DE3529486A1 - Verfahren und vorrichtung zum dosieren der komponenten eines viskosen mehrkomponentengemisches - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Dosieren der Komponenten von viskosen Mehrkomponentengemischen gemäß dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 bzw. 2.

Seit einiger Zeit wird insbesondere unter Umweltschutz­ gesichtpunkten die Verwendung von lösungsmittelfreien Zwei- und Mehrkomponentensystemen, beispielsweise sog. "high-solid-Lacken", IMC-Systemen usw. in Betracht gezogen.

Die Verarbeitung dieser Mehrkomponentensysteme mit bekannten Verfahren und Vorrichtungen, wie sie bei der Formulierung der Oberbegriffe der Patentansprüche 1 und 2 vorausgesetzt sind, stößt jedoch aus einer Vielzahl von Gründen auf Schwierigkeiten:

Die Kompressibilität der einzelnen Komponenten kann gerade bei diesen Systemen stark unterschiedlich sein. Andererseits ist das Mischungsverhältnis der einzelnen Komponenten häufig extrem, Mischungsverhältnisse bei­ spielsweise bei Zweikomponentengemischen können Werte bis 1000 : 1 erreichen. Gleichzeitig sollen die Gemische in kleinen und kleinsten Mengen, teilweise von weniger als 1 Gramm dosiert werden.

Der Versuch der Verarbeitung solcher Gemische mit großen Kompressibilitätsunterschieden mit bekannten Vorrichtun­ gen führt im besten Falle dazu, daß der Anfangsabschnitt der sog. "Mischraupe" nicht exakt dosiert ist; bei Dosiermengen im Grammbereich jedoch ist die gesamte Mischraupe nicht mehr brauchbar, da der fehlerhaft dosierte und damit unbrauchbare Bereich, der beispiels­ weise nicht richtig aushärtet, einen zu großen Anteil hat.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Dosieren der Kompo­ nenten eines Mehrkomponentengemisches anzugeben, mit denen auch Komponenten mit stark unterschiedlicher Kompressibilität in kleinen und kleinsten Mengen dosiert werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in den Ansprüchen 1 und 2 angegebenen Merkmale gelöst.

Erfindungsgemäß ist erkannt worden, daß sich die gestellte Aufgabe überraschender Weise dadurch lösen läßt, daß von einem Verfahren bzw. einer Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 bzw. 2 ausgegangen wird. Da der Fülldruck bei den bekannten Verfahren und Vorrichtungen unter dem eigentlichen Anlagendruck, d. h. dem Druck in der Misch- und Austrageinheit liegt, werden die einzelnen Komponenten bei den bekannten Vorrichtun­ gen bei der sich hierdurch ergebenden Druckerhöhung zu Beginn des Auspreßvorgangs unterschiedlich komprimiert, so daß sich insbesondere zu Beginn des Auspreßvorgangs Mischfehler ergeben.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch vermieden, daß vor Beginn des eigentlichen Auspreßvorgangs eine Druckanpas­ sung durchgeführt wird, so daß das in den Auspreßeinhei­ ten befindliche Material bei Beginn des Auspreßvorgangs nicht erst komprimiert werden muß. Deshalb erhält man über die gesamte "Mischraupe" konstante Mischungsver­ hältnisse, die eine Dosierung auch kleinster Mengen erlauben.

Verschiedene Möglichkeiten, die erfindungsgemäß vorgese­ hene Druckangleicheinheit, die den Druck in den beiden Auspreßeinheiten auf einen gleichen Wert einstellt, auszubilden, sind in den Ansprüchen 3 bis 5 gekennzeich­ net.

Nach Anspruch 3 kann die Druckangleicheinheit insbeson­ dere dann, wenn der Druck in den Auspreßleitungen klei­ ner als 10 bar ist, beispielsweise aus einer Steuerein­ heit für den Förderdruck der Zuführpumpen bestehen; z. B. durch eine Drehzahlsteuerung wird der mittlere Förder­ druck der Zuführpumpe derart geregelt oder gesteuert, daß der Druck in den Zuführleitungen gleich dem ge­ wünschten Arbeitsdruck bzw. dem Auspreßdruck ist.

