WO2022089779A1 - Vorrichtung zum auftragen von massen sowie deren verwendung - Google Patents

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WO2022089779A1
WO2022089779A1 PCT/EP2021/025420 EP2021025420W WO2022089779A1 WO 2022089779 A1 WO2022089779 A1 WO 2022089779A1 EP 2021025420 W EP2021025420 W EP 2021025420W WO 2022089779 A1 WO2022089779 A1 WO 2022089779A1
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Judith Schwemmer
Mathias Belzner
Arthur PRIOR
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Staedtler Mars Gmbh & Co. Kg
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Definitions

  • the invention relates to a device for applying free-flowing and/or pasty masses and their use.
  • Machines for processing clay to produce models for example in car design development, are known. This is how they show and describe
  • the clay is heated and conveyed in the machines shown and finally conveyed in a heated conveying hose to an application nozzle in order to be pressed out of it.
  • Application nozzles with integrated mixing inserts for mixing two fluid components are also known from the plastics industry. These application devices have two feeds for provided components, which are mixed with one another at the point of processing, with the resultant liquid mixture, in particular, crosslinking and curing in the mold. This is known, for example, from WO 2013/127534 A1.
  • the object of the invention is therefore to provide a device for applying masses which does not have the disadvantages mentioned above and in particular provides industrial plasticine of high/homogeneous quality at the site of processing/application.
  • Another object of the invention is to create a device that is designed in such a way that industrial plasticine of high quality can be used in the design process of the automotive industry/automotive development.
  • the mixing device can be in the form of a static and/or dynamic mixer.
  • the processing/application temperature is 60 to 80 °C.
  • Examples of possible heating devices include electric heating, resistance heating, band heaters, silicone heating pads and/or heating cartridges.
  • the recipe has liquid/waxy (oil and wax) and solid components (fillers, pigments).
  • the proportion of the solid components is in a range from 61 to 70% by weight and the proportion of liquid and/or pasty components is in a range between 30 and 39% by weight.
  • the components of the plasticine are homogeneously mixed before delivery in an untempered basic state, but they separate depending on the pressure applied for transport and the length of the heated transport hose during processing in the application machines. This results in pronounced and perceptible streaking/marbling effects due to separation of the components on the surface of the plasticine mass applied, with the disadvantages listed.
  • FIGS. 1 and 2 serve to illustrate the segregation effect.
  • FIG. 1 shows the cross section through a round strand as it leaves the outlet nozzle
  • FIG. 2 shows a cross section through the central axis of the strand. Shades/black gradations can be seen, which represent the segregation of the components.
  • This effect based on shearing, increases with the conveying length of the feed hose and increasing feed pressure in the feed hose as well as the introduced heating temperature. It has proven particularly advantageous if the application device has a mixing device and a heating element. This combination ensures that the plasticine has the optimal temperature at the point of application at all times and is homogeneously mixed. It has also been shown that the color and structure on the surface of the processed clay is uniform over its entire surface and can be perceived as being of high quality.
  • Figure 3 shows a cross section through an embodiment of the application device 1 according to the invention, consisting essentially of a housing part 10 and a mixing device 16 integrated/arranged within the housing part 10.
  • the mixing device 16 is designed as a mixing device 16 with a static mixer.
  • the housing part 10 has at one end a
  • An outlet nozzle 12 is mounted on the outlet area 11, which in this embodiment has an outlet nozzle 12 with a slit-shaped opening, which, however, can also be designed with a round or other geometrically shaped opening.
  • the so-called mixing area 15 is formed between the feed area 13 and the outlet area 11, in which a mixing device 16 is integrated/designed.
  • the mixing device 16 is in the form of a static mixer with a fixed mixing rod 17, in this embodiment the mixing area 15 is divided into 8 mixing sequences 171, the mixing direction of the sequences 171 being alternately clockwise and counter-clockwise in order to change direction by optimal mixing of the pasty and / or flowable material to ensure.
  • a heating device 18 is formed between the feed and outlet areas (13 and 12).
  • the heating device 18 is designed as an electrical resistance heater. It has proven to be advantageous here if the area 181 heated by the heater 18 at least partially overlaps with the mixing area 15 .
  • the handle portion 19 of the applicator is insulated to shield the user from the heat generated by the heater 18 .
  • a dynamic mixer with at least one driven rotating mixing shaft can also be designed as an alternative mixing device to the static mixer.
  • the feed pressure at the mixing hose can be reduced, which in turn can reduce the segregation of the components of the plasticine fed.
