KR20000022436A - 고압 믹싱 헤드 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폴리우레탄 활성 플라스틱에 바람직한 고압 믹싱 헤드에 관한 것으로, 믹싱 헤드는 혼합실과 침전실을 포함하고, 침전실은 10 내지 100의 축비율을 갖는 대체로 직사각형 단면을 갖는다. 고압 믹싱 헤드는 특히 필러 함유 폴리우레탄을 제조하기 위해 사용될 수 있으며, 필러는 침전실로부터 커튼형으로 토출되는 활성 혼합물에 대하여 측방향에서 원심 작용을 받는다.

Description

고압 믹싱 헤드

성분이 대향 위치된 토출 노즐로부터 고압 하에서 원통형 혼합실에 토출된 후에 혼합물은 혼합실로부터 이 혼합실에 직각으로 설치된 침전실로 이송되고, 이어서, 예를 들어, 자유 유동하여 개방 몰드부에 충전되는, 2성분 플라스틱 믹싱 헤드가 공지되어 있다(독일 특허 출원 제29 07 938호 참조). 이 경우, 축방향으로 이동하는 세척 피스톤과 토출 피스톤이 혼합실과 침전실 모두에 구비되며, 몰드부의 충전이 완료된 후에, 즉 샷 종료 시에, 각 혼합실과 침전실을 채우도록 상기 피스톤이 이동한다. 혼합실 세척 피스톤은 서로 대향 위치되는 종방향 홈을 포함하는데, 피스톤이 혼합실을 밀폐하는 위치에서는 상기 홈이 토출 노즐을 덮어서 성분 복귀 라인과 연결된다.

혼합물 중의 난류를 침전실 내에서 감소시켜, 혼합물이 침전실로부터 층상으로 토출되도록 한다.

특히 2성분 혼합물의 처리량이 비교적 많은 믹싱 헤드의 경우, 침전실의 직경이 그에 따라 대형으로 제작되어, 난류의 감소가 부적절히 수행되는 경우에는, 배출되는 혼합물의 흐름이 부채꼴로 펼쳐지는 경향이 있는 것으로 알려져 있다. 이와 같이 부채꼴로 펼쳐지는 배출 흐름을 피하기 위해서는 침전실이 비례에 맞지 않게 축방향으로 신장되어야 한다.

본 발명은 적어도 2 종류의 활성 플라스틱 성분을 혼합하기 위한 고압 믹싱 헤드에 관한 것으로, 상기 성분의 혼합물은 믹싱 헤드로부터 커튼 형상으로 토출된다.

도1은 본 발명에 따른 고압 믹싱 헤드의 단면도이다.

도2는 도1에 따른 믹싱 헤드의 A-A를 따라 취한 단면도이다.

도3은 유리 섬유로 보강된 폴리우레탄 성형물 제조를 위한 본 발명에 따른 장치를 도시한 도면이다.

도4는 도3에 따른 도면의 B-B를 따라 취한 단면도이다.

도5는 유리 섬유로 보강된 다성분 플라스틱 제조를 위한 본 발명에 따른 다른 장치를 도시한 도면이다.

도6은 필러 함유 다성분 플라스틱 제조를 위한 본 발명에 따른 다른 장치를 도시한 도면이다.

본 발명에 따르면, 대체로 직사각형 단면을 갖는 배출실을 마련하는 것을 제안하고 있다.

본 발명은, 적어도 2 종류의 활성 플라스틱 성분, 특히 폴리우레탄 활성 혼합물 성분을 혼합하기 위한 고압 믹싱 헤드로서 2개의 성분 토출용 노즐이 서로 대향하여 설치되어 있으며 프로포셔닝(proportioning) 피스톤이 구비된 혼합실을 포함하며, 이 혼합실은 세척 슬라이드가 구비된 침전실에 연통하며, 이 침전실은 혼합실의 축에 대해서 대체로 직각으로 연장되어 있는 고압 믹싱 헤드에 있어서, 침전실과 세척 슬라이드가 10 내지 100의 축비율을 갖는 대체로 직사각형 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 고압 믹싱 헤드를 제공한다.

따라서, 성분 혼합물은 그 두께보다 10배 내지 100배 더 큰 폭의 커튼 형상으로 믹싱 헤드로부터 토출된다.

