EP3755456A1 - Mehrkammerbehälter zum aufbewahren und mischen eines mehrkomponentigen flüssigen beschichtungs- oder klebesystems - Google Patents

Mehrkammerbehälter zum aufbewahren und mischen eines mehrkomponentigen flüssigen beschichtungs- oder klebesystems

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EP3755456A1
EP3755456A1 EP19705206.1A EP19705206A EP3755456A1 EP 3755456 A1 EP3755456 A1 EP 3755456A1 EP 19705206 A EP19705206 A EP 19705206A EP 3755456 A1 EP3755456 A1 EP 3755456A1
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EP
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chamber
container
component
mixing
mixture
Prior art date
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EP19705206.1A
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EP3755456B1 (de
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Marc Schreiber
Jan Weikard
Holger Mundstock
Robert Maleika
Sascha FRISCHKE
Wilfred TEUNISSEN
Herman Van Der Vegt
Michiel DE HAAN
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Original Assignee
Covestro Intellectual Property GmbH and Co KG
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    • B01F2101/2305—Mixers of the two-component package type, i.e. where at least two components are separately stored, and are mixed in the moment of application
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    • B01F2101/36—Mixing of ingredients for adhesives or glues; Mixing adhesives and gas

Definitions

  • Multi-chamber container for storing and mixing a multi-component liquid
  • the invention relates to a multi-chamber container for storing and mixing a multi-component liquid coating or adhesive system having a first chamber for a first mixture component and at least one further chamber for a further mixing component, wherein the first chamber and the at least one further chamber by at least one partition liquid-tight from each other wherein the at least one partition wall comprises a pierceable separating layer, and a piercing member for piercing the pierceable separating layer such that the first and another mixture components mix in the first or at least one further chamber. Furthermore, the present invention relates to a system for applying a coating or an adhesive and a method for mixing a multi-component liquid coating or adhesive system.
  • Multi-chamber container of the type mentioned are known from the prior art. They are used, for example, together with paint spray paints for automotive refinish coatings. In one-component paints, these are simply filled into a cup-like container or provided in this, which is placed on the paint spray gun. If two-component coating systems are used, the components must first be mixed before being applied by the spray gun. Usually this is done manually. Be particularly advantageous to prove such systems in which both components are stored separately from each other in different chambers of a screw-on the paint spray gun cup. In this case, the partition wall between the chambers is destroyed for the purpose of mixing the components before the painting process, so that the components flow into each other and mix. The mixture can then be applied immediately afterwards by means of the spray gun.
  • Typical two-component coating systems include a binder as a first component and a hardener as a second component.
  • lacquer systems are polyurethane lacquers with an isocyanate-containing and an isocyanate-reactive, e.g. hydroxy-containing component, and epoxy paints with an epoxy-containing and an epoxy-reactive, e.g. aminic, component.
  • a generic M ehrhunt system of the type described above is known from US2009 / 0188987 Al.
  • the release film is pierced by means of a dome, so that the paint components in the lower chamber mix with each other.
  • the multi-chamber container disclosed in this document comprises a flexible bag made of a liquid-tight material, which is stretched by an articulated frame. Due to the centrally arranged joint, the bag can be subdivided into two separate sub-volumes, into which the two mixture components can be filled. To blend the components, the frame is stretched so that the liquids can run into each other and mix. Subsequently, the mixture can be discharged via a marginal valve and introduced, for example, in a spray gun. Due to the flexible structure, this variant of a multi-chamber container has advantages in the field of waste disposal, but overall has too high a mechanical sensitivity.
  • the spatial separation of the mixture components for the purpose of the longest shelf life is not optimal.
  • the wall thicknesses of the flexible bag materials are rather low, so that for solvent-based coating systems a significant swelling or even instability has to be expected. If, on the other hand, foil composites with a metal foil, for example an aluminum foil, are used to prevent swelling, the user can not visually inspect the lacquer materials before they are used.
  • the present invention seeks to provide a multi-chamber container for storing and mixing a multi-component liquid coating or adhesive system, on the one hand with a safe storage of Mi s chkomponent s and on the other hand a simple and safe feasible mixing process is possible and further allows a simple application of the mixture.
  • a multi-chamber container for storing and mixing a multicomponent liquid coating or adhesive system according to the preamble of claim 1, characterized in that the at least one further chamber is arranged coaxially in the outer container, wherein the separating layer is partially formed in the partition wall , wherein the puncturing element is hollow, in particular cylindrical hollow, is formed and has at least two longitudinally offset openings for introducing one of the first or the further mixture component in the chamber of the other mixture component.
  • the multi-chamber container comprises a first chamber for a first mixing component and at least one further chamber for a further mixing component, wherein the first chamber and the at least one further chamber are separated from each other by a partition liquid-tight.
  • the number of chambers is therefore not limited, so that the multi-chamber container according to the invention is also suitable for liquid coating or adhesive systems with more than, for example, two components.
  • the particular advantage of the multichamber container according to the invention lies in the safe storage of the individual mixture components, without the risk that, if the multichamber container is handled incorrectly, parts of the mixture components can flow into one another. This is ensured by the partition wall provided between the first and the at least one further chamber.
  • the piercing element cooperating with the pierceable separating layer ensures the production of a defined liquid-conducting connection between the chambers, so that intensive mixing of the mixture components is possible.
  • a partial partition also has the advantage that it is exposed to only slight mechanical stress when moving the multi-chamber container.
  • the forces acting on the partition wall when shaking the liquid-filled container are greater, the larger the pierceable and thus inherently mechanically labile separation layer.
  • a smaller, not full-surface separating layer of advantage In order to prevent inadvertent mixing due to vibrations, for example, during transport of the containers, therefore, a smaller, not full-surface separating layer of advantage.
  • the separating layer is preferably formed by a film material, which on the one hand durable and sufficiently resistant to unintentional pressurization and the chemicals used in each case, on the other hand, however, can be easily and precisely pierced by the piercing element.
  • Suitable film materials are metal foils such as aluminum foils, plastic films of ABS, CA, COC, CTA, E / P, ETFE, FEP, PA, PAEK, PAN, PBT, PC, PCCE, PCO, PCT, PDCPD, PE (PE-C, PE-HD, PE-LD, PE-LLD, PE-MD, PE-UHMW, PE-ULD), PEC, PEEK, PESTUR, PESU, PET, PEUR, PHB, PI, POM, PP, PS, PTT, PUR , PVC, PVDF (short designations according to DIN EN ISO 1043-1: 2012-03).
  • composite films made of metal and plastic are preferably suitable. These combine properties such as preventing diffusion between the blend components of the individual chambers, sealability to tightly bond respective sheet materials to the material of the chamber container, and mechanical strength to withstand fluid movement in the chambers during transport of the container and easy pierceability.
  • Corresponding film composites are known, for example, from the packaging sector for, for example, foods.
  • the at least one further chamber is arranged coaxially with the first chamber.
  • This coaxial arrangement ensures that, for example, when using the multichamber container according to the invention together with an application unit for the multicomponent liquid coating or adhesive system, in particular a paint spray gun, no disturbing overturning moments occur prior to mixing.
  • coaxial arrangements can be realized by particularly simple structural configurations.
  • the first chamber is formed by an outer container, wherein the at least one further chamber is formed in the outer container as a cup or cup-shaped insert.
  • the relative volume ratio of the first chamber for the first mixture component to at least one further chamber for the further mixture component (s) 1: 1 to 9: 1, preferably 1: 1 to 5: 1. This takes into account the usual volumes to be mixed together in the provision and processing of common liquid coating or adhesive systems.
  • the piercing element is hollow, in particular cylindrically hollow, and has at least two longitudinally offset openings for introducing one of the first or the further mixture component into the chamber of the respective other mixture component.
  • the mixing process in particular the mixing rate, for example, quantitatively the size of the openings and the internal dimensions of the piercing element are precisely influenced. It makes sense to arrange at least one of the two longitudinally offset openings in the end face of the piercing element, in particular in the region of a cutting edge.
  • the piercing element can be made of different materials and also have different geometries.
  • the piercing element is pin-shaped or rod-shaped and has a sharpened tip or circumferential cutting edge, which allows a simple and secure piercing of the separating layer.
  • the geometry of the piercing element should be designed such that, regardless of the vertical position of the piercing element during and after the piercing a complete emptying of the liquid is ensured from the upper chamber and the outlet opening is not blocked.
  • the multi-chamber container according to the invention may comprise more than two chambers.
  • the partition between the chambers may be designed so that the first chamber is separated from the second and third chambers via a common partition wall, a first partition wall section separating the first chamber from the second chamber second chamber and a second partition separates the first chamber from the third chamber.
  • each door wall section has a puncturable separating layer which is part-surface-shaped with respect to the respective door wall section and which can be pierced by a puncturing element.
  • a puncture element can be provided in each case for the second and the third chamber, which pierces the respective wall section on actuation, so that, as a result, the components preferably mix in the first chamber.
  • each of the two partitions has a parting layer in each case. If the two partition walls are in alignment with one another, the separating layers of both partition walls can preferably be pierced successively by a single piercing element.
