig von der Mehrstoffdüse zuführen. Die neue Mischvorrichtung besitzt zwar großes Bauvolumen und sieht auf den ersten Blick konstruktiv aufwendiger aus. Es kann aber eine serienmäßige Zweistoffdüse ohne jegliche Abänderung verwendet werden, welche die oben erwähnten Nachteile ausschließt.
Durch die Verwendung einer Nachmischkammer mit Ausstoßkolben, in welche weitere Komponenten eingespritzt werden, macht man sich die inzwischen ausgereifte Technik von beispielsweise im RIM-Prozeß verwendeten Ausstoßkolbenmischköpfen zunutze. Es versteht sich, daß der Fachmann je nach den Erfordernissen der Komponenten frei wählen kann, durch welche Zuleitung eine bestimmte Komponente zugeführt werden soll; so läßt sich beispielsweise mittels der Zweistoffdüse eine reaktive und eine nicht-reaktive Komponente vorvermischen, während nun die zweite reaktive Komponente durch eine oder mehrere Eintrittsöffnungen in die Nachmischkammer eingebracht werden kann. Es ist auch möglich, nur mit zwei Komponenten zu arbeiten und einen Teil einer Hauptkomponente über die Zweistoffdüse und den anderen Teil über die Einspritzöffnung in die Nachmischkammer einzubringen. Für die Anordnung der Mehrstoffdüse zur Nachmischkammer ergeben sich mehrere Möglichkeiten: Nach einer ersten Ausführungsform weisen die Einspritz öffnung und die Mehrstoffdüse einander gegenübeEliegend in die Nachmischkammer. Falls mehrere Einspritzöffnungen vorhanden sind, ist davon vorzugsweise wenigstens eine in dieser Weise angeordnet.
Gemäß einer anderen Ausführungsform mündet die Mehrstoffdüse stirnseitig in die Nachmischkammer und die weitere Einspritzöffnung mündet seitlich ein. Sind mehrere Einspritzöffnungen vorhanden, so sind diese vorzugsweise in gleichen Abständen über den Umfang verteilt; die eine oder andere kann aber auch stirnseitig münden oder in einer anderen Ebene angeordnet sein.
Gemäß einer dritten Ausführungsform ist die Einspritzöffnung mit einer zweiten Mehrstoffdüse kombiniert.
Aus Vorstehendem ergibt sich, daß mehrere Einspritzöffnungen für eine Komponente, aber auch mehrere Ein spritzöffnungen für verschiedene Komponenten vorgesehen sein können.
Die neue Vorrichtung erlaubt es, die Mehrstoffdüse in der einen Formwerkzeughälfte und die Nachmischkammer mit der Zuleitung für die weitere Komponente in der anderen Formwerkzeughälfte anzuordnen und die Formtrennebene dazwischen hindurchzuführen. Es versteht sich, daß mit Anbausteinen, welche an die Formwerkzeughälften anschraubbar sind, von denen der eine die Mehrstoffdüse enthält und der andere die Nachmischkammer nebst weiterer Zuleitungen für Komponenten, der gleiche Effekt erzielt werden kann. Es läßt sich sowohl ein Angußkanal vorsehen, aber auch eine angußfreie Anordnung von Mehrstoffdüse und Nachmischkammer mit Ausstoßkolben. Mehrstoffdüse und Nachmischkammer lassen sich auch in einem sogenannten Angußbaustein anordnen.
Die neue Vorrichtung nutzt durch Überlagerung bekannter Mischverfahren, nämlich von Parallelstromverfahren, Gegenstromverfahren und Kreuzstromverfahren, sämtliche Vorteile dieser Verfahren aus, wodurch eine wesentlich verbesserte Mischgütekonstanz erzielt wird, die Vermischung energetisch günstiger erfolgt, die Gefahr von Lufteinschlüssen verringert wird, nur eine gemeinsame Mischkammer erforderlich ist, hochreaktive Mehrkomponenten-Reaktionswerkstoffe sich besonders vorteilhaft verarbeiten lassen, sich etwa bis zu acht verschiedene Komponenten zuführen lassen, die Strömungsberuhigung der sich bildenden Reaktionsgemischmasse ohne zusätzliche Maßnahmen erfolgt, die Vorrichtung selbstreinigend ist und gegebenenfalls der Ausstoßkolben eine Auswerferfunktion besitzt, die Verarbeitungssicherheit verbessert wird und die Konstanz des Dosierverhältnisses vom ersten bis zum letzten Tropfen gewährleistet ist.
