KR20080073323A - 코팅된 성형편의 제조를 위한 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반응성 성분이 원통형 혼합실 내에서 혼합되고, 그후 제조된 반응성 혼합물이 흐름 채널을 통해 흐르고, 기재의 표면 상으로 분무되고, 경화하며, 후속하여, 가스 스트림에 의해 흐름 채널이 세정되는 일괄처리 방법에서 폴리우레탄의 층을 포함하는 성형된 물품을 제조하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

반응성 혼합물, 혼합실, 흐름 채널, 일괄처리 방법, 폴리우레탄

Description

코팅된 성형편의 제조를 위한 방법 및 장치 {METHOD AND DEVICE FOR THE PRODUCTION OF COATED MOLDED PIECES}

본 발명은 폴리우레탄의 층으로 구성된 몰딩을 제조하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

반응성 플라스틱 재료, 예로서, 폴리우레탄이 넓은 면적에 걸쳐 기재에 도포될 때, 대부분의 경우에, 분무법(spraying)이 가장 적합한 도포 기술이 되어 왔다.

카를 하우저 베를라그(Carl Hauser Verlag)에 의해 발간된 쿤스트스토프-한드부흐(Kunststoff-Handbuch) 7권 폴리우레탄, 1993년 3판은 예로서, 분무법에 의한 카펫의 하부측의 코팅(챕터 5.2.2.2.)과 같은 기재 상으로의 분무를 위한 이런 기술의 다양한 응용예를 개시하고 있다. 반응성 성분의 혼합을 위해서 교반 혼합기 헤드가 일반적으로 사용된다. 완성된 반응성 혼합물은 튜브를 거쳐서 분무 표면 코팅을 위해 사용되는 노즐과 유사한 통상적인 분무 노즐로 안내되며, 이 분무 노즐은 연속적으로 이동하는 카펫 기재에 대해 횡방향으로 횡단하며 기재 상에 반응성 혼합물을 분무한다.

그후, 열적 활성화에 의해 화학적 반응이 이루어진다. 그러나, 이런 방법은 느리게 반응하는 반응성 혼합물에만 가능하다. 신속히 반응하는 원료 시스템에서, 교반 혼합기 및 튜브는 스프레이 노즐을 폐색 및 차단시킬 것이다.

이 때문에, 특히, 일괄처리식 작업(batchwise operation)을 위한 고반응성 원료 시스템의 경우에, 소형화된 혼합실을 갖는 소위 고압 혼합기가 사용된다. 예로서, 반응성 플라스틱 재료로 이루어진 표피 요소가 제조될 때, 고압 혼합기의 하류에 배열된 특수 분무 노즐이 사용된다. 이런 분무 시스템의 예는 EP 0 303 305 B1에 설명되어 있다. 그러나, 분무 헤드 내의 비교적 좁고 각진 채널로 인해, 이런 시스템은 특히, 고반응성 원료 시스템의 경우에, 시간이 지나면서 막히게 되는 경향이 있으며, 따라서, 수시로 세정되어야만 한다. 비록 고 사이클 빈도수 프로세스의 경우에 두 개의 혼합기 헤드를 번갈아 사용함으로써 이런 문제점이 경감될 수 있지만, 이는 장치에 관한 상당한 부가적인 지출을 필요로 한다.

최적의 분무 방법 및 장치를 위한 다른 중요한 기준은 가능한, 에어로졸을 생성하지 않거나 또는 적어도 최소의 에어로졸을 생성하면서 분무할 수 있는 경량의 소형 분무 혼합기 헤드이다.

일괄처리식 작업을 위한 분무 혼합기 헤드는 극도로 신속한 이동을 실행하여야하는 로봇에 의해 안내되는 것이 일반적이며, 따라서 경량의 분무 혼합기 헤드는 큰 장점이 된다.

또한, 3차원 분무층의 경우, 특히, 좁은 함몰부의 경우, 이런 좁은 함몰부 내의 경사면에 도달할 수 있도록 하기 위해 분무 혼합기 헤드는 작아야만 한다.

분무 동안, 의도된 바와 같이 코팅 대상 표면에 도달하는 분무 액적에 부가하여, 에어로졸(즉, 현탁된 입자)이 형성될 수도 있다. 이런 에어로졸은 열적 흐 름 또는 유동(draught)의 결과로서 주변 장비에 도달하고, 그 장비를 오염시킨다. 작업자에 대한 건강적 위험도 배제될 수 없다. 이 때문에, 에어로졸은 복잡하고 고가의 흡입 및 필터 장치에 의해 제거되어야만 한다. 그러나, 이런 장치를 위한 부가적 투자 비용이 높을 뿐만 아니라, 이런 장치는 또한 지속적 정비를 필요로 하고, 이는 노동에 관련한 높은 부가적 지출을 초래한다.