  • the partial area extending over the partition wall separating layer is arranged centrally in the partition wall.
  • the separating wall surrounding the separating layer is conical. This is due to gravity Leakage of a mixture component in the other chamber and there facilitates the mixing of the two mixture components after the piercing of the separating layer.
  • the half opening angle of the cone to the longitudinal axis of the multi-chamber container is preferably not more than 85 °, preferably not more than 80 °.
  • the mixing components As a material for producing the multi-chamber container and the first chamber and / or the at least one other chamber are plastics, metals, glass, ceramics and composite materials and coated materials and combinations of the aforementioned materials used. Their selection depends on the requirements arising from the material properties of the mixing components and on the expected mechanical stress profile (for example, use in a paint shop). In any case, the mixing components must not be affected by contact with the material or materials change so that they are unusable, nor may the mixing components themselves change the material or materials, so that they can not fulfill their function as packaging for the mixing components.
  • plastic as a material, especially PA, PBT, PE (PE-C, PE-HD, PE -LD, PE-LLD, PE-MD, PE-UHMW, PE-ULD), PET (abbreviated to DIN EN ISO 1043-1: 2012-03).
  • PE PE-C, PE-HD, PE -LD, PE-LLD, PE-MD, PE-UHMW, PE-ULD
  • PET abbreviated to DIN EN ISO 1043-1: 2012-03
  • the multi-chamber container and the first chamber and / or the at least one further chamber are formed from a transparent or translucent material.
  • the respective fill level of the mixing components in the chambers can be determined in a simple manner.
  • the puncture of the separating layer can be observed and supported, for example, by shaking the multi-chamber container.
  • the multi-chamber container In order to discharge the mixture formed from the mixture components from the multi-chamber container and to guide it, for example, into a spray gun, the multi-chamber container preferably has a closable outlet opening.
  • the first chamber is formed by an outer container, wherein the at least one further chamber is formed in the outer container as a cup-shaped insert, the outlet opening is preferably provided in the outer container forming the first chamber.
  • a Kataly satorkap s el containing a catalyst material is arranged, such that the mixture formed from the first and the further mixture component comes into contact with the catalyst material when flowing out.
  • the mixture formed from the mixture components may have a comparatively long processing time (pot life), so that processing does not have to take place immediately after the mixing process, which is an advantage depending on the particular application.
  • a comparatively long processing time pot life
  • processing does not have to take place immediately after the mixing process, which is an advantage depending on the particular application.
  • an accelerated chemical reaction crosslinking
  • crosslinking takes place, through which the working time is shortened, so that, for example, in the case of an immediately following application of the mixture, rapid hardening takes place Surface takes place.
  • the catalyst material may be designed in the form of a catalyst bed which contains a catalyst sorbed reversibly on a substrate.
  • a catalyst bed in this case a defined volume is considered, which contains substrate and catalyst, wherein the catalyst can not leave the substrate (for example by using sieve inserts). It is provided according to the invention that the catalyst is reversibly sorbed on the substrate.
  • both adsorption and absorption can be considered.
  • the sorption can be carried out by soaking the substrate with a solution of the catalyst and then evaporating the solvent.
  • the fact that the sorption is reversible means that a sorbed catalyst can also be released back to a liquid phase in an amount effective to catalyze the reaction. Therefore, it is also preferable that the substrate is not graphite or activated carbon.
  • Suitable substrates may be solid catalysts and catalyst supports known from heterogeneous catalysis. This includes zeolites / molecular sieves such as zeolite A and zeolite X and other porous ceramics.
  • suitable catalysts depend on the nature of the mixed components. If, for example, a polyurethane reaction is to be catalyzed since one mixed component contains one isocyanate-containing compound and the other mixed component contains an isocyanate-reactive compound, preference is given to titanium, zirconium, bismuth, tin and / or iron-containing catalysts. Particularly preferred in this case are dialkyltin dicarboxylates and bismuth carboxylates.
  • the outlet opening can be closed with a simple, space-saving closure, for example a screw cap.
  • a valve or a separate outlet nozzle when connecting the multi-chamber container, for example with a spray gun, to ensure a controlled discharge of the mixture.
  • the multi-chamber container has a recess for receiving an outlet valve, wherein the outlet valve is connectable to the outlet opening.
  • the outlet nozzle is held in this recess via a clamping, ie non-positively. This avoids that the outlet nozzle gets lost in the storage phase.
  • the piercing element in order to achieve that a complete emptying of a chamber takes place after piercing the pierceable separating layer, the piercing element, as already mentioned, can be shaped in various ways. Preferred are cylindrical rod-shaped forms.
  • the first chamber or the at least one further chamber has a guide for the piercing element. It is understood that the guide is adapted to the respective geometry of the major impact element, in order to allow the most precise and preferably axial puncturing movement.
  • the piercing element is supported on a curved support surface, wherein the curved support surface merges upon application of force from a first position to a second position, such that the piercing element in the transition from the first to the second position from a first position is displaced to a second position, wherein the piercing element pierces the pierceable separating layer.
  • a particularly precise piercing of the separating layer is made possible and at the same time limits the movement of the piercing element in such a way that, if the force applied to the piercing element is inadvertently too high, no damage is caused to the multi-chambered container.
  • the arched supporting surface only passes from the first position to the second position when force is applied above a defined threshold.
  • the first and / or the at least one further chamber has a closable opening for the introduction of a solvent.
  • One of the openings may be identical to the outlet opening.
  • Another aspect of the present invention relates to a system for applying a Lackb es chichtung or an adhesive comprising a multi-chamber container for storing and mixing a multi-component liquid coating or adhesive system according to one of claims 1 to 12 and a releasably connectable to the multi-chamber container application unit in particular a spray gun ,
  • the system is comparatively simple and allows intensive mixing of the components of the mixture, supported solely by shaking the container. Incidentally, the advantages mentioned above in connection with the multi-chamber container apply accordingly.
  • inventive method can be carried out easily and inexpensively.
  • advantages mentioned above in connection with the multi-chamber container also apply to the method.
  • advantages mentioned in connection with the method according to the invention apply mutatis mutandis to the multi-chamber container.
  • Coating materials which are provided according to the invention are coating materials, in particular paint and adhesives, in which it is advantageous to store two or more components separately during transport and storage and to mix them only shortly before application.
  • coating materials in which the two components have complementary chemical groups examples which may be mentioned are -NCO and - ⁇ H, -SH and / or -NH, furthermore epoxide and amine, furthermore acceptor and donor compounds for Michael additions.
  • the individual mixing components can additionally still contain catalysts for the reaction of the complementary groups.
  • polymerizable chemical groups may be present in one component while corresponding initiators or activators are included in the other component.
  • vinylic groups such as acrylates or methacrylates may be present in one component and peroxides in the other component.
  • the multi-chamber container according to the invention is advantageous in particular for mixing components of low viscosity.
  • the mixing components have a viscosity below 10,000 mPas, more preferably below 2,000 mPas and most preferably below 250 mPas.
  • the information on viscosity refers to measurements according to DIN EN ISO 3219 / A3 at 23 ° C and a shear rate of 100 s measured with a device Physica MCR 51 Rheometer of the company. Anton Paar Germany GmbH (DE).
  • the viscosity of the two mixing components should therefore not be more than 500%, preferably 150%, particularly preferably not 50% above the other component.
  • the volume ratio between the first mixing component in the first chamber and the one further mixing component in the at least one further chamber is 1: 1 to 9: 1, preferably 1: 1 to 5: 1.
  • FIG. 1 shows a multi-chamber container for storing and mixing a multi-component liquid coating or adhesive system in perspective view
  • FIG. 2 shows the multi-chamber container of FIG. 1 in a transparent embodiment in a perspective view
  • FIG. 3 shows the multi-chamber container of FIG. 2 in an exploded view
  • FIG. 4 shows the multi-chamber container of FIG. 2 in a lateral longitudinal section
  • FIG. 5 shows the multi-chamber container of FIG. 2 in a perspective longitudinal section
  • FIG. 6a-c the mixing of a two-component paint system in a multi-chamber container according to FIG. 1 or 2
  • Fig. 7 shows the multi-chamber container of Fig. 1 in a perspective view with a
  • Fig. 8 shows the multi-chamber container of Fig. 1 in a perspective view with a
  • FIG. 9a, b the connection of a multi-chamber container of FIG. 1 with a
  • Fig. 1 shows a multi-chamber container 1 * for storing and mixing a multi-component liquid coating or adhesive system M in a perspective view.
  • the multi-chamber container 1 * comprises an outer container la * with a slightly conically shaped outer wall lb *, the underside passes into a highly funnel-shaped wall section lc *.
  • the M ehrhuntb e financialer 1 * on a lower side outlet opening ld *, which is closed in the present case with a screw le *.
  • Fig. 2 shows the M ehrhuntb e digitizer 1 of FIG. 1 in a transparent embodiment in a perspective view.
  • the multi-chamber containers 1 *, 1 of FIGS. 1 and 2 do not differ further.
