DE4111458C1 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von geschäumtem Polyurethan.

Es ist bekannt (DE-PS 20 62 008) zum Mischen von Isocyanat und Polyol zu einem zu Polyurethan ausreagierenden Gemisch Mischvorrichtungen zu benutzen, die eine Mischschnecke aufweisen, die mindestens im Bereich ihres dem Austragsende des Zylinders benachbarten Abschnitt sich konisch verjüngt, wobei der Zylinder komplementär zu der Schnecke ausgebildet ist und der mit der Schnecke gekoppelte Antrieb in einer Kulissenführung axial verschiebbar in der Vorrichtung angeordnet ist.

Derartige Mischvorrichtungen werden beispielsweise an Schuhbesohlungsmaschinen eingesetzt, in denen an Schuhschäfte Sohlen angeformt werden, die eine Laufsohle aus abriebfestem Polyurethan und eine elastische Zwischensohle aus Polyurethan aufweisen. Derartige Maschinen sind als Rundtischanlagen ausgebildet und weisen mehrere Stationen mit entsprechenden Formen zum Formen der Schuhsohlen auf, wobei sie in den Fällen, in denen zunächst die Laufsohle geformt und anschließend die Zwischensohle gebildet wird, einen Leisten für die aufzuziehenden Schuhschäfte, zwei Seitenformteile, einen Bodenstempel und einen Gegenstempel aufweisen, wobei jeweils ein Leisten- und ein Gegenstempel auf einem verschwenkbaren Drehkopf angeordnet sind, der an der Schuhbesohlungsmaschine höhenverstellbar angeordnet ist.

Während des Formens der Laufsohle begrenzen die beiden Seitenformteile in ihrer Schließstellung, der Bodenstempel und der Gegenstempel einen Formenhohlraum, dessen Volumen etwas größer ist als das Volumen der Laufsohle aus ausreagiertem Gemisch, wobei die beiden Seitenformteile in ihrer Schließstellung eine Angußbohrung begrenzen, durch die das ausreagierende Gemisch für die Laufsohle in den gebildeten Formenhohlraum eingeleitet wird. Anschließend wird der Formenhohlraum auf das Volumen der fertigen Laufsohle verkleinert, wobei gleichzeitig der Bodenstempel die Angußbohrung verschließt. Nach einem hinreichenden Verfestigen des Materials der Laufsohle werden die Seiten der Formteile aufgefahren, der Drehkopf so verschwenkt und so verfahren, daß der Leisten mit einem aufgezogenen Schaft auf den wieder in Schließstellung gebrachten Seitenformteilen aufsteht, so daß der aufgeleistete Schaft, die Seitenformteile und die auf dem Bodenstempel befindliche Laufsohle einen Formenhohlraum zum Bilden der Zwischensohle begrenzen, wobei die Seitenformteile eine zweite Angußbohrung begrenzen, über die das zu der Zwischensohle ausreagierende und ausschäumende Gemisch zugeführt wird.

Während des Mischens des Isocyanats und des Polyols setzen bereits die chemischen Reaktionen ein, so daß ein Teil des Gemisches auf der Mischkammerinnenwand sich niederschlägt und einen festen, mit der Zeit dicker werdenden Film aus Polyurethan bildet. Dies führt dazu, daß der für das Mischen notwendige Spalt zwischen der Zylinderwandung und der Schnecke zuwächst. Aus diesem Grunde ist es erforderlich, zum Aufrechterhalten eines Spaltes mit einer vorgegebenen Mindestspaltbreite den Film zumindest teilweise abzutragen. Das geschieht in der Weise, daß die Schnecke in Richtung zum Austragsende des Zylinders verschoben wird und während dieser Bewegung ausreagiertes auf der Innenwandung des Zylinders gebildetes Gemisch abträgt. Dies erfolgt in den Zeitintervallen, in denen das Mischaggregat außer Eingriff mit den Angußbohrungen der Formen steht. Die Zufuhr von Isocyanat und Polyol erfolgt über zugeordnete Ventile jeweils in dosierten Mengen während der einzelnen Mischintervalle.

Das Mischen von Isocyanat und Polyol erfolgte bisher bei Schneckendrehzahlen von etwa 18 000 Umdrehungen pro Minute. Bei diesen hohen Drehzahlen wird das Gemisch auf den Stegen der Mischschnecke bis auf geringfügige Reste aufgrund der Fliehkräfte weggeschleudert, so daß sich große Standzeiten für die Schnecke ergeben, d. h. es bedarf langer Zeiten, bis diese jeweils verbleibenden geringfügigen Reste dazu führen, daß die Bereiche zwischen den Schneckengängen mit ausreagiertem Gemisch gefüllt sind, die Schnecke gegen eine neue ausgetauscht werden muß und vor ihrem nächsten Einsatz mit heißen chemischen Lösungen in an sich bekannter Weise das ausreagierte Gemisch entfernt wird.

