DE4000353A1 - Anmischen von ein- und mehrkomponentigen fluessigen und pastoesen massen in zentrifugenartigen mischvorrichtungen - Google Patents

Description

1. Grundlagen des Mischverfahrens

Ein- und mehrkomponentige flüssige und pastöse Massen sind heute zu vielerlei Zwecken in Einsatz: als Kleber, Verguß-, Abguß- und Beschichtungs­ massen, Dichtstoffe usw. Solche Massen reagieren in der Regel nach dem Applizieren zu festen, gel- oder gummiartigen Produkten.

Diese Massen müssen bei der Herstellung bereits vor dem Abfüllen in die Endverpackung mit allen nötigen reaktiven Zusätzen wie Vernetzern, Katalysatoren etc. versehen werden, sofern sie einkomponentig sind.

Lagerstabilitätsprobleme sind oft die Folge, dadurch bedingt, daß solche Massen wie z. B. feuchtigkeitshärtende Typen bei der heute üblichen Mischtechnik in Planeten-, Dissolver­ kneter- oder ähnlichen Mischern z. B. bei Zugabe von Zuschlagstoffen oder vor der Abpackung im Mischkübel anreagieren können, eben weil bei diesen Vorgängen der Mischkübel unter Umstän­ den geöffnet werden muß. Besonders bei pastösen Massen kann nicht mehr verwendbare anreagierte Masse an den Mischarmen solcher Mischer, die spätestens vor der Abpackung aus der gemischten Masse heraus­ genommen/herausgefahren werden müssen, zu erheb­ lichen Verlusten führen. Der kritischste Zeitpunkt ist hier der vor dem Abpacken, weil solche einkomponentigen Massen dann bereits mit allen reagierenden Bestandteilen ver­ sehen worden sind.

Mehrkomponentige Massen müssen vor der Applizierung in aufwendigen Verfahren mit statischen und/oder dynamischen Mischern angemischt werden. Dies zieht oft einen erheblichen Reinigungsaufwand nach sich.

Eine Katalysierung von ein- bzw. mehrkomponentigen Massen, eine Versehung mit allen notwendigen reaktiven Zuschlägen, gemäß der Erfindung in der Endverpackung erst kurz vor deren Aus­ lieferung bzw. erst kurz vor deren Anwendung in speziell konstruierten Zentrifugen kann mit wesentlich weniger Reinigungsaufwand durchgeführt werden:

Einkomponentige flüssige oder pastöse Massen können nach dem erfindungsgemäßen Vorschlag ohne alle reaktiven Zusätze wie Vernetzer und/ oder Katalysatoren etc. vorgemischt werden. Da solche Mischungen in diesem unkatalysierten Zu­ stand nicht anreagieren können, sind solche Mischvorgänge mit weniger Reinigungsaufwand und Materialverlusten verbunden, und darüber hinaus sind solche unreaktiven Vormischungen in der Regel sehr lange lagerstabil.

Auch können nach dem erfindungsgemäßen Vorschlag sehr schnell reagierende Massen verarbeitet werden, die hinsichtlich eines solchen Anreagierens besonders gefährdet sind. Gerade schnell reagierende Massen haben aber den Vorteil kurzer Standzeiten, d. h. die mit derartigen Produkten oder Substanzen behandelten Teile können nach relativ kurzer Stand­ zeit sehr rationell weiterverarbeitet werden. Dieser Zusammenhang ist insbesondere für mehr­ komponentige Massen interessant. Die Massen können auf sehr einfache Weise kurz vor der Anwendung in der Endverpackung einer Komponente katalysiert und dann direkt aus der Endverpackung appliziert werden. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann vor allem dort mit sehr geringem Materialverlust und Reinigungsaufwand gearbeitet werden, wo wie z. B. in der Elektronikindustrie üblich oft nur eine sehr kleine Menge einer flüssigen oder pastösen mehrkomponentigen Masse pro Applikation aufgebracht wird.

2. Bekannte zentrifugenartige Mischer

Eine für einen solchen Mischvorgang ausgelegte Ma­ schine kann beispielsweise eine Zentrifuge sein, wie sie z. B. in GB-PS 20 33 771 beschrieben ist.