  • the multichamber container 1 comprises a first chamber 10 for a first mixture component, for example the binder B of a 2K polyurethane varnish.
  • the M ehrhuntb e knowledgeer 1 comprises a second chamber 20 for a second mixture component, for example, the hardener H of the 2K polyurethane lacquer.
  • the first chamber 10 and the second chamber 20 are separated by a partition wall 30 liquid-tight from each other.
  • the partition wall 30 comprises a pierceable separating layer 40, which is formed in the partition wall 30 over part of its area.
  • the multi-chamber container 1 comprises a piercing member 50 for piercing the pierceable separating layer 40. This has the function of piercing the separating layer 40 in operation such that the mixture components B, H in either the first or the second chamber 10, 20, in the present embodiment in the first chamber 10, mix.
  • the first chamber 10 is presently formed by the outer container la of the multi-chamber container 1, while the second chamber 20 is formed as a cup-shaped insert in the outer container la.
  • the partition wall 30 is provided with the pierceable separating layer 40 by the Bottom of the cup-shaped insert of the second chamber 20 is formed.
  • the partition wall 30 is slightly curved or conically shaped. This facilitates a complete leakage of the mixture component H contained in the second chamber 20.
  • the separating layer 40 is part of the area - and in the present case also centrally - arranged in the bottom of the cup-shaped insert forming partition wall 30.
  • the second chamber 20 also has a centrally disposed in the second chamber 20, two axially aligned slots 22 comprehensive cylindrical guide 21, in which the piercing element 50 is guided, as will be described below.
  • the piercing element 50 has a substantially cylindrical shape which is adapted to the cylindrical guide 21 as part of the second chamber 20 designed as a cup-shaped insert.
  • the piercing element 50 is hollow on the inside and has a first end opening 53, a second end opening 54 provided opposite the first end opening 53, and outside slots 51 on the outside.
  • the front-side opening 53 is surrounded by a cutting edge 52, with which the separating layer 40 can be safely and precisely punctured in the axial direction of the piercing element 50 in the direction of the separating layer 40.
  • a solvent may be added to the mixture component FI of the second chamber 20, if necessary.
  • the opening 54 can also be used to add a solvent for the mixture M produced.
  • the second end opening 54 can be closed by a closure 55, for example a screw cap.
  • the multi-chamber container 1 has a second cup-shaped or bowl-shaped insert 60, which is arranged above the second chamber 20 in the assembled state of the multi-chamber container 1.
  • This insert 60 has an inwardly curved base surface 61 and a further central cylindrical guide 62 for the piercing element 50.
  • the multi-chamber container 1 is closed at the top by means of a cover 63, for example in the form of a film.
  • the piercing element 50 is supported by the closure 55 on the arched base surface 61, which merges from a first position to a second position when a force is applied above a pressure threshold.
  • the puncturing element 50 is displaced from a first position to a second position and punctures the puncturable separating layer.
  • the axial displacement of the piercing element 50 is limited.
  • the mixing process will be explained below.
  • the first chamber 10 is partially filled with a first mixture component B, in the present case the binder of a 2K polyurethane varnish, while the second chamber 20 is present in the form of a cup-shaped insert in the ratio correct ratio to the first mixture component with a second mixture component H the hardener of the 2K polyurethane varnish is filled.
  • the piercing elements 50 is in its starting position, in which the cutting edge 52 is located immediately above the central pierceable separating layer 40 relative to the separating surface 30 and the elongated holes 51 of the piercing element 50 are axially offset from the elongated tubes 22 of the cylindrical guide 21 ,
  • the piercing element 50 is closed at its stims hurry opening 54 with a closure 55, the top of which simultaneously serves as B etuschists surface for the piercing element 50.
  • the piercing element is moved axially in the direction of the separating layer 40, wherein the cutting edge 52 pierces the separating layer precisely.
  • the axial movement is limited in that the curved surface 61 of the second cup-shaped insert 60 preferably by means of a snap movement from the rest position in which the curved surface 61 relative to the second cup-shaped insert 60 is curved inward (Fig. 6a), in an operating position in which the curved surface 61 is curved outwards (FIG. 6b).
  • the elongated holes 51 of the piercing element 50 and the elongated holes 22 of the cylindrical guide 21 begin to be aligned, so that a fluid-conducting connection between the second chamber 20 and the inner volume of the hollow piercing member 50 is formed, as seen in Fig. 6b, the second Mixing component H flows into the inner volume of the piercing element 50.
  • a fluid connection between the inner volume piercing element 50 and the first chamber 10 is also made so that the second mixture component H flows into the first chamber 10 and communicates with the first mixture component B mixed.
  • the mixing effect can be intensified by appropriate shaking of the multi-chamber container 1.
  • Fig. 6c the multi-chamber container 1 is finally shown in the first chamber 10 with the mixture M consisting of binder B and hardener H, which react with each other to produce the 2-component polyurethane paint.
  • the second chamber 20 is completely emptied, which is favored by the slightly conical shape of the partition wall 30.
  • Fig. 7 shows the multi-chamber container of Fig. 1 in a perspective view with a separate, alsschubbaren outlet nozzle.
  • the separate, screw-on outlet nozzle 70 comprises an annular catalyst capsule containing a catalyst material.
  • FIG. 9a and 9b show the connection of a multi-chamber container according to FIG. 1 with a spray gun S.
  • the spray gun S may be of conventional design and be operated with compressed air.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Mehrkammerbehälter (1, 1*) zum Aufbewahren und Mischen eines mehrkomponentigen flüssigen Beschichtungs- oder Klebesystems (M) mit einer ersten Kammer (10) für eine erste Mischungskomponente (B) und wenigstens einer weiteren Kammer (20) für eine weitere Mischungskomponente (H), wobei die erste Kammer (10) und die wenigstens eine weitere Kammer (20) durch wenigstens eine Trennwand (30) flüssigkeitsdicht voneinander abgetrennt sind, wobei die Trennwand (30) eine durchstoßbare Trennschicht (40) umfasst, und mit wenigstens einem Durchstoßelement (50) zum Durchstoßen der durchstoßbaren Trennschicht (40), derart, dass die erste und die eine weitere Mischungskomponente (B, H ) sich in der ersten oder der wenigstens einen weiteren Kammer (10, 20) vermischen. Der erfindungsgemäße Mehrkammerbehälter (1, 1*) ist dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine weitere Kammer (20) koaxial zu der ersten Kammer (10) angeordnet ist, wobei die Trennschicht (40) teilflächig in der Trennwand (30) ausgebildet ist, wobei das Durchstoßelement (50) hohl, insbesondere zylindrisch hohl, ausgebildet ist und wenigstens zwei längsversetzte Öffnungen (51) aufweist zur Einleitung einer der ersten oder der weiteren Mischungskomponente (B, H) in die Kammer (10, 20) der jeweils anderen Mischungskomponente (H, B).

Description

Mehrkammerbehälter zum Aufbewahren und Mischen eines mehrkomponentigen flüssigen
Beschichtungs- oder Klebesvstems
Die Erfindung betrifft einen Mehrkammerbehälter zum Aufbewahren und Mischen eines mehrkomponentigen flüssigen Beschichtungs- oder Klebesystems mit einer ersten Kammer für eine erste Mischungskomponente und wenigstens einer weiteren Kammer für eine weitere Mischungskomponente, wobei die erste Kammer und die wenigstens eine weitere Kammer durch wenigstens eine Trennwand flüssigkeitsdicht voneinander abgetrennt sind, wobei die wenigstens eine Trennwand eine durchstoßbare Trennschicht umfasst, und mit einem Durchstoßelement zum Durchstoßen der durchstoßbaren Trennschicht, derart, dass die erste und die eine weitere Mischungskomponente sich in der ersten oder wenigstens einen weiteren Kammer vermischen. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein System zur Ausbringung einer Beschichtung oder eines Klebstoffes sowie ein Verfahren zum Mischen eines mehrkomponentigen flüssigen Beschichtungs- oder Klebesystems.
Mehrkammerbehälter der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt. Sie werden beispielsweise zusammen mit Lacksprühpi stol en für Autoreparaturlacke eingesetzt. Bei einkomponentigen Lacken werden diese einfach in einen becherartigen Behälter gefüllt oder in diesem bereit gestellt, welcher auf die Lacksprühpistole aufgesetzt wird. Kommen zweikomponentige Lacksysteme zum Einsatz müssen die Komponenten vor der Ausbringung durch die Sprühpistole zunächst gemischt werden. In der Regel erfolgt dies manuell. Als besonders zweckmäßig erweisen sich solche Systeme, bei denen beide Komponenten getrennt voneinander in unterschiedlichen Kammern eines auf die Lacksprühpistole aufschraubbaren Bechers gelagert werden. Dabei wird die Trennwand zwischen den Kammern zum Zwecke der Mischung der Komponenten vor dem Lackiervorgang zerstört, so dass die Komponenten ineinander fließen und sich vermischen. Das Gemisch kann dann unmittelbar im Anschluss daran mittels der Sprühpistole ausgebracht werden.