인출되어 필터 장치를 통과하는 임의의 에어로졸이 실제 제조로부터 소실되기 때문에, 원료 자체의 손실로부터 무시할 수 없는 다른 단점이 발생한다.

따라서, 본 발명의 목적은 폴리우레탄의 층으로 이루어진 몰딩을 제조하기 위한 일괄처리 방법 및 장치를 개발하는 것이다. 이 목적을 위해 사용되는 장치는

- 작고 제작이 용이하여야하며,

- 완전한 혼합이 가능하여야 하고,

- 또한, 에어로졸을 생성하지 않거나, 또는 적어도 최소의 에어로졸을 생성하는 분무가 가능하여야하고,

- 동작 동안 중단 없는 제조가 가능하여야 한다. 따라서, 각 일괄 처리 이후, 어떠한 반응성 혼합물의 잔여물도 분무 혼합기 헤드 내의 임의의 위치에 잔류하지 않도록 분무 혼합기 헤드를 세정할 수 있어야 한다.

본 발명은 폴리우레탄의 층으로 이루어진 몰딩을 제조하기 위한 일괄처리 방법에 관한 것으로, 이 일괄처리 방법에서는

a) 반응성 성분들이 원통형 혼합실 내에서 최초 혼합되고,

b) 그후, 이렇게 제조된 반응성 혼합물이 도입 개구를 통해 흐름 채널 내로 안내되고,

c) 도입 개구의 영역에서, 가스 스트림이 흐름 채널 내로 추가로 안내되고,

d) 흐름 채널을 벗어나는 반응성 혼합물은 기재의 표면 상으로 분무되고, 기재의 표면 상에서 경화되며,

e) 일괄처리의 완료시, 혼합실 내에서 축방향으로 이동할 수 있는 배출기를 일괄처리 위치로부터 세정 위치로 이동시킴으로써 혼합실이 기계적으로 세정되고,

f) 배출기의 단부면과 흐름 채널 양자 모두가 가스 스트림에 의해 세정 완료될 때까지 배출기는 세정 위치에서 유지된다.

흐름 채널 내로의 도입 개구는 실질적으로 혼합실 바로 뒤에 배열되는 것이 바람직하다.

본 발명의 방법에서, 반응성 혼합물은 예로서, 역방향 흐름 주입(counter-current injection)에 의해 상호 분무화됨으로써 혼합실 내에서 최초 혼합된다. 이렇게 형성된 반응성 혼합물은 그후 흐름 채널을 통해 안내된다. 흐름 채널의 입구 영역에서, 가스, 예로서, 공기의 스트림이 반응성 혼합물의 스트림에 추가하여 동시에 흐름 채널을 통해 추진된다. 흐름 채널을 벗어나는 반응성 혼합물은 그후 기재의 표면 상으로 분무되고, 그 위에서 경화되어 합성 몰딩 또는 샌드위치 구성요소를 생성한다. 적절한 기재는 섬유 매트나 섬유 매트와 종이 허니콤 같은 이격된 코어의 조합을 포함한다. 그러나, 예로서, 폴리우레탄 요소, 예로서, 표피를 직접적으로 제조하기 위해, 툴(tool)의 표면에 의해 기재가 형성되는 것도 가능하다. 일괄처리의 완료시, 혼합실은 배출기, 즉, 세정 플런저에 의해 기계적으로 세정된다. 배출기는 배출기의 단부면 및 흐름 채널 양자 모두가 세정될 때까지 그 세정 위치에 유지된다.

이 방법은 최적의 분무 방법을 위한 기준들 모두를 충족시킨다.

- 혼합기 헤드의 원통형 형상은 단순한 구조이며, 따라서, 소형이고 경량일 수 있고, 그래서, 예로서, 로봇을 사용한 분무시, 신속한 이동 및 이에 따른 최소의 사이클 시간이 가능하다. 혼합기 헤드의 작은 구조적 형상은 복잡한, 3차원 구성요소에서도 규정된 층 두께를 갖는 파괴되지 않은 분무층을 형성하기 위한 혼합물의 균일한 도포가 가능하도록 혼합기 헤드를 조작할 수 있게 한다.

- 가스 스트림이 흐름 채널의 입구 영역으로, 즉, 혼합 영역 바로 아래의 평면 내로 도입되기 때문에, 혼합실이 쉽게 챔버들로 분할될 수 있다. 이는 예로서, 도2에 도시되어 있다. 또한, 이는 반응성 성분이 완전히 혼합되는 것을 보증한다.

