JP6573998B2 - 間隙調節のための移動調節装置を備えた混合装置 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の上位概念部に記載された特徴を有する混合装置に関する。

本発明は、特に好ましくは、（例えばプラスチックシール部材として形成された）発泡されたプラスチックの製造時に使用可能である。プラスチックの所望のミクロ構造を得るためには、混合装置において、特定の圧力範囲（Druckfenster）における圧力が存在することが必要である。２つの液状のプラスチック成分のうちの一方に気体がチャージされる場合、特定の圧力範囲は、気体容量にも関連している。取出し開口からの所望の吐出量が変化すると、発泡されたプラスチックのミクロ構造の品質が強く変動することがある。

第１および第２の液状のプラスチック成分の温度または粘性の変動時にも、および混合装置内における汚れによっても、ミクロ構造の品質が変化し得るということが公知である。

したがって既に、温度を安定化させる措置、汚れを除去する措置、および粘性を一定に保つ措置、ならびに異なった吐出量への適合のために異なったノズルを使用する措置が公知である。例えば独国特許発明第４２３５８５０号明細書（DE 42 35 850 B4）には、上位概念部に記載された混合装置が開示されており、この混合装置の撹拌機は、ダブル機能を、つまり一方では撹拌機能を、かつ他方では取出し開口の閉鎖機能を果たす。閉鎖機能を果たすために、撹拌機は混合装置の混合室内において昇降可能に配置されている。種々異なる吐出量への適合を行うことができるようにするために、流出ノズルハウジングが交換可能である。

欧州特許第１１２３１８０号明細書（EP 1 123 180 B1）にも同様に、上位概念部に記載された混合装置が開示されており、この混合装置の撹拌機は、撹拌装置および閉鎖装置としてのダブル機能を果たす。処理時に敏感な材料において、撹拌された混合物から製造されたワークにおける品質の劣化を引き起こすおそれがある、撹拌機の、急に始まる開放動作もしくは閉鎖動作を回避するために、撹拌機を昇降させる駆動ユニットは、カム伝動装置を備えて構成されており、このカム伝動装置の操作カムは、連続的なもしくはスムーズな経過を有するカム形状を有している。

従来公知の混合装置は、混合物から発泡されたプラスチックのミクロ構造の品質に関与していないので、ミクロ構造の品質は、公知の混合装置の使用時に部分的に強く変化することがある。

本発明の課題は、発泡されたプラスチックのミクロ構造の等しいままの品質が得られるようにすることである。

この課題は、請求項１に記載の特徴を備えた混合装置によって解決される。

本発明は、混合装置内における圧力を一定に保つことによって、発泡されたプラスチックのミクロ構造の等しいままの品質を自動的に得ることができるという驚くべき認識に基づいている。それというのは、例えば、まさに予測不能な形式で混合装置内における圧力に影響を及ぼす、吐出量の変化、温度の変動、第１および第２の液状のプラスチック成分の粘性、および汚れを修正できるからである。

混合装置内における圧力の高さは、特に、撹拌機と取出し開口との間における間隙の大きさ、および取出し開口の大きさに関連している。例えばノズルの寸法設定のような、圧力に対する別の影響値は、一定と見なすことができる。混合装置における圧力、および間隙の調節または取出し開口の大きさの調節を、センサ、閉ループ制御装置および移動調節装置を用いて確定することによって、混合装置内における圧力を所望の予め設定された値に調節すること、およびほぼ一定に保つことが可能である。

提案された混合装置は、混合装置が、混合装置内における圧力が約２０バールを下回る低圧範囲において作動させられると、特に有利である。この圧力範囲では、例えば第１の液状のプラスチック成分内に存在する気体、例えばポリオール内に溶けた空気が、既に混合室内において泡立つことがある。既に混合室内において泡立った気体は、凝固核（Kondensationskeim）として働き、混合装置からの流出時における混合物の均一な発泡のために役立つ。