Typische zweikomponentige Lacksysteme umfassen ein Bindemittel als erste Komponente und einen Härter als zweite Komponente. Beispiele für solche Lacksysteme sind Polyurethanlacke mit einer isocyanathaltigen und einer isocyanatreaktiven, z.B. hydroxyhaltigen, Komponente, sowie Epoxidlacke mit einer epoxyhaltigen und einer epoxyreaktiven, z.B. aminischen, Komponente.
Ein gattungsgemäßes M ehrkammer System der vorstehend beschriebenen Art ist aus der US2009/0188987 Al bekannt. Hierbei sind zwei (in einem Ausführungsbeispiel auch drei) Kammern in einem gemeinsamen becherartigen Behälter übereinander angeordnet und durch eine Trennfolie räumlich voneinander getrennt. Zur Vermischung der Lackkomponenten wird die Trennfolie mittels eines Doms durchstoßen, so dass sich die Lackkomponenten in der unteren Kammer miteinander vermischen. In der Praxis hat sich bei diesem Prinzip als nachteilig herausgestellt, dass die Folienbarriere aufgrund ihrer Flexibilität beim Durchstoßen ein recht Undefiniertes Verhalten zeigt, so dass ein definierte Zerstörung der Barriere oftmals nicht in der gewünschten Form gelingt.
Ein weiterer Mehrkammerbehälter zum Aufbewahren und Mischen eines mehrkomponentigen flüssigen Beschichtungs- oder Klebesystems ist aus der W02010/084140 Al bekannt. Der in dieser Druckschrift offenbarte Mehrkammerbehälter umfasst einen flexiblen Beutel aus einem flüssigkeitsdichten Material, welcher von einem gelenkigen Rahmen aufgespannt wird. Durch das mittig angeordnete Gelenk kann der Beutel in zwei getrennte Teilvolumina unterteilt werden, in welche die zwei Mischungskomponenten einfüllbar sind. Zum Mischen der Komponenten wird der Rahmen gestreckt, so dass die Flüssigkeiten ineinander laufen und sich mischen können. Anschließend kann die Mischung über ein randständiges Ventil ausgebracht und beispielsweise in eine Sprühpistole eingeleitet werden. Durch den flexiblen Aufbau hat diese Variante eines Mehrkammerbehälters zwar Vorteile im Bereich der Abfallentsorgung, weist aber insgesamt eine zu hohe mechanische Empfindlichkeit auf. Ferner ist die räumliche Trennung der Mischungskomponenten zum Zwecke einer möglichst langen Lagerbarkeit nicht optimal. Weiterhin sind die Wandstärken der flexiblen B eutelmaterialien eher gering, so dass für lösemittelhaltige Lacksysteme mit einer signifikanten Quellung oder gar Instabilität gerechnet werden muss. Werden hingegen Folienverbünde mit einer Metallfolie beispielsweise einer Aluminiumfolie verwendet, um Quellen zu verhindern, kann der Anwender die Lackmaterialien vor der Verwendung nicht optisch auf ihren einwandfreien Zustand kontrollieren.
Ausgehend von dem vorstehend diskutierten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Mehrkammerbehälter zum Aufbewahren und Mischen eines mehrkomponentigen flüssigen Beschichtungs- oder Klebesystems bereitzustellen, mit welchem einerseits eine sichere Lagerung der Mi s chkomponent en sowie andererseits ein einfach und sicher durchführbarer Mischvorgang möglich ist und der ferner ein einfaches Ausbringen der Mischung erlaubt.
Die Aufgabe wird erfmdungsgemäß mit einem Mehrkammerbehälter zum Aufbewahren und Mischen eines mehrkomponentigen flüssigen Beschichtungs- oder Klebesystems nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 dadurch gelöst, dass die wenigstens eine weitere Kammer koaxial in dem äußeren Behälter angeordnet ist, wobei die Trennschicht teilflächig in der Trennwand ausgebildet ist, wobei das Durchstoßelement hohl, insbesondere zylindrisch hohl, ausgebildet ist und wenigstens zwei längs versetzte Öffnungen aufweist zur Einleitung einer der ersten oder der weiteren Mischungskomponente in die Kammer der jeweils anderen Mischungskomponente.
Erfindungsgemäß umfasst der Mehrkammerbehälter eine erste Kammer für eine erste Mischungskomponente und wenigstens eine weitere Kammer für eine weitere Mischungskomponente auf, wobei die erste Kammer und die wenigstens eine weitere Kammer durch ein Trennwand flüssigkeitsdicht voneinander abgetrennt sind. Die Anzahl der Kammern ist demnach nicht beschränkt, so dass der erfindungsgemäße Mehrkammerbehälter auch für flüssige Beschichtungs- oder Klebesysteme mit mehr als beispielsweise zwei Komponenten geeignet ist.
Der besondere Vorteil des erfindungsgemäß en Mehrkammerbehälters liegt in einer sicheren Aufbewahrung der einzelnen Mischungskomponenten, ohne dass die Gefahr besteht, dass bei unsachgemäßer Handhabung des Mehrkammerbehälters Teile der Mischungskomponenten ineinander fließen können. Dies wird durch die zwischen der ersten und der wenigstens einen weiteren Kammer vorgesehene Trennwand sichergestellt. Andererseits gewährleistet das mit der durchstoßbaren Trennschicht zusammenwirkende Durchstoßelement die Herstellung einer definierten flüssigkeitsleitenden Verbindung zwischen den Kammern, so dass eine intensive Vermischung der Mischungskomponenten möglich ist. Dadurch, dass die durchstoßbare Trennschicht teilflächig in der Trennwand ausgebildet ist, ist sichergestellt, dass jederzeit ein definiertes Durchstoßen der Trennwand erfolgen kann, da aufgrund der begrenzten Ausdehnung der Trennfläche innerhalb der Trennwand ein unerwünschtes Nachfedem der Trennfläche beim Durchstoßen mittels des Durchstoßelements vermieden wird. Eine teilflächige Trennwand hat weiterhin den Vorteil, dass sie nur geringer mechanischer Belastung beim Bewegen des Mehrkammerbehälters ausgesetzt ist. So sind die beim Schütteln des mit Flüssigkeit gefüllten Behälters auf die Trennwand einwirkenden Kräfte umso größer, je größer die durchstoßbare und damit inhärent mechanisch labile Trennschicht ist. Um ein unbeabsichtigtes Vermischen durch Erschütterungen beispielsweise beim Transport der Behälter zu verhindern, ist daher eine kleinere, nicht vollflächige Trennschicht von Vorteil.
Die Trennschicht wird bevorzugt durch ein Folienmaterial gebildet, welches einerseits haltbar und hinreichend widerstandsfähig gegen unbeabsichtigte Druckbeaufschlagung sowie die jeweils verwendeten Chemikalien ist, andererseits jedoch leicht und präzise durch das Durchstoßelement durchstoßen werden kann. Geeignete Folienmaterialien sind Metallfolien wie z.B. Aluminiumfolien, Kunststofffolien aus ABS, CA, COC, CTA, E/P, ETFE, FEP, PA, PAEK, PAN, PBT, PC, PCCE, PCO, PCT, PDCPD, PE (PE-C, PE-HD, PE-LD, PE-LLD, PE-MD, PE-UHMW, PE-ULD), PEC, PEEK, PESTUR, PESU, PET, PEUR, PHB, PI, POM, PP, PS, PTT, PUR, PVC, PVDF (Kurzbezeichnungen nach DIN EN ISO 1043-1 :2012-03). Weiterhin sind Verbundfolien aus Metall und Kunststoff bevorzugt geeignet. Diese kombinieren Eigenschaften wie Verhindern von Diffusion zwischen den Mischungskomponenten der einzelnen Kammern, Siegelfähigkeit, um entsprechende Folienmaterialen dicht mit dem Material des Kammerbehälters zu verbinden, sowie mechanische Festigkeit gegen Beanspruchung durch Flüssigkeitsbewegungen in den Kammern bei Transport des Behälters und einfache Durchstoßbarkeit. Entsprechende Folienverbünde sind z.B. aus dem V erpackungsbereich für beispielsweise Lebensmittel bekannt.
Erfindungsgemäß ist ferner vorgesehen, dass die wenigstens eine weitere Kammer koaxial zu der ersten Kammer angeordnet ist. Durch diese koaxiale Anordnung ist sichergestellt, dass beispielsweise bei der Benutzung des erfindungsgemäßen Mehrkammerbehälters zusammen mit einer Ausbringungseinheit für das mehrkomponentige flüssige Beschichtungs- oder Klebesystem, insbesondere einer Farbsprühpistole, vor dem Mischen keine störenden Kippmomente entstehen. Ferner lassen sich koaxiale Anordnungen durch besonders einfache konstruktive Ausgestaltungen realisieren.