침전실과 세척 슬라이드는 바람직하게는 15 내지 80, 더욱 바람직하게는 25 내지 60의 축비율을 갖는 대체로 직사각형 단면을 갖는다.

침전실은 좁은 간격으로 이격된 2개의 경계면에 의해 형성되는데, 간격은 대략 1 내지 10 ㎜이다. 경계면 사이의 좁은 간격에 의해, 유동하는 성분 혼합물 중의 난류가 신속하고도 효과적으로 감소된다.

혼합실은 침전실의 넓은 경계면 중 하나를 통해 중심으로부터 수직으로 개방되는 것이 바람직하다. 침전실의 긴쪽 측면 치수는 혼합실의 직경의 2배 내지 8배, 특히 적어도 3배인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 고압 믹싱 헤드는 성분 혼합물의 뛰어난 침전을 보장할 뿐만 아니라 혼합물의 유속이 넓은 범위 내에서 제어될 수 있게 한다. 예를 들어, 침전실로부터 토출되는 폴리우레탄 활성 혼합물의 토출 속도는, 예를 들어, 0.25 내지 5 ㎧의 범위 내에서 문제없이 가변 가능하며, 특히 점성이 큰 혼합물의 경우에는 10 ㎧까지도 가능하다.

또한, 폭이 넓은 커튼 형상의 혼합물 흐름을 제공함으로써, 혼합물은 개방된 몰드부에 균일하게 기포없이 충전될 수 있다. 이를 위해, 믹싱 헤드는 몰드부 상부에서 전후방으로 가로질러 이동한다.

특히 바람직한 방법에 있어서, 본 발명에 따른 고압 믹싱 헤드는 고형물이 포함된 2성분 플라스틱 제조에 사용될 수 있다. 이 경우, 고형물은, 침전실로부터 토출된 후에 자유 유동하는 성분 혼합물의 커튼에 대하여 측방향에서 사출된다.

또한, 본 발명은, 성분이 침전실에 연결된 고압 믹싱 헤드 내에서 혼합되는 고형물 함유 2성분 플라스틱의 제조 방법에 있어서, 혼합물이 침전실로부터 자유 유동하는 커튼 형상으로 토출되도록 침전실이 10 내지 100의 축비율을 갖는 대체로 직사각형 단면을 가지며, 고형물이 커튼에 대하여 사출되는 것을 특징으로 하는 제조 방법을 제공한다.

필러 함유 2성분 플라스틱 제조에 바람직한 상기 방법을 실행하는 데 적절한 장치는, 침전실의 출구 아래에 믹싱 헤드 외에도 고형물을 안내 공급하기 위한 장치를 포함한다.

고형물로는, 특히, 적어도 한 치수가 적어도 0.2 ㎜, 바람직하게는 적어도 0.5 ㎜인 분말상, 입상, 편상 또는 섬유상의 보강제 또는 내화제로 공지된 것들을 사용할 수 있다.

본 발명에 따른 장치 및 본 발명에 따른 방법은, 다른 방법에 의해서는 기계적인 민감함으로 인해 문제를 일으킬 수 있는 고형물의 혼합에 특히 적합하다. 본 발명에 따르면, 예를 들어, 박리 그래파이트(exofliated graphite)가 내화제로서 폴리우레탄 중에 포함될 수 있다.

박리 그래파이트로는, 예를 들어, 그래파이트와 SO_x, NO_x, 할로겐 및/또는 강산의 층간 혼합물(intercalation compound)을 고려할 수 있다. 또, 이들은 그래파이트 염으로도 명명된다. 바람직한 박리 그래파이트는, 예를 들어, 120 ℃ 내지 350 ℃의 온도 하에서 팽창되었을 때 SO₂, SO₃, NO 및/또는 NO₂를 배출한다. 박리 그래파이트는, 예를 들어, 최대 직경이 0.1 내지 5 ㎜인 편상으로 존재한다. 이 직경은 0.5 내지 3 ㎜인 것이 바람직하다. 본 발명에 적합한 박리 그래파이트는 시판되는 것들로부터 입수 가능하다.