- 흐름 채널의 입구 영역에서의 가스 스트림의 도입은 양호한 혼합 품질을 생성할 뿐만 아니라, 또한, 흐름 채널을 벗어날 때 반응성 혼합물이 액적으로 부서지게 하며, 따라서, 분무를 형성한다. 따라서, 부가적인 분무 노즐을 사용하여 분배하는 것이 가능하다.

- 일괄처리의 완료시, 배출기는 전향 이동하고, 따라서, 혼합실에서 반응성 혼합물을 완전히 세정한다. 이는 예로서, 도3에서 볼 수 있다. 그후, 배출기는 바람직하게는 0.1 내지 10초, 보다 바람직하게는 0.5 내지 5초의 짧은 기간 동안 전진 위치(세정 위치)에 잔류하고, 그 동안 가스의 추가가 유지되어, 흐름 채널과 배출기의 단부면 양자 모두가 가스 스트림에 의해 세정된다. 이 구조는 최소의 세정 시간 및 이에 따른 높은 사이클 빈도수를 또한 가능하게 한다.

본 발명의 양호한 변형(도3)에서, 가스의 내향 흐름은 배출기의 단부면에 대해 각지게 지향되며, 이는 이 임계 위치의 특히 양호한 세정을 달성한다.

세정 동작 동안, 가스의 내향 흐름은 바람직하게는 50 m/s 내지 250 m/s의 속도로 이루어진다. 가스의 소비가 흐름 속도에 비례하기 때문에, 약 50 m/s의 비교적 낮은 흐름 속도가 비용상 바람직하다. 그러나, 고반응성 혼합물의 경우에, 필요한 세정 효과를 보증하기 위해 세정 속도를 250 m/s로, 그리고, 이에 따라 가스의 양도 증가시킬 필요가 있다.

부가적으로, 특히, 고반응성 원료 시스템의 경우에, 세정 작업을 추가로 가속시키기 위해, 가스로 씻어내리는(flush) 것을 포함하는 세정 절차는 신속히, 그리고, 간헐적으로 수행되는 것이 바람직하다.

제조 동안, 반응성 혼합물의 스트림의 질량(

)에 대한 가스 스트림의 질량(

)의 비율은 바람직하게는 2:1 내지 1:100의 비율(

)로 조절가능한 것이 바람직하다. 비율(

)이 2:1일 때(즉, 다량의 가스가 사용됨), 비교적 미세한 분무 액적을 갖는 분무 패턴이 얻어진다. 비율(

)이 1:100)일 때(즉, 소량의 가스가 사용됨), 비교적 조립질 액적을 갖는 분무 패턴이 얻어진다.

비록, 미세한 액적이 매우 매끄러운 분무면을 초래하지만, 이들은 높은 에어로졸 함량을 생성하고, 이는 순차적으로, 흡입에 의한 제거에 관하여 증가된 지출을 초래한다. 조립질 액적은 크게 매끄럽지 않은 표면을 생성하지만, 이들은 단지 미소한 에어로졸 함량만을 갖는다. 간단한 예비 테스트를 사용하여, 본 기술 분야의 숙련자는 사용되는 시스템(기재, 반응성 성분)에 대한 이들 극한값 사이의 최적치를 발견할 수 있다.

본 발명의 방법의 보다 양호한 실시예에서, 비율(

)도 조절가능하다. 분무 패턴의 형태, 말하자면, 생성되는 분무된 스트립의 폭(B)과, 생성된 분무된 스트립의 균일한 층 두께를 갖는 부분을 특징짓는 폭(B')이 제어된 변수로서 사용될 수 있다.

분무 거동에 영향을 주는 중요한 파라미터는 혼합실의 하류에 배열된 흐름 채널의 직경/길이 비율(D/L)이며, 1:1 내지 1:50의 D/L 비율이 형성되는 것이 바람직하다. 약 1:1의 D/L 비율은 비교적 미세한 분무 액적을 초래하며, 약 1:50의 D/L 비율은 비교적 조립질 분무 액적을 생성한다.

두 조치의 조합, 즉, 최적의 D/L 비율의 선택과,

비율의 달성 또는 조절은 양호한 혼합 품질을 보증하고, 미소한 에어로졸 함량을 갖는 분무 패턴을 생성하는 매우 광범위한 제조 조건의 스펙트럼을 제공한다(도5 참조).

최적의 제조 조건을 달성하기 위해, 본 기술 분야의 숙련자는 아래와 같이 진행하는 것이 바람직하다.

먼저 D/L 비율을 위해 예로서, 1:20의 중간값이 선택된다. 가스의 질량 스트림(

)은 그후 가스의 작은 스트림으로부터 시작하여 혼합 품질이 완전해질 때까지 증가된다. 또한 그후, 분무 패턴을 최적화하기 위해, 말하자면, 에어로졸 없는 분무 패턴 또는 적어도 미소한 에어로졸 함량을 갖는 분무 패턴을 달성하기 위해, 가스의 질량 스트림(

)은 추가로 증가된다.