  • the application device according to the invention is used according to claim 1 in the production of design models in automobile development, the application device being designed as part of an application machine, the application device being present as a hand-held device.
  • the application device according to claim 1 is used in the production of design models in automobile development, the application device being designed as part of an application machine and the application machine being designed as a fully automatic application system.
  • FIG. 1 An application machine 2 for heating and applying plastic masses 3 is shown in FIG.
  • the machine 2 has at least one heatable conveyor station 21 with a filling opening 25 and a conveyor unit/conveyor station 21, as well as a removal station 23 for plastic masses 3 that can be processed.
  • a heated conveying hose 24 connects to the removal station 23, the end of the conveying hose 24 according to the invention being attached to this conveying hose 24 Application device 1 is connected.
  • the application machine 2 corresponds to a system according to the prior art, as known, for example, from DE 29720892 U1 and DE 102016109816 A1.
  • the application device for pasty and/or flowable material consists of at least one housing with a feed area for material and at least one outlet area for material, with at least one mixing area being formed between the feed area for material and the outlet area for material, with the at least one mixing area having at least a mixing device is formed.
  • At least one heating device is formed between the feed area and the outlet area, with a heating area being formed by the at least one heating device.
  • the at least one mixing device is designed as at least one static and/or at least one dynamic mixer, with the at least one static mixer having at least one mixing rod with at least one mixing sequence.
  • the heating area of the heater and the mixing area are at least partially present or designed to overlap.
  • An application device as described above is used in the production of design models in automobile development, the application device being designed as part of an application machine and the application device being designed as a hand-held device.
  • the application device described above is also used in the production of design models in automobile development, the application device being designed as part of an application machine and the application machine being designed as a fully automatic application system Position list application device

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Abstract

Haupzanspruch: Auftragsvorrichtung für pastöses und/oder fließfähiges Material, mindestens bestehend aus einem Gehäuse mit einem Zuführungsbereich für Material und mindestens einen Auslassbereich für Material, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Zuführungsbereich für Material und dem Auslassbereich für Material mindestens ein Mischbereich ausgebildet ist und dass der mindestens eine Mischbereich mindestens eine Mischvorrichtung ausgebildet ist.

Description

Vorrichtung zum Aufträgen von Massen sowie deren Verwendung Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufträgen von fließfähigen und/oder pastösen Massen sowie deren Verwendung.
Vorrichtungen zum Aufträgen von fließfähigen und/oder pastösen Massen sind prinzipiell bekannt. Ebenso sind Maschinen bekannt, die derartige Vorrichtungen aufweisen.
Bekannt sind Maschinen zur Verarbeitung von Clay zur Herstellung von Modellen, beispielsweise in der Autodesignentwicklung. So zeigen und beschreiben die
DE 29720892 U1 und die DE 102016109816 A1 Maschinen, welche Clay aufbereiten/erwärmen und fließfähigen/pastösen Clay in einem beheizten Schlauch zum Auftragsort transportieren.
Der Clay wird in den gezeigten Maschinen erwärmt und gefördert, um schließlich in einem beheizten Förderschlauch zu einer Applikationsdüse gefördert, um aus dieser herausgepresst zu werden.
Es hat sich hierbei als nachteilig herausgestellt, dass der Clay inhomogen/entmischt aus der Applikationsdüse abgegeben wird, was zu unerwünschten Qualitätsänderungen und inakzeptablen Oberflächeneffekte führt, da sich die Einzelkomponenten des mit Druck beaufschlagten/geförderten Clay über den Transportweg entmischen. Dieses Entmischen wird häufig auch als Migration von Partikeln und/oder Phasenseparation bezeichnet.
Weiter sind aus der Kunststoffindustrie Applikationsdüsen mit integrierten Mischeinsätzen zum Mischen zweier fluider Komponenten bekannt. Diese Applikationsgeräte weisen zwei Zuführungen für bereitgestellte Komponenten auf, die am Ort der Verarbeitung miteinander vermischt werden, wobei das entstandene insbesondere flüssige Gemisch vernetzt und in der Gussform aushärtet. So ist dies beispielsweise aus der WO 2013/127534 A1 bekannt.
Als nachteilig ist es hierbei anzusehen, dass diese Geräte für die Verarbeitung von pastösen Massen, wie Industrieplastilin, ungeeignet sind, da derartige Massen bei Raumtemperatur so nicht verarbeitet werden können. Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zum Aufträgen von Massen zu schaffen, die die vorstehend genannten Nachteile nicht aufweist und insbesondere Industrieplastilin in hoher/homogener Qualität an am Ort der Verarbeitung/Auftrages bereitstellt.