提案された混合装置によって、種々異なる吐出量の大きな範囲に対して、等しいままのミクロ構造を得ることができるということが、実験によって確認されている。例えば流出量を２倍または３倍にした場合でも、ほぼ変わらないミクロ構造、ひいてはミクロ構造の等しいままの品質を得ることができた。

第１の液状のプラスチック成分は、有利には、粘性の液体であってよい。第１の液状のプラスチック成分の例としては、ポリオール、シリコーン、エポキシ、ポリエステル、アクリレート、およびＭＳポリマーがある。

第２の液状のプラスチック成分の例は、イソシアネートおよびシリコーンである。

第１および／または第２の液状のプラスチック成分と混合されてよい気体のための例は、空気、窒素、二酸化炭素である。

気体は第１および／または第２の液状のプラスチック成分内に少なくとも部分的に溶けた状態で存在していてよい。

少なくとも２つの成分を有する系のための別の例は、下記の通りである：
・第１の液状のプラスチック成分としてのシリコーンおよび付加架橋性の架橋剤としてのシリコーンを有する付加架橋性のシリコーン
・例えば水および／またはグリコールを有する、または独国特許出願公開第１０２００８０１１９８６号明細書（DE 10 2008 011 986 A1）によれば粘性の液体としてのシリコーンおよび水および／または縮合架橋性の架橋剤としてのグリコールを有する、縮合架橋性のシリコーン
・硬化剤としてのイソシアネートによって架橋されたポリウレタン（成果物）。液体としてのポリオール成分は、例えばポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、チオール、グリコール、アミン、鎖延長剤およびアクリレートを含有してよい。イソシアネートは、（例えばＭＤＩ、ＴＤＩをベースとした）芳香族および（例えばＨＤＩ、ＩＰＤＩ、１２回水素化されたＭＤＩをベースにした）脂肪族であってよい。
・三量化触媒および場合によってはさらにポリオール、活性水素を有する他の物質または不活性の希釈剤といった、第２の成分を含有するポリイソシアヌレート
・水および／または硬化剤または架橋剤としてのグリコールを有する、１成分系のＮＣＯ末端化ポリウレタン（ブースタ系）
・エポキシ樹脂系
・Ｂ成分において水および／またはグリコールを有するシラン変性されたポリマー、例えばＭＳポリマー
・アクリレート、ラジカル硬化型
・不飽和のポリエステル樹脂、ラジカル硬化型
・ビニルエステル樹脂、ラジカル硬化型。

好適な実施形態によれば、撹拌機は、取出し開口に対して相対的に移動可能に形成されている。このとき移動調節装置は、撹拌機に結合されており、移動調節装置によって撹拌機は、取出し開口に対して相対的に可動である。

移動調節装置は、好ましくは撹拌機の軸に配置されたリニアモータを有していてよい。

取出し開口は、大きさ可変に形成されていてよい。このとき移動調節装置は取出し開口に結合されていて、移動調節装置によって、取出し開口の大きさが可変であってよい。移動調節装置は、例えばアイリス絞りとして形成されていてよく、このとき取出し開口は、アイリス絞りの自由なままの中央領域によって形成される。択一的に、移動調節装置は、チューブクリップの形式で弾性エレメントとして形成されていてよく、このとき取出し開口は、チューブにおける自由なままの内径によって形成されている。

混合装置が、縦長に形成されている場合、少なくとも１つの第１の液状のプラスチック成分用の少なくとも１つの供給開口と、少なくとも１つの第２の液状のプラスチック成分用の少なくとも１つの別の供給開口とが、混合装置の異なった軸方向位置に配置されていると有利なことがある。両方の液状のプラスチック成分の混合は、始めに取出し開口の近くに位置する供給開口の領域において行われるので、軸方向においてその上に位置している領域において、汚染はまったくまたは僅かしか生じない。