기성의 내화성 요소에 비해, 예를 들어 1 내지 50 중량 ％의 박리 그래파이트가 포함되는 것도 가능하다. 박리 그래파이트의 함유량은 약 2 내지 30 중량 ％, 특히 약 2 내지 20 중량 ％인 것이 바람직하다. 내화제로서의 박리 그래파이트의 효과는 그래파이트 입자의 크기에 좌우된다. 혼합 공정 중에 분말화되어 접합제 중에 혼합되는 박리 그래파이트 입자들은 매우 제한적인 정도로만 내화제 함침에 기여한다. 폴리우레탄 활성 혼합물에 필러를 혼합시키는 종래의 방법은 입자 크기의 상당한 축소를 초래하는데, 이는 내화제 함침에 불리하다.

고형 입자에 필요한 운동 에너지를 전달하는 적절한 이송 유닛에 의해 고형 입자들이 액체 커튼에 공급된다. 이와 관련해서, 이송 가스, 바람직하게는 공기가 지지용으로 사용된다.

또한, 본 발명은 섬유 보강 폴리우레탄의 제조에 매우 적절하며, 특히 섬유가 다른 혼합 방법으로는 처리되지 못하는 길이를 갖는 경우에 더욱 적절하다.

보강 섬유로는 천연 또는 합성, 유기 또는 무기 섬유로 만들어진 것을 사용할 수 있으며, 본 발명은 특히 3 내지 300 ㎜의 섬유 길이에 적합하다.

특히 바람직한 방법에서는, 유리 섬유를 사용한다.

이 경우, 유리 섬유는 바람직하게는 유리 섬유 다발의 형태로 공급되고, 유리 섬유 다발은 이송 롤러와 절단 롤러에 의해 이송 및 절단되고, 자유 유동하는 2성분 혼합물에 대하여 사출된다. 유리 섬유는 예를 들어 10 내지 100 ㎜의 길이를 갖는다.

고형물은 성분 혼합물 커튼에 대해서 40 내지 90 °의 각도로 사출되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 40 내지 60 °의 각도로 사출된다.

본 발명에 따른 믹싱 헤드는 개방된 몰드부에 임의의 고형물과 함께 폴리우레탄 활성 혼합물을 충전시키기 위해 사용될 수 있다. 또한, 믹싱 헤드는 개방 셀 또는 폐쇄 셀 블록 포옴의 연속 제조에 적절한데, 이 경우 활성 혼합물의 커튼은 블록 포옴 설비의 연속 몰드부가 놓인 하방 컨베이어 벨트 상에 인가된다. 믹싱 헤드는, 커튼이 컨베이어 벨트의 이동 방향을 향하도록 컨베이어 벨트 상부에 배열되고 컨베이어 벨트에 대하여 직각으로 전후방으로 이동하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따르면, 고형물을 혼합하여 사용, 즉 활성 혼합물의 커튼의 일측면에는 유리 섬유를 인가하고 다른 측면에서는 박리 그래파이트를 인가할 수도 있다.

이하 본 발명을 도1 내지 도5를 기초로 하여 보다 상세히 설명한다.

도1과 도2는 혼합물의 2가지 성분, 예를 들어, 폴리우레탄, 이소시안산염과 폴리올 성분을 위한 2개의 토출 노즐(3)이 서로 대향하여 위치된 원통형 혼합실(2)을 갖는 본 발명에 따른 고압 믹싱 헤드(1)를 도시한다. 프로포셔닝 피스톤(4)이 유압식으로 이동 가능하게 혼합실의 축방향으로 설치된다. 피스톤(4)은, 폐쇄 위치에서 토출 노즐(3)을 도시되지 않은 각 복귀 라인에 연결시키는 서로 대향 위치한 2개의 홈(5)을 포함한다. 믹싱 헤드는, 혼합실(2)에 직각으로 대체로 직사각형 단면을 갖는 침전실(6)을 포함하고 있어서, 성분 혼합물이 믹싱 헤드로부터 커튼(8)형으로 토출된다.

또한, 작동 위치에서 혼합실 출구를 침전실에 연통시키고 혼합실 출구를 제한적(9)으로 부분적으로 덮는, 침전실의 출구 방향으로 유압식으로 이동 가능한 세척 피스톤(7)이 구비된다.