이 최초 절차 이후, 소정 분무 패턴이 최적이 아닌 경우, 추가 반복 단계에서, 즉, 분무 액적이 너무 미세한 경우 D/L 비율을 증가시키고, 분무 액적이 너무 조립질인 경우 D/L 비율을 하강시킴으로써, D/L 비율이 교정될 수 있다.

물론, 이 반복 절차는 일반적으로 특정 용례에 따라서 단지 일회만 수행되며, 제조가 시작되는 각 시기마다 반복될 필요는 없다.

에어로졸 함량의 최소화는 원료의 미소한 손실 및 흡입에 의한 제거에 관하여 최소의 지출을 가능하게 할 뿐만 아니라, 또한, 다른 상당한 장점을 제공한다.

최소의 에어로졸 함량을 갖는 분무는 최소의 에어로졸 에지를 갖는 분무 도포를 가능하게 한다. 이는 순차적으로, 분무 도포가 실질적으로 단일층으로, 말하자면, 한번의 통과동작(pass)으로 수행될 수 있게 하며, 인접한 분무된 스트립이 스트립당 분무된 면적의 대략 1% 내지 40%, 보다 바람직하게는 3% 내지 30%, 가장 바람직하게는 5% 내지 20%의 중첩 정도를 갖게하는 것이 가능하다. 즉, 폭 B의 두 개의 인접한 분무된 스트립 사이의 중첩부의 폭은 분무된 스트립의 폭(B)의 1 내지 40%인 것이 바람직하다. 약 1%의 중첩 정도에서, 분무된 스트립의 에지에서 도포된 반응성 혼합물의 양은 일반적으로 중간부에서보다 작기 때문에, 분무된 스트립들 사이에 작은 함몰부가 형성될 수 있다. 그러나, 이 함몰부는 여전히 비교적 액체인 반응성 혼합물이 흘러내림에 따라 평준화된다. 약 40%의 중첩 정도에서, 분무된 스트립이 중첩하는 영역에 작은 돌출부가 형성될 수 있으며, 이 돌출부는 마찬가지로 여전히 비교적 액체인 반응성 혼합물이 흘러내림에 따라 평준화된다.

혼합물의 반응성이 클수록, 완전히 평탄한 표면을 얻기 위해 더 정확한 중첩 정도가 달성되어야 하며, 그 이유는 혼합물이 흐러내리는 시간이 적거나 거의 존재하지 않기 때문이다. 그렇지 않으면, 미소한 비평탄성이 허용되어야 한다.

그러나, 일반적으로 단일 층 분무 도포는 다층 분무 도포에 비해 주요한 장점을 갖는다.

먼저, 단일층 분무 도포는 분무 시간의 감소를 도출하며, 이에 따라, 제조를 위한 더 높은 가능한 사이클 빈도수를 도출한다. 두 번째로, 더 고반응성의 원료 시스템을 사용하는 것이 가능하다. 이는 순차적으로, 경화 시간이 보다 짧기 때문에 시간에 관한 절약을 초래한다. 이는 개별 층 사이의 완전한 "웨트-온-웨트(wet-on-wet)" 접합부의 생성을 가능하게 하기 위해서 다층 분무 도포에서는 원료 시스템의 화학적 반응이 상당히 더 느리게 진행되어야 하기 때문이다. 그러나, 더 고반응성인 시스템에서, 특히, 3차원 분무층의 경우에, 분무된 층은 경사면 외부로의 흘러내림이 방지될 수 있고, 이는 느리게 반응하는 혼합물에서는 불가능하다.

본 발명은 또한, 적어도 하나의 폴리우레탄의 층으로 이루어진 몰딩을 제조하기 위한 장치에 관한 것으로, 이 장치는

a) 각 반응성 성분을 위한 적어도 하나의 저장 용기 및 계량 유닛과,

b) 원통형 혼합실과 혼합실 내에서 축방향으로 이동할 수 있는 배출기를 포함하는 혼합 부재와,

c) 계량 유닛으로부터 혼합실로의 연결 라인과,

d) 도입 개구를 거쳐 혼합실에 유체 연결되고, 1:1 내지 1:50의 길이에 대한 직경의 비율(D/L)을 갖는 흐름 채널과,

e) 가스 스트림의 공급을 위해 도입 개구의 영역에서 흐름 채널 내에 배열된 적어도 하나의 입구 개구를 포함한다.