Natürlich ist es aber auch möglich, die viskosen Stoffe mit einem höheren Druck als dem Abgabedruck den Auspreß­ einheiten zuzuführen und nach Beendigung des Füllens der jeweiligen Auspreßeinheit den Druck beispielsweise über ein Überdruckventil abzusenken (Anspruch 4).

Die in den Ansprüchen 3 und 4 gekennzeichneten Ausbil­ dungen der Druckangleicheinheit sind insbesondere für Auspreßdrücke bis 10 bar, d. h. für vergleichsweise niedrige Auspreßdrücke geeignet, da für diesen Druckbe­ reich billige und zuverlässige Zuführpumpen zur Verfü­ gung stehen.

Eine Ausbildung der Druckanpaßeinheit für höhere Ar­ beitsdrücke, d. h. für Arbeitsdrücke bis zu mehreren 100 bar ist gemäß Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Druckangleicheinheit für jede Komponente mindestens von einer Kolben/Zylindereinheit gebildete Druckerhöhungs­ einheit aufweist, an die die Auspreßleitungen der ver­ schiedenen Auspreßeinheiten zusätzlich über je eine Abzweigleitung angeschlossen sind.

Diese Vorrichtung ermöglicht einerseits ein genaues kontinuierliches Dosieren eines unter Druck abzugebenden viskosen Stoffes, andererseits aber die Einhaltung äußerst kurzer Taktzeiten ohne Beeinträchtigung der Dosierqualität. Der Einsatz von Ein- oder Mehrkomponen­ ten-Kunststoffen, insbesondere von Lacken, zur taktwei­ sen Beschichtung von Werkstücken, z. B. in der Automobil- und Möbelindustrie, ist damit möglich.

Die Zuverlässigkeit und Genauigkeit der erfindungsge­ mäßen Vorrichtung kann durch Endschalter weiter erhöht werden, die den einzelnen Auspreßeinheiten zugeordnet sind, und von denen ein Endschalter nach vollständiger Füllung der zugeordneten Auspreßeinheit durch deren Auspreßkolben im Sinne der Druckmittelbeaufschlagung der Druckerhöhungseinheit zur Angleichung des Drucks der gefüllten Auspreßeinheit an den Druck der auspressenden Auspreßeinheit anfahrbar ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungs­ beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher be­ schrieben, deren einzige Figur

• ein Materialschema eines ersten Ausführungsbei­ spiels einer Vorrichtung zum Dosieren von Zwei­ komponenten-Kunststoffen zeigt.

In der folgenden Figurenbeschreibung sind Bezugszeichen verwendet, die mit den in der DE-OS 33 29 296.5 verwendeten Bezugszeichen übereinstimmen. Auf diese Druckschrift, in der eine kontinuierlich arbeitende Dosiervorrichtung beschrieben ist, wird im übrigen bezüglich aller hier nicht im einzelnen beschriebenen Arbeitsvorgänge ausdrücklich Bezug genommen.

Zuführleitungen 10 und 11 für die Basiskomponente A und den Härter B eines Zweikomponenten-Kunststoffes sind einerseits mit nicht dargestellten Druckpumpen, bei­ spielsweise Kolbenpumpen, andererseits mit jeweils einem Auspreßzylindern 12 bzw. 13 einer Auspreßeinheit 16 verbunden. In die Leitungen 10 und 11 ist jeweils ein Rückschlagventil 18 bzw. 20 geschaltet. Den einzelnen Auspreßzylindern sind jeweils nur schematisch darge­ stellte Auspreßkolben zugeordnet. Die äußeren Enden der beiden Auspreßkolben der Auspreßeinheit 16 sind an einem nicht dargestellten Auspreßbalken befestigt.

Die Auspreßzylinder 12 bzw. 13 sind jeweils an Auspreß­ leitungen 45 bzw. 47 angeschlossen, in die automatisch betätigbare Absperrventile 54 bzw. 55 geschaltet sind.