Die für die einzelnen Schichten der Sohlen hergestellten Gemische weisen eine mehr oder weniger stark poröse Struktur auf, d. h. sie bestehen aus mehr oder weniger stark schäumenden Gemischen, die zudem noch entsprechende Additive aufweisen.

So fordert man zum Beispiel bei zweischichtigen, eine Laufsohle und eine Zwischensohle aufweisenden, an einem Schuhschaft angeformten Sohlen, daß die Laufsohle kompakt und abriebfest ist, während die Zwischensohle, die die Laufsohle mit dem Schuhschaft verbindet, elastisch und nachgiebig sein soll und deshalb auch als Komfortsohle bezeichnet wird.

Es zeigte sich, daß diese hohen Umdrehungszahlen im Bereich von 18 000 Umdrehungen pro Minute für die Praxis die Probleme des Reinigens der Schnecke und der Innenwandung der Mischkammer der Mischvorrichtungen lösen, daß jedoch die optimalen Vermischungsdrehzahlen sehr viel niedriger liegen können und abhängig von den zu vermischenden PUR-Komponenten sind. Das gilt insbesondere für Zwischensohlenmaterialien.

Überraschender zeigte es sich, daß für optimal geschäumte Gemische in vielen Fällen die Umdrehungszahlen im Bereich zwischen 6000 und 15 000 Umdrehungen zu wählen sind. Bei diesen niedrigen Umdrehungszahlen kann jedoch mit den oben erläuterten Methoden weder die bisherige Standzeit der Schnecken noch das Abtragen ausreagierter Reste des Gemisches auf der Innenwandung der Zylinder erfolgen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, das ein optimales Herstellen von zu Polyurethan ausreagierenden Gemischen aus Isocyanat und Polyol und andererseits die bisherigen Standzeiten der Schnecken und auch das sichere Abtragen von ausreagiertem Gemisch auf der Innenwandung der Zylinder sicherstellt, sowie eine Vorrichtung zum Durchführen dieses Verfahrens zu schaffen.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen von geschäumtem Polyurethan aus zu Polyurethan ausreagierenden Gemischen aus Isocyanat und Polyol, bei dem mit einer Mischvorrichtung, die eine konische, in bezug zur Austragsöffnung in axialer Richtung zwischen einer hinteren Misch- und Austragsstellung und einer vorderen Reinigungsstellung verschiebbare Mischschnecke aufweist, das Isocyanat und Polyol in der Misch- und Austragsstellung bei Drehzahlen der Mischschnecke von etwa 5000 bis etwa 10 000 Umdrehungen pro Minute gemischt werden, das Gemisch in eine Form ausgetragen wird und abschließend in der Reinigungsstellung bei Drehzahlen der Mischschnecke von etwa 15 000 bis etwa 20 000 Umdrehungen pro Minute auf der Innenwandung der Vorrichtung befindliches ausreagiertes Polyurethan abgetragen und gleichzeitig Gemischreste auf den Stegen der Schnecke entfernt werden.

Die Formulierung, daß das Mischen von Isocyanat und Polyol bei etwa 5000 bis etwa 15 000 Umdrehungen pro Minute erfolgt, besagt, daß die Umdrehungszahl für ein optimales Mischen von den Mengenanteilen und der chemischen Zusammensetzung des Isocyanats und des Polyols und ihrer weiteren Additive und der vorgegebenen geschäumten Struktur des Polyurethans nach dem Ausreagieren abhängt.

Weiterhin kann entsprechend die Umdrehungszahl im Bereich von 15 000 bis 20 000 Umdrehungen für die Schnecke während des Reinigens vorgegeben werden, wobei ebenfalls je nach der chemischen Zusammensetzung des Isocyanats und des Polyols und ihrer weiteren Additive die optimale Reinigungsdrehzahl experimentell bestimmt werden kann.

Dadurch, daß die Schnecke nur während des Reinigungseffektes, d. h. kurzfristig mit entsprechend hoher Umdrehungszahl betrieben wird, kann diese auch über den bisher üblichen 18 000 Umdrehungen pro Minute betrieben werden, so daß dann aufgrund der größeren Fliehkräfte Gemischreste auf den Schneckenstegen noch wirksamer entfernt werden und die Standzeit der Schnecke vergrößert wird.

Weiterhin wird während des Mischens aufgrund der geringen Drehzahlen die bisherige Geräuschbildung herabgesetzt. Weiterhin wird aufgrund dessen, daß nur noch kurzfristig, d. h. während der jeweiligen Reinigungsphase, die Umdrehungszahl hoch ist, der Verschleiß an der Vorrichtung erheblich vermindert.