Weiter ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, die derart gestaltet ist, dass Industrieplastilin in hoher Qualität im Designprozess der Automobilindustrie/Automobilentwicklung verwendet werden kann.
Gelöst wird die Aufgabe mit den in den Ansprüchen 1 , 6 und 7 umfassten Merkmalen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Lösungen sind mit den weiteren Ansprüchen umfasst.
Es hat sich in überraschender Weise gezeigt, dass es über eine in der Auftragsvorrichtung integrierten Mischvorrichtung, eine homogene Mischung der Komponenten des Industrieplastilins am Auftragsort gewährleistet werden kann. Die Mischvorrichtung kann als ein statischer und/oder dynamischer Mischer vorliegen.
Weiter hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn in der Auftragsvorrichtung eine Heizeinrichtung integriert ist, wodurch die optimale Verarbeitungstemperatur für Industrieplastilin am Auftragsort garantiert wird.
Im vorliegenden Fall liegt die Verarbeitung-/Auftragstemperatur bei 60 bis 80 °C. Als mögliche Heizeinrichtung seien beispielhaft eine elektrische Heizung, Widerstandsheizung, Bandheizkörper, Silikonheizkissen und/oder Heizpatrone genannt.
Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung sei beispielhaft eine Rezeptur eines Industrieplastilins nach dem Stand der Technik angeführt, die mit der erfindungsgemäßen Auftragsvorrichtung bzw. eine derartige Vorrichtung aufweisende Maschine, verarbeitet werden kann. Rezepturbeispiel - Industrieplastilin (Stand der Technik)
31 Gew. % Paraffinwachs und Mikrowachs
5 Gew. % Weißöl
47 Gew. % Füllstoff
15 Gew. % Leichtfüllstoff
2 Gew. % Pigmente
Wie aus dem Beispiel zu erkennen, weist die Rezeptur flüssige/wachsartige (Öl und Wachse) und feste Komponenten (Füllstoffe, Pigmente) auf. In vielen bekannten Plastilin-Rezepturen gemäß dem Stand der Technik, liegt der Anteil der festen Bestandteile in einem Bereich von 61 bis 70 Gew.% und der Anteil an flüssigen und/oder pastösen Bestandteilen in einem Bereich zwischen 30 und 39 Gew.%.
Die Komponenten des Plastilins liegen vor Förderung in ungetempertem Grundzustand homogen gemischt vor, die sich aber in Abhängigkeit von anliegendem Druck für den Transport und Länge des beheizten Transportschlauches während der Verarbeitung in Auftragsmaschinen entmischen. Hierdurch entstehen stark ausgeprägte und wahrnehmbare Schlierenbildungs-/Marmorierungseffekte durch Entmischung der Komponenten an der Oberfläche der applizierten Plastilinmasse mit den aufgeführten Nachteilen.
Der Effekt der Schlierenbildung/Marmorierung tritt aufgrund der entstehenden Scherung besonders an der Oberfläche und oberflächennahen Bereichen des Plastilins auf, da das bewegte/geförderte Plastilin an der Innenoberfläche des Förderschlauches reibungsbehaftet abgebremst wird.
Zur Veranschaulichung des Entmischungseffektes dienen die Figuren 1 und 2. Figur 1 zeigt hierbei den Querschnitt durch einen runden Strang wie er die Auslassdüse verlässt, während Figur 2 einen Querschnitt durch die Mittelachse des Stranges darstellt. Zu erkennen sind Schattierungen/Schwarzabstufungen, die die Entmischung der Komponenten darstellen. Dieser Effekt, basierend auf Scherung verstärkt sich mit der Förderlänge des Zuführungsschlauches und steigenden Förderdruck im Zuführungsschlauch sowie der eingebrachten Heiztemperatur. Es hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn die Auftragsvorrichtung eine Mischvorrichtung und ein Heizelement aufweist. Diese Kombination stellt sicher, dass zu jedem Zeitpunkt das Plastilin am Ort des Auftrages die optimale Temperatur aufweist, als auch homogen durchmischt vorliegt. Ebenso hat sich gezeigt, dass die Farbausprägung und Struktur an der Oberfläche des verarbeiteten Clays über seine gesamte Oberfläche gleichförmig und qualitativ hochwertig wahrnehmbar ausgebildet ist.