In diesem Zusammenhang ist nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die erste Kammer durch einen äußeren Behälter ausgebildet ist, wobei die wenigstens eine weitere Kammer in dem äußeren Behälter als becher- oder schalenförmiger Einsatz ausgebildet ist. Hierdurch wird auch der konstruktive und fertigungstechnische Aufwand reduziert, indem der Mehrkammerbehälter durch vergleichsweise wenige Elemente gebildet wird, die sich ohne Aufwand manuell oder maschinell zusammensetzen lassen.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung beträgt das relative Volumenverhältnis der ersten Kammer für die erste Mischungskomponente zur wenigstens einen weiteren Kammer für die weitere Mischungskomponente(n) 1 :1 bis 9: 1, bevorzugt 1 : 1 bis 5:1. Dies berücksichtigt die üblichen miteinander zu mischenden Volumina bei der Bereitstellung und Verarbeitung gängiger flüssiger Beschichtungs- oder Klebesysteme.
Erfindungsgemäß ist ferner vorgesehen, dass das Durchstoßelement hohl, insbesondere zylindrisch hohl, ausgebildet ist und wenigstens zwei längsversetzte Öffnungen aufweist zur Einleitung einer der ersten oder der weiteren Mischungskomponente in die Kammer der jeweils anderen Mischungskomponente. Hierdurch ist es somit nicht erforderlich, dass die Trennschicht auch in der Umgebung des Durchstoßelements (unkontrolliert) zerstört wird, um ein Mischen der Mischungskomponenten zu ermöglichen, indem eine der Mischungskomponenten gleichsam am Durchstoßelement vorbei in die jeweils andere Kammer fließt. Vielmehr kann der Mischungsprozess, insbesondere die Mischungsgeschwindigkeit beispielsweise quantitativ durch die Größe der Öffnungen und die Innenabmessungen des Durchstoßelements präzise beeinflusst werden. Sinnvollerweise ist zumindest eine der beiden zueinander längsversetzten Öffnungen in der Stirnfläche des Durchstoßelements, insbesondere im Bereich einer Schneide, angeordnet.
Das Durchstoßelement kann aus unterschiedlichen Materialien gefertigt sein und ebenso unterschiedliche Geometrien aufweisen. Bevorzugt ist das Durchstoßelement stift- oder stab förmig ausgebildet und weist eine geschärfte Spitze oder umlaufende Schneidkante auf, die ein einfaches und sicheres Durchstoßen der Trennschicht ermöglicht. Die Geometrie des Durchstoßelements soll dabei derart gestaltet sein, dass unabhängig von der vertikalen Position des Durchstoßelements während und nach dem Durchstoßen eine restlose Entleerung der Flüssigkeit aus der oberen Kammer gewährleistet ist und die Austrittsöffnung nicht blockiert wird.
Wie erwähnt, kann der erfindungsgemäße Mehrkammerbehälter mehr als zwei Kammern umfassen. Bei mehr als zwei Mischungskomponenten, beispielsweise drei Mischungskomponenten, kann die Trennwand zwischen den Kammern derart ausgestaltet sein, dass die erste Kammer über eine gemeinsame Trennwand von der zweiten und dritten Kammer abgetrennt ist, wobei ein erster T r ennwandab s chnitt die erste Kammer von der zweiten Kammer abtrennt und ein zweiter Trennwand die erste Kammer von der dritten Kammer abtrennt. In diesem Fall weist jeder T r ennwandab s chnitt eine bezogen auf den jeweiligen T rennwandabs chnitt teilflächig ausgebildete durchstoßbare Trennschicht auf, die jeweils mit einem Durchstoßelement durchstoßbar ausgebildet ist. Dabei kann für die zweite und die dritte Kammer jeweils ein Durchstoßelement vorgesehen sein, welches den jeweiligen T rennwandab s chnitt bei Betätigung durchstößt, so dass sich im Ergebnis die Komponenten bevorzugt in der ersten Kammer vermischen.
Ebenso kann nach einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass wiederum bei drei Mischungskomponenten und drei Kammern eine Kammer zwischen den beiden anderen Kammern in der Weise angeordnet ist, dass beispielsweise die erste von der zweiten Kammer durch eine erste Trennwand abgetrennt ist und die zweite von der dritten Kammer durch eine zweite Trennwand abgetrennt ist. Jeder der beiden Trennwände weist erfindungsgemäß jeweils eine teilflächig ausgebildete Trennschicht auf. Liegen die beiden Trennwände in der Flucht zueinander, können die Trennschichten beider Trennwände bevorzugt durch ein einziges Durchstoßelement nacheinander durchstoßen werden.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die sich teilflächig über die Trennwand erstreckende Trennschicht zentral in der Trennwand angeordnet. Bevorzugt ist dabei die die Trennschicht umgebende Trennwand konisch ausgebildet. Hierdurch wird schwerkraftbedingt ein Auslaufen der einen Mischungskomponente in die andere Kammer und dort das Mischen der beiden Mischungskomponenten nach erfolgtem Durchstoßen der Trennschicht erleichtert. Um ein schnelles und vollständiges Abfließen der einen Mis chungskomponente zu ermöglichen, beträgt der halbe Öffnungswinkel des Konus zur Längsachse des Mehrkammerbehälters bevorzugt nicht mehr als 85°, bevorzugt nicht mehr als 80°.
Als Material zur Herstellung der Mehrkammerbehälter und der ersten Kammer und/oder der wenigstens einen weiteren Kammer kommen Kunststoffe, Metalle, Glas, Keramik sowie Verbundmaterialien sowie beschichtete Materialien sowie Kombinationen der vorgenannten Materialen zum Einsatz. Ihre Auswahl richtet sich nach den Anforderungen, die sich durch die Material eigenschaften der Mischkomponenten ergeben, sowie aus dem zu erwarteten mechanischen Beanspruchungsprofil (beispielsweise Benutzung in einer Lackierwerkstatt), In jedem Fall dürfen sich die Mischkomponenten durch den Kontakt mit dem Material oder den Materialien weder derart verändern, dass diese unbrauchbar werden, noch dürfen die Mischkomponenten selbst das oder die Materialien verändern, so dass diese ihre Funktion als Verpackung für die Mischkomponenten nicht erfüllen können. Die Auswahl der Materialien erfolgt daher nach einfachen Tests, indem Mischkomponenten in Verpackungen aus dem jeweiligen Material gelagert werden und regelmäßig Material und Mischkomponente überprüft werden, Bevorzugt ist Kunststoff als Material, insbesondere PA, PBT, PE (PE-C, PE-HD, PE-LD, PE-LLD, PE-MD, PE-UHMW, PE-ULD), PET (Kurzbezeichnungen nach DIN EN ISO 1043-1 :2012-03). Um die Beständigkeit der Kammermaterialien gegen beispielsweise lösemittelhaltige Mischkomponenten zu erhöhen, kann es zweckmäßig sein, die Kunststoffe mindestens an den Flächen, die in Kontakt mit den Mischkomponenten stehen, mit entsprechend beständigen Beschichtungen zu versehen.
Bevorzugt sind der Mehrkammerbehälter und die erste Kammer und/oder die wenigstens eine weitere Kammer aus einem transparenten oder transluzenten Material gebildet. Hierdurch kann auf einfache Weise der jeweilige Füllstand der Mi s chkomponenten in den Kammern ermittelt werden. Ferner kann das Durchstoßen der Trennschicht beobachtet und beispielsweise durch Schütteln des Mehrkammerbehälters unterstützt werden.
Um die aus den Mischungskomponenten gebildete Mischung aus dem Mehrkammerbehälter auszutragen und beispielsweise in eine Sprühpistole zu leiten, weist der Mehrkammerbehälter bevorzugt eine verschließbare Auslauföffnung auf. Ist entsprechend dem Vorstehenden die erste Kammer durch einen äußeren Behälter ausgebildet, wobei die wenigstens eine weitere Kammer in dem äußeren Behälter als becherförmiger Einsatz ausgebildet ist, so ist die Auslauföffnung bevorzugt in dem die erste Kammer ausbildenden äußeren Behälter vorgesehen. Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass an der Auslauföffnung eine Kataly satorkap s el enthaltend ein Katalysatormaterial angeordnet ist, derart, dass die aus der ersten und der weiteren Mischungskomponente gebildete Mischung beim Ausströmen mit dem Katalysatormaterial in Kontakt kommt. Beispielsweise kann die aus den Mischungskomponenten gebildete Mischung eine vergleichsweise lange Verarbeitungszeit (Topfzeit) aufweisen, so dass eine Verarbeitung nicht unmittelbar nach dem Mischungsvorgang erfolgen muss, was in Abhängigkeit von der jeweiligen Anwendung einen Vorteil darstellt. Sobald die Mischung dann mit dem in der Katalysatorkapsel enthaltenen Katalysatormaterial in Kontakt kommt erfolgt eine beschleunigte chemische Reaktion (Vernetzung), durch welche die V erarb eitungsz eit verkürzt wird, so dass beispielsweise bei einem sich unmittelbar daran anschließenden Ausbringen der Mischung eine schnelle Aushärtung auf einer Oberfläche erfolgt.
