CN101128295B - 用于高粘性原始材料的混合头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于混合至少两种反应性的原始材料的混合头和方法，其中至少一种原始材料以高粘性的形态、尤其是加有填料地存在。混合头包括：一个用于高粘性原始材料的输入通道；一个用于高粘性原始材料的回流通道；一个混合腔，原始材料在该混合腔内互相混合；和至少一个用于使较低粘性的原始材料置入到混合腔内的喷孔。为了保证无故障地加工，设有一个转换装置，用该转换装置可以有选择地一方面在输入通道与混合腔之间或者另一方面可以在输入通道与回流通道之间建立流动连接，其中从输入通道到混合腔的输送端设置在所述至少一个喷孔的上游。

Description

用于高粘性原始材料的混合头 

技术领域

本发明涉及一种用于混合至少两种反应性的原始材料、尤其是用于反应铸造法(Reaktionsgieβverfahren)的混合头，以及一种用于混合两种反应性的原始材料的方法。 

背景技术

用于混合至少两种反应性的原始材料尤其是聚氨酯类成分的混合头由现有技术充分已知。这样的混合头的一种优选的实施方式使用一种高压对喷方法，其中在一个混合腔内两束原始成分在高压下互相对准，并且在碰撞时互相混合。为了实现高压对喷，尤其是为了建立压力，两种原始材料必须通过一个喷嘴引导。 

现在在高压对喷方法中的问题是加工高粘性材料。在此尤其是在掺入填料例如纤维的材料中出现问题，因为所述填料可能堵塞和损坏喷嘴。 

在按反应铸造法制造塑料件时经常采用增强纤维用以改善产品的机械特性。采用的纤维的长度在此对于制成产品的强度具有不同的意义。 

直到0.5mm部分也可以到1.0和3.0mm的纤维长度能相对无问题被加工(这取决于使用的纤维材料和混合头的结构)。然而大多数情况不再能解决问题，因为部分存在于原始材料中的纤维的长度大于3.0mm。 

在塑料产品中使用较长纤维成分例如玻璃或天然纤维越来越希望提高物理特性或材料特性。可以加工的纤维越长，能获得越好的材料特性。然而通过加工长度最大到0.5mm的纤维(或可能的话直到3.0mm)不能满足未来的材料要求。 

出于所述原因长时间以来已经看到长纤维的发展趋势。在这种相互联系中已知一种混合头，其中纤维在混合腔外面掺入到已经混合的反应成分内。在此例如纤维可以通过一个管子引导通过混合头，然后纤维在管子的端部上混入到已混合的反应材料束内。也已知的是，纤维倾斜地混入到反应束内。这样构成的混合头允许长度直到50mm的纤维，其中 输送粗纱的玻璃纤维并且在掺入反应成分之前被剪切。然而用所述的LFI方法(LFI＝长纤维喷射)不可能填充一个封闭的模具。更确切地说只能加入到敞开的模具内，其中混合头例如通过一个机器人手臂在模具表面上方的一个确定的轨迹上引导，并且带入到模具内。紧接着闭上模具，并且通过反应成分的时效硬化形成产品。 

然而因为使用一个自己的机器人手臂以及封闭和塑料产品的时效硬化是相对无效率的，所以越来越希望给出一种混合头和一种方法，用该混合头和方法也可以加工高粘性原始材料，尤其是加有纤维的原始材料，该纤维允许超过0.5mm、尤其是超过1mm、优选超过3.0mm的纤维长度，而不出现工作干扰。 

在混合物注入到封闭的发泡工具内时(由所谓的RRIM方法已知(RRIM＝加强的反应喷射成型))，纤维必须在混合前混入反应成分之一内。然而在使用较长纤维时这导致极大地提高材料粘性。一种这样的高粘性原始材料用目前的方法不再能加工。 

发明内容

本发明的目的是，给出一种混合头和一种方法，借此尤其是按反应铸造方法也可以加工高粘性的原始材料。 

所述目的通过本发明给出的混合头以及通过本发明给出的方法来解决。 

本发明提出一种用于混合至少两种反应性的原始材料、用于反应铸造法的混合头，其中至少一种原始材料以高粘性的形态存在，该混合头包括：一个用于原始材料的输入通道；一个用于原始材料的回流通道；一个混合腔，该混合腔在一个工作位置上从输入通道得到原始材料，各原始材料在该混合腔内互相混合，设有一个转换装置，用该转换装置可以有选择地一方面在输入通道与混合腔之间或者另一方面在输入通道与回流通道之间建立流动连接；和用于把另一较低粘性的原始材料置入到混合腔内的至少一个喷孔，其中从输入通道到混合腔的输送端设置在所述至少一个喷孔的上游；其特征在于：输入通道在转换装置的一个工作位置上直接通入到混合腔中，输入通道适用于引导高粘性的原始材料， 并且回流通道适用于引导所述高粘性的原始材料。 