Die erfindungsgemäße Auftragsvorrichtung soll anhand der Figuren 3 und 4 näher erläutert werden.
Die Figur 3 zeigt einen Querschnitt durch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Auftragsvorrichtung 1 , im Wesentlichen bestehend aus einem Gehäuseteil 10 und einer innerhalb des Gehäuseteiles 10 integrierten/angeordneten Mischvorrichtung 16. Die Mischvorrichtung 16 ist in dieser Ausführungsform als eine Mischvorrichtung 16 mit statischem Mischer ausgebildet.
Das Gehäuseteil 10 weist an einem Ende einen
Materialzuführungsbereich/Zuführungsbereich 13 und am gegenüberliegenden Ende ein Auslassbereich 11 auf, wobei im Zuführungsbereich 13 Mittel zur Verbindung mit dem beheizten Zuführungsschlauch/Förderschlauch (24) ausgebildet sind. Am Auslassbereich 11 ist eine Auslassdüse 12 gehaltert, welche in dieser Ausführungsform eine Auslassdüse 12 mit spaltförmiger Öffnung aufweist, welche aber ebenso mit runder oder sonstiger geometrisch gestalteter Öffnung ausgebildet sein kann.
Zwischen Zuführungs- 13 und Auslassbereich 11 ist der sogenannte Mischbereich 15 ausbildet, in dem eine Mischvorrichtung 16 integriert/ausgebildet ist. Die Mischvorrichtung 16 liegt als ein statischer Mischer mit einem feststehenden Mischstab 17 vor, wobei in dieser Ausführungsform der Mischbereich 15 in 8 Mischsequenzen 171 unterteilt ist, wobei sich die Mischrichtung der Sequenzen 171 abwechselnd im Uhrzeigersinn und gegen den Uhrzeigersind gestaltet sind, um durch den Richtungswechsel eine optimale Durchmischung des pastösen und/oder fließfähigem Materials zu gewährleisten.
Damit das Industrieplastilin 3 in der Auftragsvorrichtung 1 , beispielsweise im Mischbereich 15 mit großen Kontaktoberflächen nicht aus bzw. abkühlt und wieder auf eine optimale Verarbeitungstemperatur gebracht oder gehalten wird, ist zwischen Zuführungs- und Auslassbereich (13 und 12) eine Heizvorrichtung 18 ausgebildet. Die Heizvorrichtung 18 ist in dieser Ausführungsform als elektrische Widerstandsheizung ausgebildet. Es hat sich hierbei als vorteilhaft herausgestellt, wenn der durch die Heizung 18 beheizte Bereich 181 sich mindestens teilweise mit dem Mischbereich 15 überschneidet.
Der Griffbereich 19 der Auftragsvorrichtung ist isoliert ausgebildet, um den Benutzer von der erzeugten Wärme der Heizvorrichtung 18 abzuschirmen.
Als eine alternative Mischvorrichtung zum statischen Mischer kann auch ein dynamischer Mischer mit mindestens einer angetriebenen rotierenden Mischwelle ausgebildet sein. Durch den Einsatz eines dynamischen Mischers kann der Förderdruck am Mischschlauch reduziert werden, wodurch wiederum die Entmischung der Bestandteile des geförderten Plastilins verringert werden kann.
Verwendung findet die erfindungsgemäße Auftragsvorrichtung nach Anspruch 1 bei der Herstellung von Designmodellen in der Automobilentwicklung, wobei die Auftragsvorrichtung als Teil einer Auftragsmaschine ausgebildet ist, wobei die Auftragsvorrichtung als ein handgeführtes Gerät vorliegt.
Des Weiteren findet die erfindungsgemäße Auftragsvorrichtung nach Anspruch 1 Verwendung bei der Herstellung von Designmodellen in der Automobilentwicklung, wobei die Auftragsvorrichtung als ein Teil einer Auftragsmaschine ausgebildet ist und wobei die Auftragsmaschine als ein vollautomatisches Auftragssystem ausgebildet ist.
Eine Auftragsmaschine 2 zum Erwärmen und Aufträgen plastischer Massen 3 ist in Figur 4 gezeigt. Die Maschine 2 weist mindestens eine beheizbare Förderstation 21 mit einer Einfüllöffnung 25 und einer Fördereinheit/Förderstation 21 auf, sowie eine Entnahmestation 23 für verarbeitungsfähige plastische Massen 3 auf. An die Entnahmestation 23 schließt sich ein beheizter Förderschlauch 24 an, wobei an diesem Förderschlauch 24 endseitig die erfindungsgemäße Auftragsvorrichtung 1 angeschlossen ist.