도3은 성분 혼합물(8)이 토출되는 본 발명에 따른 고압 믹싱 헤드(1)를 도시한다. 이송 롤러(12)와 외주면 상에 적어도 하나의 절단 블레이드(14)가 축방향으로 평행하게 부착된 절단 롤러(13) 사이에 하나 이상의 유리 섬유 다발(11)을 공급함으로써 이송 및 절단되는 유리 섬유(15)들이 커튼(8)에 대하여 사출된다. 이송 롤러(12)와 절단 롤러(13)의 표면 속도는 1 내지 50 ㎧이며, 바람직하게는 3 내지 10 ㎧이다. 유리 섬유 사출 장치(10)는 방향(X 및 Y)과 각도(α)를 조정할 수 있도록 고압 믹싱 헤드(12)에 연결된다. 이송 롤러(12)와 절단 롤러(13)에 의해 전달되는 속도 때문에, 유리 섬유(15)들은 커튼(8) 중으로 사출되고 성분 혼합물에 젖는다. 성분 혼합물과 유리 섬유로 이루어진 혼합물은 개방된 하측 몰드부(20)로 안내되고, 고압 믹싱 헤드는 몰드부(20) 상에서 수평 방향으로 이동한다. 몰드부가 충전된 후에, 혼합실(2)은 프로포셔닝 피스톤(5)에 의해 밀폐되고, 나머지 성분 혼합물은 세척 슬라이드(7)에 의해 침전실(6)로부터 배출된다. 이어서, 소정의 폐쇄 장치에 의해 하측 몰드부(20)가 도시되지 않은 상측 몰드부에 의해 폐쇄된 후에, 혼합물은 경화된다.

도4는 도3에 따른 도면의 B-B를 통한 단면을 도시한다.

도5는 유리 섬유가 혼합물 커튼(8)의 양측면으로부터 인가되는 본 발명의 바람직한 실시예를 도시한다.

도6은 추진 장치(20a와 20b)에 의해 액체 커튼(8)측으로 추진되는 고형 입자(25), 예를 들어, 박리 그래파이트가 사출되는, 도5와 유사한 장치를 도시한다. 상기 추진 장치는 1 내지 50 ㎧의 외주 속도를 갖는다.

Claims (6)

1. 2개의 성분 토출 노즐(3)이 서로 대향하여 설치된 혼합실(2)과, 혼합실 내에서 이동 가능한 프로포셔닝 피스톤(4)과, 혼합실(2)의 축에 수직하게 연장되는 세척 슬라이드(7)를 갖춘 침전 및 배출실(6)을 포함하는, 적어도 2 종류의 활성 플라스틱 성분을 혼합하기 위한 고압 믹싱 헤드에 있어서,

   침전실(6)과 세척 슬라이드(7)가 10 내지 100의 축비율을 갖는 직사각형 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 고압 믹싱 헤드.
2. 제1항에 있어서, 혼합실(2)의 축에 직각인 침전실(6)의 치수가 혼합실(2)의 직경의 2배 내지 8배 이상인 것을 특징으로 하는 고압 믹싱 헤드.
3. 제1항 또는 제2항에 따른 고압 믹싱 헤드를 사용하여 고형물 함유 2성분 플라스틱을 제조하는 방법으로서, 성분들이 고압 믹싱 헤드 내에서 혼합되고 성분 혼합물이 직각으로 유동 방향이 변경된 후에 침전실 내에서 침전되도록 된 방법에 있어서,

   침전실(6) 내의 성분 혼합물은 10 내지 100의 축비율을 갖는 직사각형 단면에 의해 안내되고, 고형 입자는 침전실(6)로부터 토출된 후의 자유 유동하는 성분 혼합물과 접촉하는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제3항에 있어서, 유리 섬유 다발의 형태로 공급되어 1 내지 50 ㎧의 외주 속도를 갖는 이송 롤러 및 절단 롤러에 의해 이송 및 절단되며, 자유 유동하는 성분 혼합물에 대하여 배출되는 유리 섬유가 고형 입자로 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제3항에 있어서, 박리 그래파이트가 고형 입자로 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 자유 유동하는 플라스틱 혼합물이 양 측면에서 고형 입자와 접촉하는 것을 특징으로 하는 방법.