DE8126672U1

DE8126672U1 - Vorrichtung zur herstellung von mehrkomponentenkunststoffen

Info

Publication number: DE8126672U1
Application number: DE19818126672
Authority: DE
Original assignee: Elastogran Machinenbau GmbH and Co
Current assignee: Elastogran Machinenbau GmbH and Co
Priority date: 1981-09-12
Filing date: 1981-09-12
Publication date: 1982-04-29

Description

*" Elastogran Maschinenbau GmbH · 0. Z.0505/02036

Vorrichtung zur Herstellung von Mehrkomponentenkunststoffen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Herstellung von Mehrkomponentenkunststoffen, insbesondere Polyurethan mit Feststoffen als Zuschlag zumindest einer der Komponenten oder mit mindestens einer hochviskosen Komponente unter Verwendung einer aus einem Dosierzylinder und einem Antriebs zylinder bestehenden Kolben-Zylinder-Einheit, wobei die zu fördernde Komponentenmenge mit einem einzigen Hub ausgedrückt wird, die Änderung der Komponentenmenge pro Zeit der Kolben-Zylinder-Einheit durch Änderung der Fördermenge eines Druckmittels bewirkt wird, mit dem der Antriebszylinder beaufschlagbar ist, und der Dosierzylinder mit einem Behälter für die Xunststoff-Komponente sowie mit einem Mischkopf in Verbindung steht.

Zur Darstellung der Erfindungs-Gattung ist im Oberbegriff des Anspruchs 1 von einer bekannten Vorrichtung im Sinne der DE-OS 26 13 771 ausgegangen, mit der bisher flüssige Kunststoffkomponenten mit hoher Viskosität oder mit abrasiven Eigenschaften, d.h. abschleifenden Eigenschaften durch physikalische Wirkung, unter hohen Drücken einer Gegenstrom-Injektionsvermischung zugeführt wurden. Dabei erfolgt die Dosierung der Kunststoffkomponenten, beispielsweise Polyol und Isocyanat zur Herstellung von Polyurethan, mit Hilfe langsam laufender Kolbenpumpen, die bei jeder Dosierung nur einen Hub ausführen. In der Praxis hat es sich jedoch gezeigt, daß mit der Verwendung solcher Dosierzylinder in der Hochdrucktechnik die Dichtelemente zwischen Kolben und Zylinder zu einem kritischen ' Bauteil v/erden. Unter den erschwerten Einsatzbedingungen genügen die bekannten Dichtungen vielfach nicht den gestellten Anforderungen. Insbesondere eine hinreichende Dichtwirkung gegenüber der füllstoffhaltigen Kunststoffkomponente einerseits und dem in die Kolben-Zylinder-

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^r-Einheit eingeleiteten Druckmittel andererseits ist bei den geforderten Drücken zwischen 100 und 320 bar über einen längeren Zeitraum nicht gewährleistet. Zudem ergeben sich aufgrund der Reaktivität der einzelnen Kunststoffkomponenten harte Ablagerungen an den zu dichtenden Bauteilen, was zu raschem Verschleiß der Dichtelemente führt.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteilen abzuhelfen und einen verbesserten Dosierzylinder in Vorschlag zu bringen, bei dem auch während der Phase des Einspritzvorganges, d.h. während des dann vorherrschenden hohen Druckniveaus, eine Entlastung seiner Dichtelemente erzielt wird.

Diese Aufgabe wird grundsätzlich dadurch gelöst, daß der Dosierzylinder einen Plunger-Kolben mit zwei im Abstand zueinander angeordneten Dichtungen aufweist und daß in den Raum zwischen den Dichtungen eine Leitung für die Zufuhr einer Sperrflüssigkeit mündet.