Dieser Mischer funktioniert in der Weise, daß der Behälter, in welchem die Masse gemischt wird, mit hoher Geschwindigkeit um eine feste Achse gedreht wird. Zusätzlich dreht er sich jedoch gleichzeitig um mindestens eine weitere eigene Achse, die nicht senkrecht zur erstbeschriebenen ist. Nur für die zuerst beschriebene zentrifugale Drehung ist ein Antrieb nötig. Die zweite Drehung wird durch die Fliehkraft des Behälters bzw. der darin befindli­ chen zu mischenden Masse selbst ausgelöst, wenn die Behälterhalterungen entsprechend gelagert sind. Diese zweite zusätzliche Bewegung um eigene Achsen bewirkt schließlich den Effekt, daß sich auch Massen gleichen spezifischen Gewichts vermi­ schen, sowie daß sich feste und fließende Zusätze in pastösen Massen einmischen lassen, daß sich Massen völlig unterschiedlicher Konsistenz unab­ hängig von ihrem spezifischen Gewicht absolut homogen miteinander vermischen. Dies geschieht in der Regel bereits in weniger als einer Minute, während üblicherweise in konventionellen Misch­ geräten wie Dissolvern oder ähnlichen Mischern Mischzeiten von unter Umständen Stunden benötigt werden für das Mischen der gleichen Massen.

3. Verbesserung zentrifugenartiger Mischer

Um die Kapazität der hier beschriebenen derzeit bekannten zentrifugenartigen Mischmaschinen zu er­ höhen, kann man erfindungsgemäß zwei oder mehr gleiche Behälter karussellförmig entsprechend so anordnen, daß diese Anordnung darüber hinaus noch zu einer größeren Stabilität unter anderem auch im Hinblick auf Wuchtprobleme bei der notwendigen sehr schnellen Drehbewegung führt, insbesondere während der anfänglichen Beschleunigungsphase. Auch können nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in zentrifugenartigen Mischern pastöse Massen, die sich wegen ihrer steiferen Konsistenz nicht wie flüssige selbst entlüften, fertig angemischt werden, wenn solche Mischer mit der Möglichkeit versehen sind, die Massen während des Mischvorganges zu evakuieren. Das Anmischen pastöser Massen kann dann auch in der Endverpackung geschehen, wodurch der Abpack­ vorgang vom Mischbehälter in Dosen, Hobbocks, Eimer, Schachteln, Folien, Tuben, Kartuschen, Fässer oder dergleichen entfällt. Eine solche Verfahrensweise, in der ein üblicherweise notwendiger oft vor jedem neuen Mischprozeß zu reinigender Mischbehälter nicht mehr existiert, ist vor allem ein großer Vorteil beim Anmischen von flüssi­ gen oder pastösen Lebensmitteln oder Pharmazeutika, da hier unter hygienischen Bedingungen gearbeitet werden muß und der Reinigungsaufwand besonders hoch ist.

4. Neue Möglichkeiten der Rezeptierung flüssiger und pastöser Massen

Derartige zentrifugenartige Maschinen sind also in besonderem Maße zur Durchführung des Erfindungs­ gedankens geeignet. Sie bieten überraschenderweise ganz neue Möglichkeiten der Rezeptierung vor allem hinsichtlich des Anmischens und der Zusammensetzung flüssiger und pastöser Massen.

Selbst pastöse, steife Massen können sowohl mit flüssigen, ja sogar wasserdünnen, als auch mit festen z. B. pulverförmigen Zusätzen (Katalysatoren, Vernetzer, Additive etc.) vermischt werden, wie er­ läutert falls gewünscht sogar in der Endverpackung erst unmittelbar vor der Auslieferung oder der Anwendung.

Mit Hilfe solcher Maschinen können nach diesem Ver­ fahren flüssige und pastöse Massen kurz vor der Auslieferung oder sogar kurz vor der Anwendung noch einmal auf sehr einfache Weise modifiziert werden durch Zumischen von flüssigen, pastösen oder festen Zusätzen. Beispielsweise lassen sich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren fertig ge­ mischte flüssige und pastöse Massen ohne großen Aufwand modifizieren beispielsweise in ihrer Farbe durch Zumischen von z. B. Pigmenten oder in ihrer Kon­ sistenz durch Zumischen von z. B. Füllstoffen oder in ihrer Reaktivität durch Zumischen von z. B. Katalysa­ toren.

Das funktioniert, weil darüber hinaus über­ raschenderweise gefunden wurde, daß selbst bei extremen Mischungsverhältnissen von beispiels­ weise ¹/₁₀₀ noch eine absolut homogene Mischung entsteht.