반응성 혼합물이 혼합실로부터 흐름 채널로 관통해 흐르는 흐름 채널 내로의 도입 개구는 실질적으로 혼합실 뒤에 배열되는 것이 바람직하다. 가스 스트림을 공급하기 위한 입구 개구의 수는 가변적이지만, 2 내지 20개인 것이 바람직하다. 비록, 가스 스트림의 공급을 위한 두 개의 입구 개구는 20개의 입구 개구 보다 낮은 제조 비용을 가지지만, 20개의 입구 개구는 혼합 영역의 챔버들로의 상당히 더 양호한 분할을 달성하며, 따라서, 상당히 더 양호한 혼합 품질을 달성한다. 또한, 혼합기 헤드의 분무 거동과, 배출기의 단부면과 흐름 채널의 세정은 두개의 도입 개구에서보다 가스 스트림의 공급을 위한 20개의 입구 개구에서 명백히 더 양호하다.

본 발명의 장치의 양호한 실시예에서, 흐름 채널의 단면적은 혼합실의 단면적보다 작다. 따라서, 가스의 추가에 의한 혼합 영역의 챔버들로의 분할이 그에 의해 추가로 보조되기 때문에, 혼합실 내에서의 혼합 거동에 영향을 주는 것이 가능하다. 그러나, 단점은 달성될 수 있는 분무 액적 스펙트럼의 대역폭이 감소되며, 그래서, 예로서 10의 흐름 채널 단면에 대한 혼합실 단면의 비율은 혼합이 극도로 곤란한 원료 시스템의 경우에만 바람직하다.

혼합실의 단면에 대한 흐름 채널의 단면의 감소의 불리한 영향은, 혼합실로부터 흐름 채널로의 전이부가 원추형인 경우, 특히, 흐름 채널이 그 전체 길이에 걸쳐 원추형인 경우에 부분적으로 보상될 수 있다.

혼합 영역의 하류에 배열된 흐름 채널은 교체가능한 것이 바람직하다.

가스의 질량 스트림을 조절할 수 있게 하기 위해, 제어 부재, 예로서, 제어 밸브가 가스 공급 라인 내에 통합되는 것이 바람직하다.

장치의 더 양호한 실시예에서, 센서에 의해 분무 패턴을 검출하는 것도 가능하다. 적절한 센서는 광학 장치, 예로서, 입사광-반사 측정을 갖는 것들 또는 컬러 또는 명암 검출을 갖는 것들을 포함한다.

가스의 질량 스트림(

)을 위한 제어 부재 및 분무 패턴을 검출하기 위한 센서와 이들 두 부재를 관장하는 제어 시스템을 사용하여, 진행중인 제조 동안에 분무 패턴의 최적의 조절이, 그리고, 이에 따른 분무 방법의 최적의 조절이 가능하다.

본 발명은 도면을 참조로 더 상세히 설명된다.

도1은 본 발명의 방법을 수행하기에 적합한 장치를 도시하는 도면이다.

도2는 일괄처리식 작업 위치에서 본 발명의 장치의 분무 혼합기 헤드 구성요 소를 예시한다.

도3은 세정 위치에서 본 발명의 장치의 분무 혼합기 헤드 구성요소를 예시한다.

도4는 본 발명의 방법에 의해 생성된 넓은 에어로졸 에지를 갖는 단일 분무된 스트립을 도시하는 도면이다.

도5는 본 발명의 방법에 의해 생성된 좁은 에어로졸 에지를 구비하는 단일 분무된 스트립을 도시하는 도면이다.

도6은 좁은 에어로졸 에지(도5에 도시된 바와 같은)를 갖는 개별적으로 분무된 스트립으로 구성된 단일 층 분무 도포를 도시하는 도면이다.

도1은 본 발명의 방법을 수행하기 위한 본 발명에 따른 장치의 단순화된 도면을 도시한다. 이 장치에서, 반응성 폴리올(polyol) 및 이소시아네이트(isocyanate) 성분은 계량 유닛, 예로서, 계량 펌프(3, 4)에 의해, 그 각각의 저장 용기(1, 2)로부터 흡입 라인(5, 6) 및 고압 라인(7, 8)을 거쳐 고압 분무 혼합기 헤드(9)로 각각 공급되며, 고압 분무 혼합기 헤드(9)에서 이들은 역방향 흐름 주입(counter-current injection)에 의해 서로 분무화되며, 그에 의해 혼합된다. 혼합 영역을 형성하는 혼합실(10) 바로 뒤에는 흐름 채널(11)이 있다. 흐름 채널(11) 내로의 도입 개구(12)의 영역에는 가스 스트림을 공급하기 위한 입구 개구(13)가 배열되어 있으며, 이 입구 개구(13)를 통해 공기 같은 가스가 흐름 채널(11) 내로 송풍된다. 이 방식으로, 혼합실(10) 외부로 흐르는 반응성 혼합물이 규제된다. 결과적으로, 소위, 혼합 영역의 챔버들로의 분할이 이루어지며, 그래서, 반응성 혼합물은 서로 전체적으로 혼합된다.