本发明还提出一种用于运行混合头的方法，其中混合两种反应性的原始材料，其中一种高粘性原始材料掺入纤维，所述纤维至少部分具有超过0.5mm的长度，该方法包括优选循环重复的步骤：在一个混合过程前，将一个用于高粘性的、加有纤维的原始材料的输入通道基本上在保持流动横截面的情况下与一个用于再循环的回流管路连接；为了导入混合过程，将输入通道与混合腔连接，其中中断从输入管路到回流管路的流动连接；在混合过程中，将高粘性的、加有纤维的材料导入到混合腔内；将另一较低粘性的原始材料通过喷嘴在高粘性原始材料的输入端的下游喷入到混合腔内；并且将反应混合物从混合腔内输出。 

本发明的核心思想是，用相对较低的压力(也就是在避免高压的情况下)或者能再循环高粘性原始材料或者把原始材料输入到一个混合腔内。在把高粘性原始材料输入到混合腔内后，一种第二原始成分尤其是低粘性原始成分应该喷入到混合腔内，尤其是在高压情况下。优选在高粘性原始材料的输入与回流之间或者在输入与混合腔之间应该没有显著的节流位置，在该节流位置上可以建立压力或者在该节流位置上由于一个较小的流动横截面消耗压力是可能的。用所述的方式和方法极为有效地防止喷嘴的损耗(或者其他节流位置)，并且此外能把一种反应成分加入到封闭的模子内，该成分例如也包括长度大于0.5mm、尤其是1mm、 优选3.0mm的纤维成分。 

当输入通道、回流通道和输入与回流通道之间的流动连接基本上构成为具有相同的流动横截面时，防止节流位置。 

输入通道与混合腔之间的流动连接最终结果也应该具有相同的流动横截面。 

一种特别优选的实施方案的特征在于，在混合腔内来回可运动地设置一个清洁活塞，清洁活塞在一个位置上能建立输入通道与回流通道之间的流动连接，并且在另一个位置(优选拉回位置)上建立输入通道与混合腔之间的流动连接。在此清洁活塞的端部优选构成为使高粘性原始材料从输入通道通过清洁活塞的端面结构偏转到混合腔内。在所述第一位置上的输入与回流通道之间的连接可以通过在清洁活塞内的一个孔或者一个环形槽实现。 

关于喷孔可以实现的是，多个喷孔也可以设在混合腔内。多个喷孔例如可以环形围绕在混合腔周围设置。为了能特别有压力地喷入到混合腔内并且从而确保尽可能好的混合，每一个喷孔可以配设一个喷嘴，借助于喷嘴将低粘性原始材料喷入到混合腔内。尤其是各喷嘴单独、尤其是液压可控制地构成。 

对于方法要说的是，在相对较小压力并且在避免显著的节流位置的情况下能把高粘性原始材料导入到混合腔内，以便即使在加入较长纤维的情况下也不出现堵塞结果。此后另一种原始材料输入到尤其是高压地喷入到高粘性原始材料内。 

总之用本发明用简单的方式和方法可以给出一种混合头和一种方法，其中当使用高粘性原始材料时，尤其是一种加入纤维的原始材料时，一种反应性的材料也可以加入到封闭的成型工具内，所述纤维至少部分具有大于0.5mm、尤其是大于1mm、优选大于3mm的长度。因此能用所述的方法加工长度直到25mm以及更长的纤维。 

附图说明

下面借助于一个实施例并且参考附图详细解释本发明。其中： 

图1显示在大大示意的实施方式中的按本发明的带有推进的清洁活 塞的混合头的剖面图， 

图2显示如图1的、然而带有拉回的清洁活塞的剖面图， 

图3显示按本发明的在图1中的混合头的在另一个能看出喷嘴的剖切平面内的示意的剖面图。 

具体实施方式

在图1至3中以大大示意的描述方式在两个不同的剖切平面内示出按本发明的混合头(图1和2用第一剖切平面，图3用第二剖切平面)。 

混合头在此包括一个多件式的外壳20，在该外壳内设置一个以圆柱形腔的形式的混合腔6。混合腔6在下端上具有一个出口，反应性的、互相混合的成分通过该出口从混合头内流出，并且例如可以进入到一个封闭工具内。在混合头内需要混合的反应性的成分借助于不同的管路输送，如这下面还将解释的。 