Die Auftragsmaschine 2 entspricht prinzipiell einer Anlage nach dem Stand der Technik, wie beispielhaft aus DE 29720892 U1 und DE 102016109816 A1 bekannt.
Die Auftragsvorrichtung für pastöses und/oder fließfähiges Material, besteht mindestens aus einem Gehäuse mit einem Zuführungsbereich für Material und mindestens einen Auslassbereich für Material, wobei zwischen dem Zuführungsbereich für Material und dem Auslassbereich für Material mindestens ein Mischbereich ausgebildet ist, wobei der mindestens eine Mischbereich mindestens eine Mischvorrichtung ausgebildet ist.
Zwischen dem Zuführungsbereich und dem Auslassbereich ist mindestens eine Heizvorrichtung ausgebildet, wobei durch die mindestens eine Heizvorrichtung ein Heizbereich ausgebildet ist.
Die mindestens eine Mischvorrichtung ist als mindestens ein statischer und/oder mindestens ein dynamischer Mischer ausgebildet, wobei der mindestens ein statischer Mischer mindestens einen Mischstab mit mindestens einer Mischsequenz aufweist.
Hierbei sind der Heizbereich der Heizung und der Mischbereich mindestens teilweise überschneidend vorliegen oder ausgebildet sind.
Verwendung findet eine vorstehend beschriebene Auftragsvorrichtung bei Herstellung von Designmodellen in der Automobilentwicklung, wobei die Auftragsvorrichtung als ein Teil einer Auftragsmaschine ausgebildet ist und wobei die Auftragsvorrichtung als ein handgeführtes Gerät ausgebildet ist. Ebenso findet die vorstehend beschriebene Auftragsvorrichtung Verwendung bei der Herstellung von Designmodellen in der Automobilentwicklung, wobei die Auftragsvorrichtung als ein Teil einer Auftragsmaschine ausgebildet ist und wobei die Auftragsmaschine als ein vollautomatisches Auftragssystems ausgebildet ist Positionsliste Auftragsvorrichtung
Gehäuseteil
Auslassbereich
Auslassdüse
Zuführungsbereich
Schlauchanschluss
Mischbereich
Mischvorrichtung
Mischwelle/Mischstab
Mischsequenz
Heizvorrichtung
Heizbereich
Griffbereich/Handhabungsbereich
Auftragsmaschine
Förderstation
Entnahmestation
Förderschlauch
Einfüllöffnung plastische Masse/Industrieplastilin

Claims

8 Patentansprüche
1.) Auftragsvorrichtung für pastöses und/oder fließfähiges Material, mindestens bestehend aus einem Gehäuse mit einem Zuführungsbereich für Material und mindestens einen Auslassbereich für Material, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Zuführungsbereich für Material und dem Auslassbereich für Material mindestens ein Mischbereich ausgebildet ist und dass der mindestens eine Mischbereich mindestens eine Mischvorrichtung ausgebildet ist.
2.) Auftragsvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Zuführungsbereich und dem Auslassbereich mindestens eine Heizvorrichtung ausgebildet ist und dass durch die mindestens eine Heizvorrichtung ein Heizbereich ausgebildet ist.
3.) Auftragsvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Mischvorrichtung als mindestens ein statischer und/oder mindestens ein dynamischer Mischer ausgebildet ist.
4.) Auftragsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine statische Mischer mindestens einen Mischstab mit mindestens einer Mischsequenz aufweist.
5.) Auftragsvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizbereich der Heizung und der Mischbereich mindestens teilweise überschneidend vorliegen oder ausgebildet sind. 9
6.) Verwendung einer Auftragsvorrichtung nach Anspruch 1 zur Herstellung von Designmodellen in der Automobilentwicklung, wobei die Auftragsvorrichtung als ein Teil einer Auftragsmaschine ausgebildet ist und wobei die Auftragsvorrichtung als ein handgeführtes Gerät ausgebildet ist.
7.) Verwendung einer Auftragsvorrichtung nach Anspruch 1 zur Herstellung von Designmodellen in der Automobilentwicklung, wobei die Auftragsvorrichtung als ein Teil einer Auftragsmaschine ausgebildet ist und wobei die Auftragsmaschine als ein vollautomatisches Auftragssystems ausgebildet ist.
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