Es werden also durch die auf die Dichtelemente wirkende Sperrflüssigkeit die Anforderungen für die Abdichtung der Kunststoffkomponente verringert. Dabei gilt, daß das die Kunststoffkomponente absperrende Dichtelement umso weni-8^er beansprucht wird, je geringer die Druckdifferenz zwischen den abzudichtenden Räumen ist, d.h. die Sperrflüssigkeit steht im allgemeinen gegenüber dem atmosphärischen Umgebungsdruck unter einem höheren Druck und muß daher ebenfalls abgedichtet werden. Dies kann jedoch in einfächer Weise durch in der Hydraulik übliche Dichtungen bewirkt werden. Damit ist das Problem der Abdichtung bei großen Druckdifferenzen von der schwierig abzudichtenden Kunststoff-Komponente weg zur einfach und problemlos abzudichtenden Sperrflüssigkeit hin verlagert.

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^r Als Sperrflüssigkeiten kommen insbesondere solche in Be- ^η j trachtj die gegenüber dem Werkstoff der Dichtelemente chemisch inert sind und gute Gleiteigenschaften besitzen, beispielsweise Phthalsäurediester auf Basis von Alkoholen mit 1 bis Ib C-Atomen. Geeignet sind auch niedrigviskose Polyester- oder Polyetheröle auf Basis von aliphatischen Dicarbonsäuren und Glykolen, wie Alkylenoxiden, z.B. Ethylen- und/oder Propylenoxid.

1Q Die Erfindung wird nachfolgend unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert.

Bei der Polyurethanherstellung werden Zusatzstoffe, wie Faserstoffe, insbesondere Glasfasern, feine Granulate,

^ z.B. Talkum und Bariumsulfat, oder Kreide vorzugsweise der Polyolkomponente zugegeben. Diese Komponente ist in dem Vorratsbehälter (1) gelagert. Ein Rührer ist angedeutet. Die Austrittsleitung (2) aus diesem Behälter führt zu einem Dosierzylinder (3), der die Komponente mit den

2Q Peststoffen in einen Mischkopf (6) und gegebenenfalls über die Rückführleitung (7) wieder in den Vorratsbehälter (1) fördert. Zwischen Vorratsbehälter und Dosierzy- -linder ist ein Rückschlagventil (19) vorgesehen. Der Kolben des Dosierzylinders ist als Plunger-Kolben (4) aus-

^e gebildet und wird über einen oder mehrere Antriebszylinder (5) bewegt. Dosierzylinder und Antriebszylinder sind über ein Joch (8) miteinander verbunden und bilden eine Einheit. Der Antrieb dieser Kolben-Zylinder-Einheit erfolgt über eine kontinuierlich arbeitende Pumpe (9)> die auf den oder die Antriebszylinder wirkt und lediglich anstelle der unmittelbaren Förderung der Komponente ein hydraulisches Druckmittel aus dem Behälter (10) fördert.

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^Zur direkten Einwirkung auf die Komponente ist der Dosierzylinder zwischengeschaltet, um für den entsprechenden Druck zu sorgen, der während des Mischvorgangs der Komponenten etwa 100 bis etwa 320 bar betragen kann.

Zum Zwecke der Abdichtung der füllstoffhaltigen Komponente im Dosierzylinder sind zwischen dem Plunger-Kolben (4) und der Zylinderwand zwei im Abstand zueinander angeordnete Dichtelemente (11) und (12) vorgesehen. Das Dichtelement

(12) besteht dabei zweckmäßigerweise aus einer oder mehreren Dachmanschettendichtungen. Für eine Entlastung der Dachmanschettendichtungen wird der Raum (13) zwischen den Dichtungen mit einer Sperrflüssigkeit unter entsprechendem Druck beaufschlagt. Vorteilhaft ist das Druckniveau der Sperrflüssigkeit im Raum (13) zwischen den Dichtungen (11) und (12) gleich oder größer als das Druckniveau der Kunststoffkomponente im Dosierzylinder (3). Auf diese Weise wird ein Eindringen von Polyol, insbesondere das Eindringen von abrasiven Peststoffpartikeln in die Dachmanschettendichtung(en) verhindert. Im Falle eines höheren Druckniveaus der Sperrflüssigkeit wird die Dichtung (12) weitgehend mit Sperrflüssigkeit benetzt und in Folge der guten Gleiteigenschaften werden Reibungsverluste und damit vorzeitiger Verschleiß der Dichtungen vermieden»