가스는 가스 소스(14)로부터 가스 라인에 의해 제어 밸브(15)를 거쳐 가스 스트림의 공급을 위한 입구 개구(13)로 공급된다. 그후, 반응성 혼합물 및 가스 스트림은 흐름 방향으로 혼합실(10)의 하류에 배열된 흐름 채널(11)을 통해 함께 흐른다.

흐름 채널(11)을 벗어난 이후, 반응성 혼합물은 개별 액적(16)으로 분해되고, 가스가 주변 대기로 탈출하며, 그에 의해, 반응성 혼합물이 팽창하고, 그에 의해, 혼합물 분무 스트림(17)이 넓어진다. 분무 스트림(17)은 스트립 단위로 기판(18) 상으로 분무되어 균일한 분무층을 초래한다.

센서(19)는 측부로부터 소위 분무 패턴을 검출하고, 결정된 데이터를 대응 펄스 라인(20)을 거쳐서 제어 장치(21)로 전송한다. 결정된 분무 패턴이 원하는 값과 다른 경우, 이에 따라 제어 밸브(15)에 의해 가스의 양이 변경될 수 있다. 이를 위해, 비교 목적을 위해 기준 분무 패턴이 제어 장치(21) 내에 저장된다. 그후, 제어 장치(21)와 제어 밸브(15) 사이의 관련 펄스 라인(22)을 거쳐 필요한 변화가 전송된다.

데이터, 말하자면, 계량 유닛(3, 5)의 처리량도 제어 장치(21)에 공급될 수 있다. (이를 위해 필요한 펄스 라인은 도1에 도시되어 있지 않다.) 이는 서로 다른 배출량을 위해서는 다른 분무 패턴이 저장되어야만 하기 때문에 편리하다.

일괄처리의 완료 직후, 배출기(23)[혼합실(10) 내에 축방향으로 이동가능한 방식으로 배열된 세정 플런저]가 하향 이동하고, 혼합실(10) 내로의 반응성 성분을 분무화하기 위한 노즐(24)을 폐쇄하며, 동시에, 혼합실(10)에서 반응성 혼합물을 세정한다.

도1의 예에서, 가스의 질량 스트림은 제조 동작으로부터 세정 동작으로 절환될 수 있으며, 이때, 제어 밸브(15)는 추가 개방되고, 따라서, 배출기(23)의 단부면(25) 및 흐름 채널(11)의 세정을 위해 필요한 가스량이 통과할 수 있게 한다. 세정이 완료되었을 때, 배출기(23)는 다시 상향 이동되고, 제어 밸브(15)는 제조 동작으로 다시 절환되며, 그래서, 그후 다음 일괄처리가 수행될 수 있다.

도2는 일괄처리 위치에서 본 발명에 따른 장치의 구성요소, 고압 분무 혼합기 헤드(9')를 도시한다. 도2는 반응성 혼합물의 스트림[흐름 라인(27)로 표시됨]의 상당한 긴축을 도시하기 위한 것이다. 긴축에 의해 반응성 혼합물이 혼합실(10)로부터 관통해 흐르는 단면이 흐름 채널(11) 내로의 도입 개구(12)의 영역에서 좁아지고, 그 결과로서, 혼합실(10)은 가스 스트림에 의해 형성되는 이 영역에서 부가적인 제한을 취득한다.

또한, 도2는 흐름 채널(11)의 길이(L) 및 직경(D)을 보여 준다. 도2의 분무 혼합기 헤드(9')는 배출기(23')의 상이한 구조만이 도1에 도시된 분무 혼합기 헤드(9)와 다르며, 도2에서, 배출기(23')는 제어 홈(26)을 더 포함하고, 제어 홈(26)에서, 반응성 성분들, 폴리올 및 이소시아네이트가 일괄처리식 작업(도2에 도시된 바와 같이)으로부터 세정 또는 재순환 동작(도3에 도시된 바와 같이)으로 절환될 수 있다. 이는 특히, 정지 이후에, 반응성 성분이 항상 일정한 상태, 예로서, 일 정한 온도로 가용하다는 장점을 갖는다. 도1에 도시된 고압 분무 혼합기 헤드(9)를 이용하여 동일한 효과를 달성하기 위해, 라인의 온도는 예로서, 연계된 가열 수단(도1에는 미도시)에 의해 별도로 제어되어야 할 것이다.