一种高粘性原始材料例如一种掺入纤维的多羟基化合物材料通过一个输入管路21输送到混合头。输入管路21通过一个设在混合头内的输入通道3可以与混合腔6连接。用类似的方式一个回流管路22与混合头连接，并且回流管路22通过一个同样设在混合头内的回流通道4可以以流动方式地 与输入通道3连接。不仅输入通道3而且回流通道4沿轴向看在相同高度处终止在混合腔6内。在混合腔6内本身容纳一个销形的清洁活塞，该清洁活塞关于其直径基本上填满混合腔6，然而可以向上或向下来回运动。 

在图1中清洁活塞1在一个前进的位置上。清洁活塞的驱动通过一个液压缸11来实现。 

清洁活塞1具有一个孔5，该孔设置在清洁活塞1内，使得在图1中示出的前进的位置上通过孔5产生输入通道3与回流通道4之间的流动连接。用这种方式和方法可以实现高粘性原始材料从日生产量容器 

中通过输入管路21、输入通道3、孔5、回流通道4以及回流管路22回到日生产量容器内的再循环。 

因为如在图1中大致可见的，输入通道3、孔5以及回流通道4的流动横截面基本上构成为相同的，只建立相对较低的压力，并且不出现堵 塞效应，以便避免由于堵塞而出现的工作干扰。 

在图2中示出在收回位置上的清洁活塞1。在此孔被推向上方，使得输入通道3与回流通道4之间的流动连接被中断。此外以一定的程度拉回清洁活塞，现在建立输入通道3与混合腔6之间的流动连接。现在通过清洁活塞的端面的相应鼻形的成形建立从输入通道3到混合腔6的偏转。鼻形部同时用于相对于回流通道4截止，以便现在没有高粘性原始材料在所述清洁活塞1的位置上能处在回流过程中。因为在输入通道3内和在到混合腔6过渡区域内以及在混合腔6内的流动横截面的尺寸本身是相对同样大小的，在高粘性原始材料进入到混合腔内时又不再出现妨碍功能的干扰。 

为了实现不同原始材料的密切混合，较低粘性的原始材料通过喷孔7(也称为注入孔)进入到混合腔6内，其中在图2中可以看到三个喷孔。喷孔7在此在高粘性原始材料到混合腔6的输入端的下游设置。在本实施方式中总共设有六个圆形围绕在混合腔6周围设置的喷孔。 

在图3中可见，如为每个喷孔设置一个单独的喷嘴，并且该喷嘴支承在外壳20内。每个喷嘴具有一个喷嘴针9和一个喷嘴锥体10，其中喷嘴针可以释放或者关闭喷嘴锥体10。喷嘴针9通过一个可液压加载的控制活塞8推进或推回。根据控制活塞8的位置释放或关闭在用于原始材料通过喷嘴的输入端23与用于混合腔6的喷孔7之间的连接。 

通过喷孔7进入到混合腔6内的低粘性原始材料处在很高的压力下，以便与以很高粘性的形态存在的第一原始材料一起发生密切通混。 

所述装置的工作方式由于前述的结构本身是清楚的。在喷射和混合过程前清洁活塞1在图1的推进的位置上，由此产生在高粘性原始材料通过孔5的再循环。同时关闭喷嘴10，以便没有原始材料能通过喷孔到达混合腔内。此外还始终推进的清洁活塞1也防止上述情况。对于喷嘴10或对于低粘性原始材料也可以预先设定再循环。 

为了开始喷射和混合过程，清洁活塞1收回到图2中示出的位置上。因此禁止高粘性原始材料从输入通道3通过回流通道4的再循环。清洁活塞1一释放从输入通道3到混合腔6的流动连接，高粘性原始材料就 到达混合腔6内。 