In einer Zeichnung ist die neue Vorrichtung in einem Ausführungsbeispiel im Längsschnitt rein schematisch dargestellt und nachstehend näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 die Vorrichtung in Pausenstellung und Fig. 2 die Vorrichtung in Arbeitsstellung.
In Fig. 1,2 besteht die Vorrichtung aus einer in der oberen Formwerkzeughälfte 1 angeordneten Mehrstdffduse 2 und einer in der unteren Formwerkzeughälfte 3 angeord neten Nachmischkammer 4 mit Ausstoßkolben 5. Die Mehrstoffdüse 2 besteht im wesentlichen aus dem Gehäuse 6, einer Nadelhülse 7 und einer Düsennadel 8. Über Zuleiw tungen 9,10 gelangen die Komponenten aus nicht darqestellten Vorratsbehältern über Kammern 11,12 zu den Einspritzöffnungen 13,14, welche durch das Gehäuse #, die Nadelhülse 7 und die Düsennadel 8 gebildet sifid (Fig. 2). Von den Kammern 11,12 führen Rücklaufleituflqen 15,16 zurück zu den Vorratsbehältern. Die Mehrstoffdüse 2 mündet mit ihrer Austrittsöffnung 17 stirnseitig in die Nachmischkammer 4. Radial gegenüberliegend öffnen zwei Einspritzöffnungen 18, welche über Anschlußstutzen 13 an eine gemeinsame Zuleitung 20 angeschlossen sind, in die Nachmischkammer 4. Von der Nachmischkammer 4 führt der Weg des Reaktionsgemisches durch eine Auslaßöffnung 21, einen Angußkanal 22 in den Formhohlraum 23.
Die Formtrennebene ist mit 24 bezeichnet.
Gemäß einer anderen, leicht vorstellbaren Ausführungsform ist einer der Anschlußstutzen oder beide durch eine bzw. zwei Zweistoffdüsen ersetzt. In diesem Falle bildet die obere Formwerkzeughälfte in der Trennebene den stirnseitigen Abschluß der Nachmischkammer 4.
In einer speziellen Ausführungsform ist der Ausstoßkolben 5 als Dreistellungskolben ausgebildet, der in der oberen Totpunktstellung die Mischkammer 4 ausfüllt und in der Zwischenstellung die Mischkammer 4 partiell freigibt ohne die Einspritzöffnungen 18 zu öffnen.
In einem weiteren Vorschubschritt in die untere Totpunktlage werden die Einspritzöffnungen 18 freigegeben.
Es versteht sich, daß neben dieser Möglichkeit des nicht gleichzeitigen Schußbeginns und -endes für die Mehrstoffdüse 2 und die Einspritzöffnung 18 u.a. eine weitere Möglichkeit darin besteht, die Mehrstoffdüse 2 zeitlich asynchron zu den in die Mischkammer 4 mündenden, über den Ausstoßkolben 5 zuschaltbaren Einspritzöffnungen 18 zu betätigen.
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Claims

Patentansprüche: :1 ì Vorrichtung zum Herstellen eines fließfähigen, Kunststoff, insbesondere Schaumstoff bildenden Reaktionsgemisches aus mindestens drei fließfähigen Komponenten, bestehend aus einer Mehrstoffdüse (2) mit zwei Komponentenzuleitungen (9,10), welche in eine Nachmischkammer (4) mit Ausstoßkolben (5) und Auslaßöffnung (21) mündet, dadurch gekennzeichnet, daß in die Nachmischkammer (4) getrennt von der Mehrstoffdüse (2) mindestens eine Zuleitung (19,20) über mindestens eine Einspritzöffnung 118) für mindestens eine weitere Komponente mündet.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzöffnung (18) und die Mehrstoffdüse (2) einander gegenüberliegend in die Nachmischkammer (4) weisen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrstoffdüse (2) stirnseitig in die Nach mischkammer (4) mündet und die weitere Einspritzöffnung (18) seitlich einmündet.
4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzöffnung (18) mit einer Mehrstoffdüse kombiniert ist.