혼합실(10) 내에 개략적으로 도시된 나선은 혼합 동작을 나타내기 위한 것이다.

도3은 도2에 도시된 바와 동일한 고압 분무 혼합기 헤드(9')를 보여 준다. 그러나, 도3에서, 고압 분무 혼합기 헤드(9')는 세정 동작 중이며, 이 동안 반응성 성분은 제어 홈(26)을 통해 재순환한다.

도3에 도시된 실시예에서, 가스 스트림을 공급하기 위한 입구 개구(13)는 배출기(23')의 단부면에 대하여 각지게 배향되고, 이는 이 임계적 위치의 특히 양호한 세정을 달성하고, 특히, 고 점착성인 원료 시스템의 경우에 바람직하다.

특히, 고반응성 원료 시스템의 경우에, 가스 스트림에 의한 세정은 신속하게, 그리고, 간헐적으로 이루어지는 것이 바람직하다.

도4는 기재(18)에 도포되어 있는 넓은 에어로졸 에지를 갖는 분무된 스트립(28)으로 구성된 몰딩(30)을 개략적 형태로 도시한다. 넓은 에어로졸 에지는 특히, 분무 동작 동안 많은 수의 에어로졸이 형성될 때 발생한다. 분무된 스트립(26)은 그 폭(B)을 특징으로 한다. 폭(B')은 균일한 층 두께를 가지며, 따라서 에어로졸 에지에 속하지 않는 분무된 스트립의 부분을 나타낸다. 도4에 도시된 분무된 스트립을 위한 도포 방향은 도면의 평면에 수직이다.

도5는 기재(18)에 도포된 좁은 에어로졸 에지를 갖는 분무된 스트립(28)으로 이루어진 몰딩(30)을 개략적인 형태로 도시한다. 좁은 에어로졸 에지는 특히, 분무 동작 동안 에어로졸 함량이 최소화될 때 발생한다. 도5에서, 분무된 스트립(28)은 그 폭(B)을 특징으로 한다. 폭(B')은 균일한 층 두께를 가지며, 따라서, 에어로졸 에지에 속하지 않는 분무된 스트립의 부분을 나타낸다. 도5에 도시된 분무된 스트립을 위한 도포 방향은 도면의 평면에 수직이다.

도6은 기재(18)에 도포되어 있는 단층 분무층(29)으로 구성된 몰딩(30)을 개략적 형태로 도시한다. 분무층(29)은 좁은 에어로졸 에지(도5에 미도시)를 갖는 복수의 분무된 스트립으로 구성된다. 분무된 스트립의 최적의 중첩으로, 거의 평탄한 표면이 얻어진다. 이는 특히, 최소화된 또는 좁은 에어로졸 에지에서 가능하다. 분무된 스트립의 폭(B)에 부가하여, 폭(B'), 즉, 균일한 층 두께(d)를 갖는 분무된 스트립의 중간부분의 폭도 표시되어 있다. 따라서, 두 분무된 층 사이의 중첩(ΔB)은

이고, 백분율의 중첩도는

이다. 두께(d)는 도면에 확대된 규모로 도시되어 있으며, 폭(B, B')은 감소된 규모로 도시되어 있다.

Claims (15)

1. 기재상에 폴리우레탄의 층을 포함하는 몰딩을 제조하기 위한 일괄처리식 방법이며,

   a) 원통형 혼합실(10) 내에서 반응성 성분을 최초 혼합하는 단계와,

   b) 그후, 제조된 반응성 혼합물을 도입 개구(12)를 통해 흐름 채널(11) 내로 안내하는 단계와,

   c) 가스 스트림을 도입 개구(12)의 영역으로부터 흐름 채널(11) 내로 추가로 안내하는 단계와,

   d) 흐름 채널(11)을 벗어나는 반응성 혼합물을 기재(18)의 표면 상으로 분무하고, 기재의 표면 상의 반응성 혼합물이 경화되게 하는 단계와,

   e) 일괄처리의 분무가 완료되었을 때, 혼합실(10) 내에서 축방향으로 이동할 수 있는 배출기(23)를 일괄처리 위치로부터 세정 위치로 이동시킴으로써 혼합실(10)을 기계적으로 세정하는 단계와,

   f) 배출기(23)의 단부면(25)과 흐름 채널(11) 양자 모두가 가스 스트림에 의해 세정될 때까지 세정 위치에서 배출기(23)를 유지하는 단계를 포함하는, 기재상에 폴리우레탄의 층을 포함하는 몰딩을 생성하기 위한 일괄처리식 방법.
2. 제1항에 있어서, 가스 스트림은 50 내지 250 m/s, 바람직하게는 75 내지 200 m/s, 더욱 바람직하게는 100 내지 150 m/s의 속도로 흐름 채널 내로 흐르는, 기재 상에 폴리우레탄의 층을 포함하는 몰딩을 생성하기 위한 일괄처리식 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 가스와 반응성 혼합물의 질량 스트림의 비율(