同时或者可能在拉回清洁活塞1之后，通过拉回喷嘴针9而打开喷嘴10。因此低粘性原始材料到达混合腔6内，在该混合腔内现在也存在高粘性原始材料。在此根据喷嘴的控制选择喷射时刻，以便一开始喷射，高粘性原始材料的第一部分就到达混合腔6内。高粘性原始材料输送到混合腔内，同时喷入低粘性原始材料，直到足够量的反应性的成分通过卸料口进入到一个发泡工具内尤其是一个封闭的发泡模具内。 

然后清洁活塞1又推进到在图1中示出的位置上，中断输入通道5与混合腔6之间的连接，清洁混合腔并且通过孔5又建立高粘性原始材料的再循环。 

当然也可以规定其他实现本发明的实施方式。然而在此必须注意的是，高粘性原始材料处在一个相对较小的压力下并且没有过多的横截面收缩地到达混合腔内，以便在使用较长纤维填料时在高粘性原始材料中也不出现由于堵塞而产生的工作干扰。这尤其在纤维长度大于3.0mm时成为明显的。 

Claims (13)

1.用于混合至少两种反应性的原始材料、用于反应铸造法的混合头，其中至少一种原始材料以高粘性的形态存在，该混合头包括：

一个用于原始材料的输入通道(3)；

一个用于原始材料的回流通道(4)；

一个混合腔(6)，该混合腔在一个工作位置上从输入通道(3)得到原始材料，各原始材料在该混合腔内互相混合，设有一个转换装置(1)，用该转换装置能有选择地一方面在输入通道(3)与混合腔(6)之间或者另一方面在输入通道(3)与回流通道(4)之间建立流动连接；和

用于把另一较低粘性的原始材料置入到混合腔(6)内的至少一个喷孔(7)，其中从输入通道(3)到混合腔(6)的输送端设置在所述至少一个喷孔(7)的上游；

其特征在于：输入通道(3)在转换装置(1)的一个工作位置上直接通入到混合腔(6)中，输入通道(3)适用于引导高粘性的原始材料，并且回流通道(4)适用于引导所述高粘性的原始材料。

2.根据权利要求1所述的混合头，其特征在于：输入通道(3)、回流通道(4)和在输入通道(3)与回流通道(4)之间的流动连接(5)构成为带有相同的流动横截面。

3.根据权利要求1所述的混合头，其特征在于：输入通道(3)与混合腔(6)之间的流动连接基本上具有与输入通道(3)相同的流动横截面。

4.根据权利要求1所述的混合头，其特征在于：一个清洁活塞(1)在混合腔(6)内可来回运动地引导，该清洁活塞(1)在一个位置上建立输入通道(3)与回流通道(4)之间的流动连接(5)，并且在一个第二位置上建立输入通道(3)与混合腔(6)之间的流动连接(2)。

5.根据权利要求4所述的混合头，其特征在于：清洁活塞(1)的端部构成为使高粘性原始材料从输入通道(3)偏转到混合腔(6)内。

6.根据权利要求1所述的混合头，其特征在于：设有多个喷孔(7)。

7.根据权利要求6所述的混合头，其特征在于：喷孔(7)大致呈环形地围绕混合腔(6)设置。

8.根据权利要求1所述的混合头，其特征在于：为每个喷孔(7)设有一个喷嘴(8、9、10)，借助于该喷嘴将较低粘性的原始材料喷入到混合腔(6)内。

9.根据权利要求8所述的混合头，其特征在于：各喷嘴(8、9、10)构成为可单独控制的。

10.根据权利要求8所述的混合头，其特征在于：喷孔(7)和/或喷嘴(8、9、10)构成为使较低粘性的原始材料能在高压力下喷入到混合腔内。

11.用于运行混合头的方法，其中混合两种反应性的原始材料，其中一种高粘性原始材料掺入纤维，所述纤维至少部分具有超过0.5mm的长度，该方法包括步骤：

在一个混合过程前，将一个用于高粘性的、加有纤维的原始材料的输入通道基本上在保持流动横截面的情况下与一个用于再循环的回流管路连接；

为了导入混合过程，将输入通道与混合腔连接，其中中断从输入管路到回流管路的流动连接；

在混合过程中，将高粘性的、加有纤维的材料导入到混合腔内；

将另一较低粘性的原始材料通过喷嘴在高粘性原始材料的输入端的下游喷入到混合腔内；并且

将反应混合物从混合腔内输出。

12.根据权利要求11的方法，其特征在于：高粘性的原始材料用低压导入到混合腔内。

13.根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于：较低粘性的原始材料用高压喷入到混合腔内。

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