Auch wurde mit dem erfindungsgemäßen Mischver­ fahren in zentrifugenartigen Mischern gefunden, daß bei dieser Mischmethode hohlkörper­ artige Zuschlagstoffe, wie z. B. hohlkugel­ artige Füllstoffe, verkapselte Vernetzer, verkapselte Katalysatoren etc., nicht zerbrochen werden, weil während eines solchen Mischvorganges die Massen keinen Mischarmen und damit keinen äußeren Scherkräften ausgesetzt sind. Das Zerbrechen von solchen scherempfindlichen Zuschlagstoffen ist ein Problem der Mischprozesse in den heute üblicherweise für das Mischen von flüssigen und pastösen Massen verwendeten Dissolvern, Knetern, Planeten- oder ähnlichen Mischern. Ihre Mischarme bauen während des Mischprozesses über die Steifigkeit der zu mischenden Masse Scherkräfte auf, unter denen dann zugesetzte hohlkörperförmige Additive zerbrechen können. Die Folge kann beim Zusatz von gewichtsvermindernden Hohl­ kugelfüllstoffen eine abweichende Konsistenz der Masse von Ansatz zu Ansatz sein, weil bei jedem Ansatz in solchen Mischern mit hoher Wahrscheinlichkeit unterschiedlich viele Hohl­ kugelfüllstoffe zerbrochen werden.

Claims (13)

1. Verfahren zur Katalysierung von einkomponentigen flüssigen und/oder pastösen Massen, welche bei­ spielsweise Polysulfide, Silikone, Polyurethane, Acryle oder dergleichen Substanzen und/oder Mischungen enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgemischten noch unkatalysierten Massen in einem zentrifugenartigen Mischer mit Katalysator und/oder Vernetzer vermischt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Substanzen, Produkte, Mischungen oder dergleichen mehrkomponentig sind, wie beispiels­ weise Epoxies, Silikone, Polyurethane, Acryle, Polysulfide oder dergleichen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß auch das vollständige Anmischen und/ oder das bei Bedarf zusätzlich nötige nachträg­ liche Modifizieren der fertig angemischten ein- oder mehrkomponentigen flüssigen und/oder pastösen Massen mit Hilfe eines zentrifugenartigen Mischers erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bereits fertig angemischte flüssige oder pastöse Massen noch einmal modifiziert werden durch nachträgliches Zumischen von mindestens einem flüssigen, pastösen oder/und festen Additiv in einem zentrifugenartigen Mischer.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Massen erst kurz vor der Anwendung, bei­ spielsweise in der Endverpackung von einer Kompo­ nente, katalysiert werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der gesamte Mischvorgang, das Vor­ mischen, die Katalysierung und eine eventuell nötige Modifizierung in einem zentrifugenartigen Mischer erfolgt.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Mischvorgang in der Endver­ packung durchgeführt wird, beispielsweise in einer Dose, einem Hobbock, einer Tube, einem Faß, einer Kartusche, einer Schachtel, einer Folie, einem Eimer oder dergleichen.

8. Verfahren zum Mischen von flüssigen oder pastösen Massen, welche scherempfindliche Substanzen und/ oder scherempfindliche Mischungen wie beispielsweise Thixotropierungszusätze und/oder hohlkugelartige Füllstoffe und/oder verkapselte Additive oder Additivmischungen wie beispielsweise verkapselte Katalysatoren, Vernetzer, Pigmente etc. enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß ein zentri­ fugenartiger Mischer eingesetzt wird.

9. Verfahren zum Mischen von Komponenten zur Her­ stellung von flüssigen oder pastösen Lebens­ mittel- und/oder pharmazeutischen Massen insbe­ sondere nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß ein zentrifugenartiger Mischer eingesetzt wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß während des Misch­ vorganges im Mischraum Vakuum erzeugt wird.

11. Mischer zum Einsatz in einem der vorgenannten Verfahren, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Aufnahme der zu mischenden Masse vorgesehene Be­ hälter drehbar um eine feste Achse gelagert ist und um diese Achse angetrieben wird und zusätz­ lich um mindestens eine weitere Achse, welche zu der ersten Achse nicht senkrecht steht, drehbar ist auf Grund der Zentrifugalkraft der Masse des Behälters und/oder der im Behälter befindlichen Masse.

12. Mischer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß er einen, zwei oder mehr Behälter aufnehmen kann.

13. Mischer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischraum zum Anschluß an eine oder mehrere Vakuumpumpen ausgebildet ist.