Dazu kann das Katalysatormaterial in der Form eines Katalysatorbettes gestaltet sein, welches einen auf einem Substrat reversibel sorbierten Katalysator enthält. Als Katalysatorbett wird hierbei ein definiertes Volumen angesehen, welches Substrat und Katalysator enthält, wobei der Katalysator das Substrat nicht verlassen kann (beispielsweise durch Verwendung von Siebeinsätzen). Es ist erfmdungsgemäß vorgesehen, dass der Katalysator reversibel auf dem Substrat sorbiert ist.
Hierbei kann sowohl eine Adsorption als auch eine Absorption in Frage kommen. Die Sorption kann dadurch erfolgen, dass das Substrat mit einer Lösung des Katalysators getränkt wird und anschließend das Lösungsmittel verdampft wird. Dass die Sorption reversibel ist, bedeutet, dass ein sorbiert er Katalysator auch wieder an eine flüssige Phase in einer zur Katalyse der Reaktion wirksamen Menge abgegeben werden kann. Daher ist es auch bevorzugt, dass das Substrat nicht Graphit oder Aktivkohle ist.
Geeignete Substrate können feste Katalysatoren und Katalysatorträger, wie sie aus der heterogenen Katalyse bekannt sind, sein. Hierunter fallen auch Zeolithe/Molekularsiebe wie Zeolith A und Zeolith X und sonstige poröse Keramiken. Beispiele für geeignete Katalysatoren richten sich nach der Art der Mischkomponenten. Soll beispielsweise eine Polyurethanreaktion katalysiert werden, da eine Mischkomponenten eine isocyanathaltige und die andere Mischkomponenten eine isocyanatreaktive Verbindungen enthält, so sind Titan-, Zirkonium-, Bismut-, Zinn- und/oder eisenhaltige Katalysatoren bevorzugt. Besonders bevorzugt sind in diesem Fall Dialkylzinndicarboxylate und Bismutcarboxylate. Die Auslauföffnung kann mit einem einfachen, platzsparenden Verschluss, beispielsweise einem Schraubverschluss, verschlossen sein. Es kann allerdings erforderlich sein, bei Verbindung des Mehrkammerbehälters beispielsweise mit einer Sprühpistole ein Ventil oder eine separate Auslaufdüse vorzusehen, um ein kontrolliertes Ausbringen der Mischung sicherzustellen. Hierzu kann nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass der Mehrkammerbehälter eine Ausnehmung zur Aufnahme eines Auslaufventils aufweist, wobei das AuslaufVentils mit der Auslauföffnung verbindbar ist. Handelt es sich bei dem Mehrkammerbehälter beispielsweise um ein spritzgegossenes Teil, so kann eine an die Geometrie des Auslaufventils angepasste Form der Ausnehmung ohne weiteres vorgesehen sein. Bevorzugt wird die Auslaufdüse in diese Ausnehmung über eine Klemmung, d.h. kraftschlüssig, gehalten. Hierdurch wird vermieden, dass die Auslaufdüse in der Phase der Lagerung abhandenkommt.
Um zu erreichen, dass eine restlose Entleerung der einen Kammer nach Durchstoßung der durchstoßbaren Trennschicht statt findet, kann das Durchstoßelement, wie bereits erwähnt, auf verschiedene Weise geformt sein. Bevorzugt sind zylindrische stab förmige Formen. Um ein präzises Durchstoßen der Trennschicht sicherzustellen, ist nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die erste Kammer oder die wenigstens eine weitere Kammer eine Führung für das Durchstoßelement aufweist. Es versteht sich, dass die Führung auf die jeweilige Geometrie des Dur chstoß el ements angepasst ist, um eine möglichst präzise bevorzugt axiale Durchstoßbewegung zu ermöglichen.
Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Durchstoßelement auf einer gewölbten Stützfläche abgestützt, wobei die gewölbte Stützfläche bei Kraftbeaufschlagung aus einer ersten Lage in eine zweite Lage übergeht, derart, dass das Durchstoßelement beim Übergang von der ersten in die zweite Lage aus einer ersten Position in eine zweite Position verlagert wird, wobei das Durchstoßelement dabei die durchstoßbare Trennschicht durchstößt. Hierdurch wird ein besonders präzises Durchstoßen der Trennschicht ermöglicht und gleichzeitig die Bewegung des Durchstoßelements derart begrenzt, dass bei versehentlich zu hoher Kraftbeaufschlagung des Durchstoßelements keine Beschädigung des Mehrkammerb ehälters erfolgt. Bevorzugt geht dabei die gewölbte Stützfläche erst bei Kraftbeaufschlagung oberhalb einer definierten Schwelle aus der ersten Lage in die zweite Lage über.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann weiterhin vorgesehen sein, dass die erste und/oder die wenigstens eine weitere Kammer eine verschließbare Öffnung zur Einleitung eines Lösungsmittels aufweist. Eine der Öffnungen kann dabei mit der Auslauföffnung identisch sein. Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein System zur Ausbringung einer Lackb es chichtung oder eines Klebstoffes umfassend einen Mehrkammerbehälter zum Aufbewahren und Mischen eines mehrkomponentigen flüssigen Beschichtungs- oder Klebesystems nach einem der Ansprüche 1 bis 12 sowie einer mit dem Mehrkammerbehälter lösbar verbindbaren Ausbringungseinheit insbesondere eine Sprühpistole.
Das System ist vergleichsweise einfach aufgebaut und ermöglicht das intensive Mischen der Mischungskomponenten allein unterstützt durch Schütteln des Behälters. Im Übrigen gelten die vorstehend im Zusammenhang mit dem Mehrkammerbehälter genannten Vorteile entsprechend.
Verfahrensmäßig wird die eingangs genannte Aufgabe mit einem Verfahren zum Mischen eines mehrkomponentigen flüssigen Beschichtungs- oder Klebesystems in einem Mehrkammerbehälter nach einem der Ansprüche 1 bis 12, umfassend die folgenden V erfahrensschritte gelöst:
- Bereitstellen der ersten Mischungskomponente in der als äußerer Behälter ausgebildeten ersten Kammer,
- Bereitstellen der einen weiteren Mischungskomponente in der wenigstens einen weiteren
Kammer,
- Durchstoßen der von der Trennwand umfassten durchstoßbaren Trennschicht mittels des hohlen Durchstoßelementes, wobei die Trennschicht teilflächig in der Trennwand ausgebildet ist, wobei die erste Mischungskomponente oder die eine weitere Mischungskomponente durch das hohle Durchstoßelement in die Kammer der jeweils anderen Mischungskomponente eingeleitet wird, und
- Vermischen der ersten Mischungskomponente mit der einen weiteren Mischungskomponente, bevorzugt unterstützt durch Schütteln des Mehrkammerbehälters.
Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich einfach und kostengünstig durchführen. Im Übrigen gelten die vorstehend im Zusammenhang mit dem Mehrkammerbehälter genannten Vorteile auch für das Verfahren. Ebenso gelten die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren genannten Vorteile sinngemäß auch für den Mehrkammerbehälter.
Als erfindungsgemäß vorgesehene Mischungskomponenten kommen Beschichtungsmaterialien, insbesondere Lack und Klebstoffe zum Einsatz, bei denen es von Vorteil ist, zwei oder mehr Komponenten während Transport und Lagerung getrennt aufzubewahren und diese erst kurz vor der Applikation zu vermischen. Beispiele sind Beschichtungsmaterialien bei denen die beiden Komponenten zueinander komplementäre chemische Gruppen aufweisen. Beispielhaft erwähnt seien -NCO und -ΌH, -SH und/oder -NH, weiterhin Epoxid und Amin, weiterhin Akzeptor und Donorverbindungen für Michael-Additionen. Die einzelnen Mischkomponenten können zusätzlich noch Katalysatoren für die Reaktion der komplementären Gruppen enthalten. Alternativ können in der einen Komponente polymerisierbare chemische Gruppen vorhanden sein, während in der anderen Komponente entsprechende Initiatoren oder Aktivatoren enthalten sind. Beispielsweise können in der einen Komponente vinylische Gruppen wie Acrylate oder Methacrylate sowie in der anderen Komponente Peroxide enthalten sein. Der erfindungsgemäße Mehrkammerbehälter ist insbesondere für Mischkomponenten niedriger Viskosität von Vorteil. Insbesondere weisen die Mischkomponenten eine Viskosität unter 10.000 mPas, besonders bevorzugt unter 2.000 mPas und ganz besonders bevorzugt unter 250 mPas auf. Die Angaben zur Viskosität beziehen sich auf Messungen nach DIN EN ISO 3219/A3 bei 23 °C und einem Schergefälle von 100 s gemessen mit einen Gerät Physica MCR 51 Rheometer der Fa. Anton Paar Germany GmbH (DE).