混合装置の取出し開口は、ノズルに結合されていてよい。

好ましくは、混合装置内における圧力のための予め設定された値は、２０バール未満、好ましくは１０バール未満、特に好ましくは約２〜約４バールであってよい。

保護は、上に述べた実施形態のうちの少なくともいずれか１つの実施形態による混合装置と、少なくとも１つの第１の液状のプラスチック成分用の供給源とを備えたアセンブリに対しても求められており、供給源は、少なくとも１つの第１の液状のプラスチック成分用の少なくとも１つの供給開口に接続されていて、このとき有利には少なくとも１つの第１の液状のプラスチック成分が気体と混合されており、かつ、少なくとも１つの第２の液状のプラスチック成分用の供給源を備えていて、該供給源は、少なくとも１つの第２の液状のプラスチック成分用の少なくとも１つの別の供給開口に接続されていて、このとき有利には少なくとも１つの第２の液状のプラスチック成分が気体と混合されている。

次に図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。

本発明に係る混合装置の第１実施形態を示す図である。 図１に示された混合装置の詳細図である。 本発明に係る混合装置の第２実施形態を示す図である。

図１には、混合室１２を備えた混合装置１が示されている。図１には、少なくとも１つの第１の液状のプラスチック成分（例えばポリオール）用の第１の供給開口２と、少なくとも１つの第２の液状のプラスチック成分（例えばイソシアネート）用の別の供給開口３とが示されており、両方の供給開口２，３は、混合室１２内に通じている。混合装置１は可動的に構成されていて、混合室１２内において回転可能な撹拌機７を有している。第１および／または第２の液状のプラスチック成分は、気体、例えば空気と混合されていてよい。

第１および第２の液状のプラスチック成分から成る混合物を生ぜしめるために、本実施形態では供給源１０から提供される、空気と混合された第１の液状のプラスチック成分は、第１の供給開口２を通して、かつ別の供給源１１から提供される第２の液状のプラスチック成分は、第２の供給開口３を通して、ここでは縦長に形成された混合装置１の異なった軸方向位置において、流入させられる。回転する撹拌機７によって、この両方の成分は混合させられる。

撹拌機７の先端に隣接して、第１および第２の液状のプラスチック成分から成る混合物を混合室１２から流出させるための取出し開口４が設けられている。撹拌機７と取出し開口４との間に残されている間隙６を介して、混合物は取出し開口４からノズル９に向かって流出可能である。

移動調節装置５が設けられており、この移動調節装置５によって、取出し開口４と撹拌機７との間における相対運動を惹起することができ、ひいては撹拌機７と取出し開口４との間における間隙６を変化させることができる。移動調節装置５はステップモータを有しており、このステップモータは、軸を介して歯車に係合し、この歯車は側部で、軸１６に対して同心的に配置されたねじスリーブに係合している。ステップモータによる歯車の回転によって、ねじスリーブの軸方向移動が生ぜしめられ、これによって撹拌機７は高さ調節され、このことによって、撹拌機７と取出し開口４との間における間隙が調節される。略示された目盛りを介して、行われた移動調節の測定を行うことができ、かつ閉ループ制御装置１４に通知することができる（相応の信号ラインは図示されていない）。調量中に、略示された矢印の方向で、空気が、シール部材１５の上側領域に流入させられ、これによって、蓄力器８による荷重に抗して撹拌機７は、ねじスリーブによって確定されたストッパに到るまで上昇させられる。空気圧が遮断されると、蓄力器８は撹拌機７を、該撹拌機７が取出し開口４を閉鎖するまで、取出し開口４に向かって（この図面において下方に向かって）移動させる。

混合装置１もしくは混合室１２内における圧力を測定するために、センサ１７が設けられており、このセンサ１７は、信号ライン１８を介して閉ループ制御装置１４に、信号を伝達するように接続されている。閉ループ制御装置１４自体は、制御ライン１９を介して移動調節装置５に信号を伝達するように接続されており、これによって閉ループ制御装置１４は、移動調節装置５を介して間隙６を、混合装置１もしくは混合装置１の混合室１２内における圧力が例えば２０バール未満の予め設定された値を有するように調節することができる。センサ１７の図示された位置決めの代わりに、例えば管路１０内におけるような別の位置決めも可能である。