   

   )은 2:1과 1:100 사이, 바람직하게는 1:1과 1:75 사이, 더욱 바람직하게는 1:2와 1:50 사이에서 조절가능한 것을 특징으로 하는 기재상에 폴리우레탄의 층을 포함하는 몰딩을 생성하기 위한 일괄처리식 방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 비율(

   

   )은 제어가능한 것을 특징으로 하는 기재상에 폴리우레탄의 층을 포함하는 몰딩을 생성하기 위한 일괄처리식 방법.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 흐름 채널은 1:1 내지 1:50, 바람직하게는 1:2 내지 1:30, 더욱 바람직하게는 1:3 내지 1:10의 길이에 대한 직경의 비율을 갖는 것을 특징으로 하는 기재상에 폴리우레탄의 층을 포함하는 몰딩을 생성하기 위한 일괄처리식 방법.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 반응성 혼합물은 실질적으로 단일 층으로 분무되고, 인접한 분무 스트립들은 1% 내지 40%, 바람직하게는 3% 내지 30%, 더욱 바람직하게는 5% 내지 20%의 중첩 정도를 갖는 것을 특징으로 하는, 기재상에 폴리우레탄의 층을 포함하는 몰딩을 생성하기 위한 일괄처리식 방법.
7. 폴리우레탄의 층을 포함하는 피복된 몰딩을 제조하기 위한 장치이며,

   a) 반응성 성분을 위한 저장 용기(1, 2) 및 계량 유닛(3, 4)과,

   b) 원통형 혼합실(10)과 혼합실(10) 내에서 축방향으로 이동할 수 있는 배출기(23)를 포함하는 혼합 부재(9)와,

   c) 계량 유닛(3, 4)으로부터 혼합실(10)로의 연결 라인(7, 8)과,

   d) 도입 개구(12)에 의해 혼합실(10)에 유체 연결되고, 1:1 내지 1:50의 길이에 대한 직경의 비율(D/L)을 갖는 흐름 채널(11)과,

   e) 가스 스트림을 공급하기 위해 도입 개구(12)의 영역에 존재하는 흐름 채널(11) 내의 적어도 하나의 입구 개구(13)를 포함하는, 폴리우레탄의 층을 포함하는 피복된 몰딩을 제조하기 위한 장치.
8. 제7항에 있어서, 흐름 채널(11) 내로의 도입 개구(12)는 실질적으로 혼합실(10) 바로 뒤에 배열되는 것을 특징으로 하는, 폴리우레탄의 층을 포함하는 피복된 몰딩을 제조하기 위한 장치.
9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 가스 스트림을 공급하기 위해 도입 개구(12)의 영역에서 흐름 채널(11) 내에 2개 내지 20개, 바람직하게는 3개 내지 16개, 더욱 바람직하게는 4개 내지 8개의 입구 개구(13)가 존재하는 것을 특징으로 하는, 폴리우레탄의 층을 포함하는 피복된 몰딩을 제조하기 위한 장치.
10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 흐름 채널(11)의 단면적에 대한 혼합실(10)의 단면적의 비율은 1.05과 10 사이, 바람직하게는 1.1과 5 사이, 더욱 바람직하게는 1.2와 2 사이인 것을 특징으로 하는, 폴리우레탄의 층을 포함하는 피복된 몰딩을 제조하기 위한 장치.
11. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 혼합실(10)로부터 흐름 채널(11)로의 전이부는 원추형 형상을 갖는 것을 특징으로 하는, 폴리우레탄의 층을 포함하는 피복된 몰딩을 제조하기 위한 장치.
12. 제7항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 흐름 채널(11)은 그 전체 길이에 걸쳐 원추형 형상인 것을 특징으로 하는, 폴리우레탄의 층을 포함하는 피복된 몰딩을 제조하기 위한 장치.
13. 제7항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 가스의 질량 유동을 변경하기 위한 제어 부재(15)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 폴리우레탄의 층을 포함하는 피복된 몰딩을 제조하기 위한 장치.
14. 제7항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 분무 패턴을 검출하기 위한 센서(19)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 폴리우레탄의 층을 포함하는 피복된 몰 딩을 제조하기 위한 장치.
15. 제7항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 검출된 분무 패턴에 기초하여 가스의 질량 유동을 조절하기 위한 제어 장치(21)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 폴리우레탄의 층을 포함하는 피복된 몰딩을 제조하기 위한 장치.

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