Es ist weiterhin von Vorteil für die Vermischung, wenn die Viskosität der beiden Mischkomponenten nicht zu unterschiedlich ist. Die Viskosität der viskoseren Komponente soll daher nicht mehr als 500%, bevorzugt 150%, insbesondere bevorzugt nicht 50% über der anderen Komponente liegen.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung beträgtdas Volumenverhältnis zwischen der ersten Mischungskomponente in der ersten Kammer und der einen weiteren Mischungskomponente in der wenigstens einen weiteren Kammer 1 :1 bis 9:1, bevorzugt 1 : 1 bis 5:1.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Mehrkammerbehälter zum Aufbewahren und Mischen eines mehrkomponentigen flüssigen Beschichtungs- oder Klebesystems in perspektivischer Ansicht,
Fig. 2 den Mehrkammerbehälter der Fig. 1 in transparenter Ausführung in perspektivischer Ansicht,
Fig. 3 der Mehrkammerbehälter der Fig. 2 in einer Explosionsansicht,
Fig. 4 den Mehrkammerbehälter der Fig. 2 in seitlichem Längsschnitt,
Fig. 5 den Mehrkammerbehälter der Fig. 2 in perspektivischer Längs s chnittansicht, Fig. 6a-c das Mischen eines zweikomponentigen Lacksystems in einem Mehrkammerbehälter gemäß Fig. 1 oder 2,
Fig. 7 den Mehrkammerbehälter der Fig. 1 in perspektivischer Ansicht mit einem
Auslaufdüse,
Fig. 8 den Mehrkammerbehälter der Fig. 1 in perspektivischer Ansicht mit einem
Auslaufdüse mit integrierter Kataly satorkap s el und
Fig. 9a, b die Verbindung eines Mehrkammerbehälters gemäß Fig. 1 mit einer
Sprühpistole.
Fig. 1 zeigt einen Mehrkammerbehälter 1 * zum Aufbewahren und Mischen eines mehrkomponentigen flüssigen Beschichtungs- oder Klebesystems M in perspektivischer Ansicht. Der Mehrkammerbehälter 1 * umfasst einen äußeren Behälter la* mit einer leicht konisch geformten Außenwand lb*, die unters eitig in einen stark trichterförmig ausgebildeten Wandabschnitt lc* übergeht. An ihrem unteren Ende weist der M ehrkammerb ehälter 1* eine unterseitige Auslaufoffnung ld* auf, die vorliegend mit einem Schraubverschluss le* verschlossen ist.
Fig. 2 zeigt den M ehrkammerb ehälter 1 der Fig. 1 in einer transparenten Ausführung in perspektivischer Ansicht. Hinsichtlich der Form unterscheiden sich die Mehrkammerbehälter 1 *, 1 der Fig. 1 und 2 nicht weiter. Wie in Fig. 2 erkennbar, umfasst der Mehrkammerbehälter 1 eine erste Kammer 10 für eine erste Mischungskomponente, beispielsweise das Bindemittel B eines 2K- Polyurethanlackes. Ferner umfasst der M ehrkammerb ehälter 1 eine zweite Kammer 20 für eine zweite Mischungskomponente, beispielsweise den Härter H des 2K-Polyurethanlackes . Die erste Kammer 10 und die zweite Kammer 20 sind durch eine Trennwand 30 flüssigkeitsdicht voneinander abgetrennt. Dabei umfasst die Trennwand 30 eine durchstoßbare Trennschicht 40, die teilflächig in der Trennwand 30 ausgebildet ist. Weiterhin umfasst der Mehrkammerbehälter 1 ein Durchstoßelement 50 zum Durchstoßen der durchstoßbaren Trennschicht 40. Dieses hat die Funktion, bei Betätigung die Trennschicht 40 derart zu durchstoßen, dass sich die Mischungskomponenten B, H in entweder der ersten oder der zweiten Kammer 10, 20, bei der vorliegenden Ausführungsform in der ersten Kammer 10, vermischen.
Die erste Kammer 10 wird vorliegend durch den äußeren Behälter la des Mehrkammerbehälters 1 gebildet, während die zweite Kammer 20 als becherförmiger Einsatz in dem äußeren Behälter la ausgebildet ist. Ferner wird die Trennwand 30 mit der durchstoßbaren Trennschicht 40 durch den Boden des becherförmigen Einsatzes des zweiten Kammer 20 gebildet. Wie insbesondere in der Längsschnittansicht der Fig. 4 erkennbar, ist die Trennwand 30 leicht gewölbt bzw. konisch geformt. Dies erleichtert ein vollständige Auslaufen der in der zweiten Kammer 20 enthaltenen Mischungskomponente H. Wie erwähnt, ist die Trennschicht 40 teilflächig - und vorliegend auch zentral - in der den Boden des becherförmigen Einsatzes bildenden Trennwand 30 angeordnet. Die zweite Kammer 20 weist darüber hinaus noch eine zentral in der zweiten Kammer 20 angeordnete, zwei axial ausgerichtete Langlöcher 22 umfassende zylindrische Führung 21 auf, in der das Durchstoßelement 50 geführt wird, wie weiter unten noch beschrieben wird.
Wie insbesondere in der Explosionsdarstellung der Fig. 3 erkennbar, hat das Durchstoßelement 50 eine im Wesentlichen zylindrische Form, welche der zylindrischen Führung 21 als Teil der als becherförmiger Einsatz ausgestalteten zweiten Kammer 20 angepasst ist. Das Durchstoßelement 50 ist innen hohl ausgebildet und weist eine erste stimseitige Öffnung 53, eine gegenüber der ersten stimseitigen Öffnung 53 vorgesehene zweite stimseitige Öffnung 54 sowie außenseitige Langlöcher 51 auf. Die stimseitige Öffnung 53 ist von einer Schneidkante 52 umgeben, mit welcher die Trennschicht 40 bei axialer Bewegung des Durchstoßelements 50 in Richtung der Trennschicht 40 sicher und präzise durchstoßen werden kann. Mittels der zweiten stimseitigen Öffnung 54 kann der Mischungskomponente FI der zweiten Kammer 20 bei Bedarf beispielsweise noch ein Lösungsmittel zugegeben werden. Im durchstoßenen Zustand der Trennschicht 40 kann die Öffnung 54 auch zur Zugabe eines Lösungsmittels für die hergestellte Mischung M verwendet werden. Schließlich kann die zweite stimseitige Öffnung 54 durch einen Verschluss 55, beispielsweise einen Schraubverschluss, verschlossen werden.
Wie in den Fig. 2 bis 6 erkennbar, weist der Mehrkammerbehälter 1 einen zweiten becher- oder schalenförmigen Einsatz 60 auf, welcher im zusammengebauten Zustand des Mehrkammerbehälters 1 oberhalb der zweiten Kammer 20 angeordnet ist. Dieser Einsatz 60 weist eine nach innen gewölbte Grundfläche 61 sowie eine weitere zentrale zylindrische Führung 62 für das Durchstoßelement 50 auf. Gemäß der Längs s chnittansi cht der Fig. 4 ist der Mehrkammerbehälter 1 nach oben mittels eines Deckels 63, beispielsweise in Form einer Folie, abgeschlossen. Das Durchstoßelement 50 ist über den Verschluss 55 auf der gewölbten Grundfläche 61 abgestützt, welche bei Kraftb eaufs chlagung oberhalb einer Druckschwelle aus einer ersten Lage in eine zweite Lage übergeht. Dabei wird das Durchstoßelement 50 beim Übergang von der ersten in die zweite Lage aus einer ersten Position in eine zweite Position verlagert und durchstößt dabei die durchstoßbare Trennschicht. Gleichzeitig wird die axiale Verlagerung des Durchstoßelements 50 begrenzt. Im Zusammenhang mit den Fig. 6a - 6c wird im Folgenden der Mischvorgang erläutert. Gemäß Fig. 6a ist die erste Kammer 10 mit einer ersten Mischungskomponente B, vorliegend dem Bindemittel eines 2K-Polyurethanlackes, teilweise gefüllt, während die zweite Kammer 20 in Form eines becherförmigen Einsatzes im zur ersten Mischungskomponente mengenmäßig korrektem Verhältnis mit einer zweiten Mischungskomponente H, vorliegend dem Härter des 2K- Polyurethanlackes, gefüllt ist. Das Durchstoßelemente 50 befindet sich in seiner Ausgangsposition, bei der die Schneide 52 unmittelbar oberhalb der bezogen auf die Trennfläche 30 zentralen durchstoßbaren Trennschicht 40 angeordnet ist und die Langlöcher 51 des Durchstoß el ements 50 axial versetzt zu den Langlö ehern 22 der zylindrischen Führung 21 angeordnet sind. Das Durchstoßelement 50 ist an seiner stims eiligen Öffnung 54 mit einem Verschluss 55 verschlossen, dessen Oberseite gleichzeitig als B etätigungs fläche für das Durchstoßelement 50 dient.
Durch entsprechenden Druck auf den Verschluss 55 wird das Durchstoßelement axial in Richtung der Trennschicht 40 bewegt, wobei die Schneide 52 die Trennschicht präzise durchstößt. Die axiale Bewegung wird dabei dadurch begrenzt, dass die gewölbte Fläche 61 des zweiten schalenförmigen Einsatzes 60 bevorzugt mittels einer Schnappbewegung aus der Ruheposition, in der die gewölbte Fläche 61 bezogen auf den zweiten schalenförmigen Einsatz 60 nach innen gewölbt ist (Fig. 6a), in eine Betätigungsposition, bei der die gewölbte Fläche 61 nach außen gewölbt ist (Fig. 6b), übergeht.