本実施形態において圧力状態は、混合物内の発泡剤が発泡し得るに十分に低い一定の圧力が、混合室１２内において発生するように選択されている。

混合装置１からの混合物の取出し工程中または取出し工程後に、混合装置１内もしくは混合装置１の混合室１２内における圧力が変化すると、この圧力変化は、センサ１７を介して検出され、閉ループ制御装置１４は移動調節装置５を駆動制御することができ、この圧力変化に抗する作用が、撹拌機７と取出し開口４との間における相応の相対運動によって生ぜしめられ、混合装置１内における所望の予め設定された圧力が維持される。特に、相応の圧力適合は、各取出し工程後もしくは各調量後に行うことができる。

（一方向または両方向にシール作用を有することができる）シール部材１５が、撹拌機７の回転する軸１６を、シール作用をもって取り囲んでいて、撹拌機７の軸１６の領域において混合室１２をシールしている。シール部材１５は、例えばテフロンから成っていて、回転する軸１６のスムーズな軸方向運動を可能にする。軸１６が回転しかつシール部材１５が僅かな摩擦しか生ぜしめないことによって、撹拌機７の、極めて精密な軸方向における位置適合を得ることができる。特にこれによって、スティック・スリップ効果に基づく撹拌機７の、急激な軸方向ずれによる不所望の圧力変動を、回避することができる。軸１６の回転によって、撹拌機７の軸方向移動も容易になる。有利には、シール部材１５は、回転兼並進シール部材として形成されている。

図２には、図１に示された混合装置１の撹拌機７の先端が、変えられた運転状態において詳細に示されており、この運転状態において撹拌機７は、この撹拌機７が取出し開口４を閉鎖するほど、軸方向において取出し開口４に対して相対的に移動させられている。撹拌機７の先端は、混合室１２の端面１３の傾斜よりも鋭角的に形成されている。これによって撹拌機７の先端は、単にリング状で端面１３に接触し、かつ取出し開口４内に進入しており、これによって取出し開口４をリング状に閉鎖することができる。

図３には、提案された混合装置１の別の実施形態が示されている。図１に示された実施形態とは異なり、ここでは移動調節装置５は、撹拌機７の軸１６に配置されたリニアモータを有しており、このリニアモータは、撹拌機７を直接軸方向において昇降させることができ、ひいては撹拌機７と取出し開口４との間における必要な相対運動を惹起することができ、これにより必要な程度に間隙６を変化させることができ、これによって混合装置１もしくは混合装置１の混合室１２内における圧力は、所望の予め設定された値を有することができる。略示された目盛りを介して、行われた移動調節を測定することができ、かつ閉ループ制御装置１４に通知することができる（相応の信号ラインは図示されていない）。

図示された実施形態とは異なり、移動調節装置５は、例えば、自体公知のカム式駆動装置、スピンドル駆動装置または液圧式駆動装置を有することも可能である。

１ 混合装置
２ 少なくとも１つの第１の液状のプラスチック成分用の第１の供給開口
３ 少なくとも１つの第２の液状のプラスチック成分用の第２の供給開口
４ 取出し開口
５ 移動調節装置
６ 間隙
７ 撹拌機
８ 蓄力器
９ ノズル
１０ 少なくとも１つの第１の液状のプラスチック成分用の供給源
１１ 少なくとも１つの第２の液状のプラスチック成分用の供給源
１２ 混合室
１３ 端面
１４ 閉ループ制御装置
１５ シール部材
１６ 軸
１７ センサ
１８ 信号ライン
１９ 制御ライン

Claims (13)