Von Abzweigepunkten 49, 50 führen jeweils Druckleitungen 56, 57 zu Druckerhöhungszylindern 61′ und 61′′, die Bestandteil von Druckerhöhungseinheiten 62′ und 62′′ sind. In den Druckerhöhungszylindern 61 sind Kolbenstan­ gen 63 eines Druckkolbens 64 nach Art eines Plungers geführt der in einem Druckzylinder 65 verschiebbar gelagert und zylinderseitig mit Druckmittel, vorzugswei­ se Druckluft, entgegen der Wirkung von Rückstellfedern 66 beaufschlagbar ist. Die Rückstellfedern 66 können gegebenenfalls wegfallen, wenn der Materialdruck für die Rückstellung des Druckkolbens 64 ausreicht.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Vorrichtung ist wie folgt:

Beim Füllen der Auspreßzylinder 12 und 13 die Basiskom­ ponente A wird Material in die Leitungen 56 und die Druckerhöhungszylinder 61′ und 61′′ gepreßt, deren Kol­ benstangen 63 sich in der oberen Ausgangsstellung bei druckentlastetem Druckzylinder 65 befinden.

Nach dem Füllen des Systems mit Basiskomponente A bzw. Härter B werden noch vor Einleiten des eigentlichen Auspreßvorgangs die Druckerhöhungseinheiten 62′ und 62′′ betätigt, d. h. in Richtung auf ihren andere Ausgangs­ stellung verschoben, so daß der Druck in den Leitungen 45 und 47 sowie den Auspreßeinheiten 12 und 13 auf den Arbeitsdruck der nicht dargestellten Austrageinheit angehoben wird.

Hierdurch wird das Material komprimiert, so daß beim eigentlichen Auspreßvorgang aus den Auspreßeinheiten keine zusätzliche Komprimierung des Materials mehr erfolgt. Deshalb ist das ausgetragene Materialvolumen sowohl der Basiskomponente A als auch des Härters B gleich dem Volumen, das die Kolben der Auspreßeinheit "überstreichen". Hierdurch erhält man eine exakte Mischung auch im Anfangsstadium des Austragvorgangs unabhängig davon, wie groß die Unterschiede in der Kompressibilität der einzelnen Materialien ist.

Vorstehend ist die Erfindung anhand eines Ausführungs­ beispiels beschrieben worden. Innerhalb des allgemeinen Erfindungsgedankens sind die verschiedensten Modifika­ tiomen möglich. Beispielsweise kann die Erfindung jeder­ zeit auf Drei- oder Mehrkomponentensysteme ausgedehnt werden.

Claims (5)

1. Verfahren zum Dosieren der Komponenten von viskosen Mehrkomponentengemischen, bei dem jede Komponente in eine ihr zugeordnete Auspreßeinheit gefüllt und in einem anschließenden Auspreßvorgang einer Misch- und Abgabe­ einheit zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck in der Auspreßein­ heit vor dem Auspreßvorgang dem Arbeitsdruck der Misch- und Abgabeeinheit angeglichen wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer Auspreßeinheit für jede Komponen­ te, die über mit Ventilen (18, 20) versehene Zuführlei­ tungen (10, 11) mit Zuführpumpen und über mit Ventilen (54, 55) versehene Auspreßleitungen mit einer Misch- und Austrageinheit verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Komponente eine Druckangleich- bzw. Druckerhöhungseinheit (61 . . . 66) vorgesehen ist, die vor Beginn des eigentlichen Auspreß­ vorgangs den Druck in den Auspreßzylindern (12, 13) an den Druck in der Misch- und Abgabeeinheit angleicht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckangleicheinheit den Förderdruck der Zuführpumpen derart steuert, daß der mittlere Druck in den Zuführleitungen (10, 11) gleich dem mittleren Druck in den Auspreßleitungen (45, 47) ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckangleicheinheit Überdruckventile in den Auspreßeinheiten (16, 17) auf­ weist, die beim Arbeitsdruck der Misch- und Austragein­ heit öffnen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckerhöhungseinheiten mit den Auspreßleitungen (45, 47) der beiden Auspreßein­ heiten (12, 13) über je eine Abzweigleitung (56, 57) verbunden sind, und Kolben/Zylindereinheiten (61 . . . 66) zur Druckerhöhung aufweisen, die mit der jeweiligen Komponente beim Befüllen des Systems gefüllt werden.