Die Förderung der Sperrflüssigkeit erfolgt durch eine Kolbenpumpe (lh), die an den Kreislauf des hydraulischen Druckmittels bzw. an den Antriebszylinder (5) angeschlos"-sen ist. Mit (15) ist die den Raum (13) mit Sperrflüssigkeit versorgende Leitung bezeichnet. Durch entsprechende Wahl der Verhältnisse und Dimensionierung des Kolbens bzw. der Kolbenstange der Kolbenpumpe (14) kann diese als Druckübersetzer ausgebildet werden, um höhere Drücke als bei handelsüblichen kontinuierlich arbeitenden Pumpen

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zu erzeugen, die nicht über dem Bereich von 200 bar arbeiten. Damit ergibt sich, daß die Kunststoffkomponente und die Sperrflüssigkeit auch im zeitlichen Ablauf immer unter proportional gleicher Druckdifferenz stehen. Diese Druckdifferenz kann über ein Druckbegrenzungsventil (16), das zwischen der Kolbenpumpe (l4) und dem Antriebszylinder (5) vorgesehen ist, verändert werden. Es wird also der zeitliche Druckverlauf der Kunststoffkomponente und der Sperr= flüssigkeit hydraulisch/mechanisch gekoppelt, wobei in der Phase des Hochdruckes der Druck in der Sperrflüssigkeit auch niedriger eingestellt werden kann, als es dem Übersetzungsverhältnis der Kolbenpumpe entspricht.

Die Kolbenpumpe (14) kann für den Fall einer Störung im Kreislauf der Sperrflüssigkeit durch einen Grenztaster (17) gesichert werden. Dieser Grenztaster wird dann betätigt, wenn die Kolbenstange beispielsweise wegen des Verlusts von Sperrflüssigkeit zu weit aus der Kolbenpumpe herausfährt.

Der Strömungskreislauf der Isocyanatkomponente besteht - in Strömungsrichtung - aus Vorratsbehälter (20), Pumpe (z.B. Radialkolbenpumpe) (21), Zulaufleitung (22), Mischkopf (6) mit Steuerkolben und Rücklaufleitung (23). Grundsätzlich ist es auch möglich, beide Komponenten so zu fördern, wie die aus dem Vorratsbehälter (1) austretende Polyolkomponente. In diesem Fall muß für beide Kunststoffkomponenten jeweils eine entsprechende Kolben-Zylinder- -Einheit vorgesehen sein.

Zeichn.

Claims

I ti·* · I It·» I I I 1 I Il «aft Elastogran Maschinenbau GmbH 0>2. 0505/O2036 rSchutzansprüche

1. Vorrichtung zur Herstellung von Mehrkomponentenkunststoffen, insbesondere Polyurethan mit Feststoffen als Zuschlag zumindest einer der Komponenten oder mit

mindestens einer hochviskosen Komponente unter Verwendung einer aus einem Dosierzylinder und einem Antriebszylinder bestehenden Kolben-Zylinder-Einheit, wobei die zu fördernde Komponentenmenge mit einem

■jQ einzigen Hub ausgedrückt wird, die Änderung der Komponentenmenge pro Zeit der Kolben-Zylinder-Einheit durch Änderung der Fördermenge eines Druckmittels bewirkt wird, mit dem der Antriebszylinder beaufschlagbar ist, und der Dosierzylinder mit einem Be-

jc hälter für die Kunststoffkomponente sowie mit einem Mischkopf in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß der Dosierzylinder (3) einen Plunger-Kolben (4) mit zwei im Abstand zueinander angeordneten Dichtungen (11) und (12) aufweist und daß in dem Raum (13) zwischen den Dichtungen eine Leitung (15) für die Zufuhr einer Sperrflüssigkeit mündet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,, daß die Dichtung (12) eine Dachmanschettendichtung

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1565/81 Wr/HB 11.09.1981

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