Durch die zum Teil wesentlich geringere Mischungsdrehzahl gegenüber der Reinigungsdrehzahl ist auch die thermische Belastung der PUR-Komponenten sehr viel geringer, was wiederum einen positiven Einfluß auf die Startzeit der Reaktion hat.

Zur Durchführung des Verfahrens dient eine Vorrichtung mit einer konischen, in einer entsprechend konisch ausgebildeten Mischkammer umlaufenden und in bezug zur Austragsöffnung zwischen einer hinteren Misch- und Austragsstellung und einer vorderen Reinigungsstellung axial verschiebbaren Mischschnecke, die einen Antrieb aufweist, dessen Drehzahl über eine Steuereinrichtung sowie einen Istwertnehmer für die jeweilige Stellung der Mischschnecke in Abhängigkeit von zwei vorgebbaren Stellungen der Mischschnecke nach Vorgabe von entsprechenden Zeitintervallen steuerbar ist.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung durch ein Ausführungsbeispiel erläutert.

Die Figur zeigt im Schnitt eine an sich bekannte Mischvorrichtungmit einer im Blockschaltbild dargestellten erfindungsgemäßen Steuerung für die Umdrehungszahlen.

In der Figur weist die Mischschnecke 1 einen zylindrischen Abschnitt 2 auf, an den sich in axialer Richtung ein in Richtung zum Austragsende 3 konischer Abschnitt 4 anschließt.

Die Mischschnecke 1 ist in der Mischkammer 5 um die Strecke a axial verschiebbar angeordnet.

Die Figur zeigt die Vorrichtung in Arbeitsstellung, d. h. während des Mischens. In dosierten Mengen werden jeweils über die Bohrungen 6 bzw. 7 und nicht dargestellte Ventile zum Dosieren der Mischkammer 8 Isocyanat und Polyol zugeführt.

Nach dem Mischen und Fördern des Gemsiches in eine nicht dargestellte Form wird die Mischschnecke axial zum Austragsende hin verschoben, und zwar bis zur metallischen Berührung des konischen Abschnittes 4 mit der komplementär ausgebildeten Innenwandung der Mischkammer.

Die die Mischschnecke 1 tragende Welle 9 ist über Kugellager 10 in einem rohrförmigen Lagerteil 11 drehbar gelagert und trägt an dem der Mischschnecke 1 abgewandten Ende eine Keilriemenscheibe 12 zum Antreiben der Mischschnecke.

Der Schneckenhub zum Reinigen wird über einen Pneumatik-Zylinder ausgeführt.

Die Steuerung der Bewegung kann in an sich bekannter Weise durch Endschalter erfolgen, die die Umschaltung der Bewegungsrichtung bewirken. Sobald die Mischschnecke aus ihrer Mischposition axial verschoben wird, erhöht die Einrichtung 19 die Umdrehungszahl der Mischschnecke für das Reinigen und reduziert sie nach Ablauf der Reinigungszeit wieder auf die Mischdrehzahl.

Claims (2)

1. Verfahren zum Herstellen von geschäumtem Polyurethan aus zu Polyurethan ausreagierenden Gemischen aus Isocyanat und Polyol, bei dem mit einer Mischvorrichtung, die eine konische, in bezug zur Austragsöffnung in axialer Richtung zwischen einer hinteren Misch- und Austragsstellung und einer vorderen Reinigungsstellung verschiebbare Mischschnecke aufweist, das Isocyanat und Polyol in der Misch- und Austragsstellung bei Drehzahlen der Mischschnecke von etwa 5000 bis etwa 10 000 Umdrehungen pro Minute gemischt werden, das Gemisch in eine Form ausgetragen wird und abschließend in der Reinigungsstellung bei Drehzahlen der Mischschnecke von etwa 15 000 bis etwa 20 000 Umdrehungen pro Minute auf der Innenwandung der Vorrichtung befindliches ausreagiertes Polyurethan abgetragen und gleichzeitig Gemischreste auf den Stegen der Schnecke entfernt werden.

2. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer konischen, in einer entsprechend konisch ausgebildeten Mischkammer umlaufenden und in bezug zur Austragsöffnung zwischen einer hinteren Misch- und Austragsstellung und einer vorderen Reinigungsstellung axial verschiebbaren Mischschnecke, die einen Antrieb aufweist, dessen Drehzahl über eine Steuereinrichtung sowie einen Istwertnehmer für die jeweilige Stellung der Mischschnecke in Abhängigkeit von zwei vorgebbaren Stellungen der Mischschnecke nach Vorgabe von entsprechenden Zeitintervallen steuerbar ist.