Dabei beginnen die Langlöcher 51 des Durchstoßelements 50 und die Langlöcher 22 der zylindrischen Führung 21 zu fluchten, so dass eine flüssigkeitsleitende Verbindung zwischen der zweiten Kammer 20 und dem inneren Volumen des hohl ausgebildeten Durchstoßelements 50 entsteht, wie in Fig. 6b erkennbar, wobei die zweite Mischungskomponente H in das innere Volumen des Durchstoßelements 50 einströmt. Gleichzeitig ist infolge des erfolgten Durchstoßens der Trennschicht 40 (s. Fig. 6b) ebenfalls eine flüs sigkeitsl eitende Verbindung zwischen dem inneren Volumen Durchstoßelements 50 und der ersten Kammer 10 hergestellt, so dass die zweite Mischungskomponente H in die erste Kammer 10 einströmt und sich mit der ersten Mischungskomponente B vermischt. Der Mischungseffekt kann durch entsprechendes Schütteln des Mehrkammerbehälters 1 intensiviert werden.
In Fig. 6c ist der Mehrkammerbehälter 1 schließlich mit der Mischung M bestehend aus Bindemittel B und Härter H, die miteinander zur Herstellung des 2K-Polyurethanlackes reagieren, in der ersten Kammer 10 dargestellt. Dabei ist die zweite Kammer 20 vollständig entleert, was durch die leicht konische Form der Trennwand 30 begünstigt wird. Fig. 7 zeigt den Mehrkammerbehälter der Fig. 1 in perspektivischer Ansicht mit einer separaten, aufschraubbaren Auslaufdüse.
Fig. 8 zeigt eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung, bei der die separate, aufschraubbare Auslaufdüse 70 eine ringförmige Katalysatorkapsel enthaltend ein Katalysatormaterial umfasst. Hierdurch ist es möglich, dass die aus der ersten und der zweiten Mischungskomponente B, H gebildete Mischung M beim Ausströmen mit dem Katalysatormaterial in Kontakt kommt, wodurch eine schnellere chemische Reaktion erfolgt, mit der die V erarbeitungszeit der Mischung M verkürzt wird, so dass die Aushärtung beispielsweise des 2K-Polyurethanlackes nach Ausbringung beschleunigt wird.
Die Fig. 9a und 9b zeigen die Verbindung eines Mehrkammerbehälters gemäß Fig. 1 mit einer Sprühpistole S. Die Sprühpistole S kann konventioneller Bauart sein und mit Druckluft betrieben werden.

Claims

Patentansprüche
1. Mehrkammerbehälter ( 1 , 1 *) zum Aufbewahren und Mischen eines mehrkomponentigen flüssigen Beschichtungs- oder Klebesystems (M) mit einer ersten Kammer (10) für eine erste Mischungskomponente (B) und wenigstens einer weiteren Kammer (20) für eine weitere Mischungskomponente (H), wobei die erste Kammer (10) und die wenigstens eine weitere Kammer (20) durch wenigstens eine Trennwand (30) flüssigkeitsdicht voneinander abgetrennt sind, wobei die Trennwand (30) eine durchstoßbare Trennschicht (40) umfasst, und mit wenigstens einem Durchstoßelement (50) zum Durchstoßen der durchstoßbaren Trennschicht (40), derart, dass die erste und die eine weitere Mischungskomponente (B, H) sich in der ersten oder der wenigstens einen weiteren Kammer (10, 20) vermischen, dadurch gekennzeichnet, dass
die wenigstens eine weitere Kammer (20) koaxial zu der ersten Kammer (10) angeordnet ist, wobei die Trennschicht (40) teilflächig in der Trennwand (30) ausgebildet ist, wobei das Durchstoßelement (50) hohl, insbesondere zylindrisch hohl, ausgebildet ist und wenigstens zwei längsversetzte Öffnungen (51) aufweist zur Einleitung einer der ersten oder der weiteren Mischungskomponente (B, H) in die Kammer (10, 20) der jeweils anderen Mischungskomponente (H, B).
2. Mehrkammerbehälter (1, 1*) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die erste Kammer (10) durch einen äußeren Behälter (la, la*) ausgebildet ist, wobei die wenigstens eine weitere Kammer (20) in dem äußeren Behälter (la, la*) als becherförmiger Einsatz ausgebildet ist.
3. Mehrkammerbehälter (1, 1*) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Volumenverhältni s zwischen der ersten Kammer (10) für die erste
Mischungskomponente (B) und der wenigstens einen weiteren Kammer (20) für die weitere Mischungskomponente (H) 1:1 bis 9:1, bevorzugt 1:1 bis 5:1, beträgt.
4. Mehrkammerbehälter (1, 1*) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Trennschicht (40) zentral in der Trennwand (30) angeordnet ist,
5. Mehrkammerbehälter (1, 1*) nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die die Trennschicht (40) umgebende Trennwand (30) konisch ausgebildet ist.
6. Mehrkammerbehälter (1, 1*) nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Mehrkamm erb ehälter (1, 1*) und die erste Kammer (10) und/oder die wenigstens eine weitere Kammer (20) aus einem transparenten oder transluzenten Material gebildet sind.
7. Mehrkammerbehälter (1, 1*) nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Mehrkammerbehälter (1, 1 *) eine verschließbare Auslauföffhung (ld, ld*) für die aus der ersten und der weiteren Mischungskomponente (B, H) gebildete Mischung (M) aufweist.
8. Mehrkammerbehälter ( 1 , 1*) nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
an der Auslauföffhung eine Katalysatorkapsel (70) enthaltend ein Katalysatormaterial angeordnet ist, derart, dass die aus der ersten und der weiteren Mischungskomponente (B, H) gebildete Mischung (M) beim Ausströmen mit dem Katalysatormaterial in Kontakt kommt.
9. Mehrkammerbehälter (1, 1*) nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Mehrkammerbehälter (1, 1*) eine Ausnehmung zur, insbesondere kraftschlüssigen, Aufnahme einer Auslaufdüse (70) aufweist, wobei die Auslaufdüse mit der Auslauföffnung (ld, ld*) verbindbar ist.
10. Mehrkammerbehälter (1, 1*) nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
die erste Kammer (10) oder die wenigstens eine weitere Kammer (20) eine Führung für das Durchstoßelement (21) aufweist.
11. Mehrkammerbehälter ( 1 , 1*) nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Durchstoßelement (50) auf einer gewölbten Stützfläche (61) abgestützt ist, welche bei Kraftbeaufschlagung oberhalb einer Druckschwelle aus einer ersten Lage in eine zweite Lage übergeht, derart, dass das Durchstoßelement (50) beim Übergang von der ersten in die zweite Lage aus einer ersten Position in eine zweite Position verlagert wird, wobei das Durchstoßelement (50) dabei die durchstoßbare Trennschicht (40) durchstößt.
12. Mehrkammerbehälter (1, 1*) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 dadurch gekennzeichnet, dass
die erste und/oder die wenigstens eine weitere Kammer (10, 20) eine verschließbare Öffnung (54) zur Einleitung eines Lösungsmittels aufweist.
13. System zur Ausbringung einer Lackb es chi chtung oder eines Klebstoffes umfassend einen Mehrkammerbehälter (1, 1*) zum Aufbewahren und Mischen eines mehrkomponentigen flüssigen Beschichtungs- oder Klebesystems (M) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 sowie einer mit dem Mehrkammerbehälter (1, 1*) lösbar verbindbaren Ausbringungseinheit insbesondere eine Sprühpistole (S).
14. Verfahren zum Mischen eines mehrkomponentigen flüssigen Beschichtungs- oder
Klebesystems in einem Mehrkammerbehälter (1, 1*) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, umfassend die folgenden Verfahrensschritte:
- Bereitstellen der ersten Mischungskomponente (B) in der als äußerer Behälter (la, la*) ausgebildeten ersten Kammer (10),
- Bereitstellen der einen weiteren Mischungskomponente (H) in der wenigstens einen weiteren Kammer (20),
- Durchstoßen der von der Trennwand (30) umfassten durchstoßbaren Trennschicht (40) mittels des hohlen Durchstoßelementes (50), wobei die erste Mischungskomponente (B) oder die eine weitere Mischungskomponente (H) durch das hohle Durchstoßelement in die Kammer (10, 20) der jeweils anderen Mischungskomponente (H, B) eingeleitet wird, und
- Vermischen der ersten Mischungskomponente (B) mit der einen weiteren
Mischungskomponente (H), bevorzugt unterstützt durch Schütteln des
Mehrkammerbehälters (1, 1*).
15. V erfahren nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Volumenverhältnis zwischen der ersten Mischungskomponente (B) in der ersten Kammer (10) und der einen weiteren Mischungskomponente (H) in der wenigstens einen weiteren Kammer (20) 1:1 bis 9:1, bevorzugt 1:1 bis 5:1, beträgt.
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