1. 混合装置（１）であって、少なくとも１つの第１の液状のプラスチック成分用の、または第１の液状の気体を混入されたプラスチック成分用の、少なくとも１つの第１の供給開口（２）と、少なくとも１つの第２の液状のプラスチック成分用の、少なくとも１つの第２の供給開口（３）と、当該混合装置（１）において製造可能な、前記第１および第２の液状のプラスチック成分から成る混合物を、取り出すための取出し開口（４）とを有しており、当該混合装置（１）は、前記第１および第２の液状のプラスチック成分を混合する回転する撹拌機（７）を有していて、該撹拌機（７）と前記取出し開口（４）との間に間隙（６）が残されており、
   前記取出し開口（４）と前記撹拌機（７）との間における相対運動によって前記間隙（６）または前記取出し開口（４）の大きさを変化させる移動調節装置（５）が設けられており、かつ
   当該混合装置（１）内における圧力を測定するセンサ（１７）と信号伝達するように接続されている閉ループ制御装置（１４）が設けられており、該閉ループ制御装置（１４）は、前記移動調節装置（５）を介して前記間隙（６）または前記取出し開口（４）の大きさを、当該混合装置（１）内における圧力が予め設定された値を有するように調節する、混合装置（１）において、
   前記撹拌機（７）と前記取出し開口（４）との間の前記間隙（６）を調節するために、前記撹拌機（７）の軸（１６）に対して同心的に配置されたねじスリーブが、前記移動調節装置（５）によって軸方向移動可能となっており、これによって前記撹拌機（７）の高さ調節が行われることを特徴とする、混合装置。
2. 前記撹拌機（７）は、前記取出し開口（４）に対して相対的に移動可能に形成されている、請求項１記載の混合装置。
3. 前記移動調節装置（５）は、前記撹拌機（７）に結合されており、前記移動調節装置（５）によって前記撹拌機（７）は、前記取出し開口（４）に対して相対的に可動である、請求項２記載の混合装置。
4. 前記移動調節装置（５）は、リニアモータを有している、請求項１から３までのいずれか１項記載の混合装置。
5. 前記リニアモータは、前記撹拌機（７）の軸（１６）に配置されている、請求項４記載の混合装置。
6. 前記取出し開口（４）は、大きさ可変に形成されている、請求項１記載の混合装置。
7. 前記混合装置（１）は、縦長に形成されていて、前記少なくとも１つの第１の液状のプラスチック成分用の前記少なくとも１つの供給開口（２）と、前記少なくとも１つの第２の液状のプラスチック成分用の前記少なくとも１つの別の供給開口（３）とは、当該混合装置（１）の異なった軸方向位置に配置されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の混合装置。
8. 当該混合装置（１）の前記取出し開口（４）は、ノズル（９）に結合されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の混合装置。
9. 当該混合装置（１）内における圧力のための予め設定された値は、２０バール未満である、請求項１から８までのいずれか１項記載の混合装置。
10. 当該混合装置（１）内における圧力のための予め設定された値は、１０バール未満である、請求項９記載の混合装置。
11. 当該混合装置（１）内における圧力のための予め設定された値は、約２〜約４バールである、請求項１０記載の混合装置。
12. 請求項１から１１までのいずれか１項記載の混合装置（１）を備えたアセンブリであって、
    ・前記少なくとも１つの第１の液状のプラスチック成分用の供給源（１０）であって、該供給源（１０）が、前記少なくとも１つの第１の液状のプラスチック成分用の前記少なくとも１つの供給開口（２）に接続されている、供給源（１０）と、
    ・前記少なくとも１つの第２の液状のプラスチック成分用の供給源（１１）であって、該供給源（１１）が、前記少なくとも１つの第２の液状のプラスチック成分用の前記少なくとも１つの別の供給開口（３）に接続されている、供給源（１１）と、
    を備えたアセンブリ。
13. 前記少なくとも１つの第１の液状のプラスチック成分が気体と混合されており、および／または、前記少なくとも１つの第２の液状のプラスチック成分が気体と混合されている、請求項１２記載のアセンブリ。

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